Оценка и управление горным риском, как инструмент повышения эффективности и безопасности функционирования горного предприятия Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

© В Н. Захаров, 2013

В.Н. Захаров

ОЦЕНКА И УПРАВЛЕНИЕ ГОРНЫМ РИСКОМ, КАК ИНСТРУМЕНТ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГОРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ*

Минерально-сырьевая база добывающей компании является средой осуществления хозяйственной деятельности (объектом риска) и одновременно фактором риска или горным риском, так как недропользователь не обладает всей полнотой знаний о строении недр, в пределах которых он осуществляет свою деятельность. Ключевые слова: горный риск, уголь, месторождение, запасы, тектоническое нарушение, очистной комплекс, горное продприятие.

Горнодобывающие предприятия в соответствии с принятой классификацией, так же как и объекты атомной энергетики относятся к потенциально опасным объектам. При этом, хозяйственная деятельность по освоению месторождений полезных ископаемых, обладает специфической особенностью. Минерально-сырьевая база добывающей компании является и средой осуществления хозяйственной деятельности (объектом риска) и одновременно фактором риска.

Недропользователь не обладает всей полнотой знаний о строении недр, в пределах которых он осуществляет свою деятельность. Это приводит к возникновению постоянно действующего дополнительного фактора риска, который именуется обычно «горным риском».

Горный риск, сопряженный с ведением горнодобывающего бизнеса, можно условно разделить на следующие основные группы:

* Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ №12—05—00767-а и государственного контракта от 13 октября 2011 г. № 16.525.12.5008.

- геологический риск, определяемый точностью оценок условий залегания тел полезных ископаемых, их качества и запасов в пределах вновь осваиваемых месторождений и горизонтов;

- правовой, обусловленный проблемами, связанными с выполнением действующих законодательных требований и с возможностью устранения имеющихся нарушений действующих лицензионных соглашений;

- инвестиционный, связанный с правильностью оценки необходимых инвестиционных затрат на достижение объемов добычи до заявленного уровня;

- операционный, обусловленный возможностью достижения и сохранения требуемых экономических параметров (себестоимость, объемы добычи) при разработке новых участков.

В 2003 году Канадский институт горного дела и металлургии провел опрос ведущих отраслевых аналитиков по оценке важности отдельных составляющих горного риска, результаты которого указывают на особую роль и значение геологического риска (табл. 1), оценка и учет которого относятся преимущественно к компетенции маркшейдерско-геологической службы [4].

Таблица 1

Оценка важности видов горного риска

Вид риска Ранг, отражающий степень важности компонента риска (доля респондентов опроса, включившая компонент в состав горного риска), %

Риски запасов (геологический риск) 100,0

Цены на сырье 33,3

Эксплуатационные затраты 33,3

Местоположение 23,8

Капитальные затраты 22,2

Управление 20,6

Оформление прав 20,6

Налоговый режим 15,9

Геологические характеристики 11,1

Способ разработки месторожде- 6,3

ния, применяемая технология

Стадия развития 4,8

Наличие потенциальных запасов 3,2

(перспектива прироста запасов)

Основой для принятия решения о целесообразности разработки месторождения являются геологические данные, полученные на основании разведочных скважин, пробуренных по определенной сетке.

В основе всех планов ведения горных работ угольных шахт и разрезов лежат не фактические данные о недрах, а лишь геологические модели недр, построенные по результатам прямого определения значений изучаемых характеристик только на одной-двух двадцатимиллионной доле от всей площади поверхности отрабатываемого пласта. В силу этого геологические модели угольных месторождений и пластов объективно обладают тем или иным уровнем погрешности, причем непостоянным в различных точках недр.

Как показывает опыт, допустимый уровень геологических погрешностей ведет к снижению ожидаемых технико-экономических показателей работы угледобывающих предприятий на 5—25 % и часто реально ощущаются только при высоком уровне организации производства. Однако, в отдельных случаях эти погрешности достигают значительных величин и приводят к катастрофическим последствиям. Например, неприемлемо низкая достоверность моделей пластов шахты «Анжерская-Южная», привела в 90-х годах к вынужденному прекращению ее строительства с объемом бросовых монтажных работ на сумму более 2 млрд руб., а по мини-разрезу «Щербиновский» в 2000 г. — к прекращению ведения горных работ вскоре после его ввода в эксплуатацию (при объеме привлеченных инвестиций на закупку горной техники в 60 млн руб). По выполненным в 2003 году оценкам остаточных запасов полей шахтоуправлений «Физкультурник» и «Сибирское» официальная оценка запасов превысила фактическую почти в 10 раз, что катастрофически сократило сроки возможной эксплуатации шахтных полей.

В связи с этим, рыночная стоимость угольного бизнеса, в результате действия фактора горного риска может в несколько раз быть меньше, чем балансовая стоимость недвижимости (прежде всего горных выработок и сооружений поверхностного комплекса).

Поэтому оценка достоверности геологоразведочных данных является совершенно необходимым элементом оценочной деятельности.

Официально действующие в настоящее время ранговые показатели достоверности геологического изучения недр, состоящие в экспертном присвоении запасам отдельных контуров одной из четырех категорий запасов (А, В, С1 и С2), ориентированы на использование при осуществлении государственного учета запасов полезных ископаемых и мало отвечают требованиям оценочных и страховых организаций. Это связано с целым рядом причин, прежде всего — с их высокой субъективностью. Существовавшая до недавнего времени система финансирования и организации геологоразведочных работ (в рамках которой было разведано до 96 % общих запасов угля) подталкивала их исполнителей к сознательному сокрытию части получаемой информации. Такие действия часто выполнялись как с целью сохранения «удобного» для работы геологического объекта (на основе сознательного упрощения его строения), так и в целях планового выполнения условий геологического задания (как в части завышения уровня разведанности для обеспечения требуемого соотношения запасов различных категорий, так и в части занижения разведанности для достижения соответствия между проведенной стадией геологоразведочных работ и характером полученных результатов). Субъективность так называемой категоризации запасов, вытекающая из применения экспертного подхода, являлась не только вынужденным, но и тактически выгодным аспектом оценки качества, особенно в условиях когда качество выполненных работ оценивалась практически только их исполнителями. Поэтому, при выполнении оценки достоверности на стадии подготовки решений по освоению месторождений и их участков должны применяться специальные количественные критерии оценки достоверности геологических данных.

Вместе с тем, чем выше достоверность запасов, тем меньше уровень экономических потерь (ущерба) при разработке от влияния не выявленных на этапе разведки особенностей геологических условий (проведение бросовых выработок, неплановый перемонтаж комплексов из-за встречи неизвестных непе-реходимых нарушений, снижение нагрузки на забой, рост потерь запасов в недрах и т. д.). Поэтому, строго говоря, задача установления необходимой и достаточной степени разведанно-сти является оптимизационной экономической задачей.

В целях оптимизации затрат на геологоразведочные работы все месторождения твердых полезных ископаемых разделены на четыре (на угольных месторождениях 4-я группа сложности не выделяется) группы сложности.

В настоящее время в «Классификацией запасов...» [5] необходимое соотношение категорий запасов не лимитируется, оно определяется недропользователем, а государство сохранило за собой право оценки степени изученности месторождения экспертным путем.

Таким образом, задача подсчета запасов угля состоит не просто в определении находящегося в недрах количества полезного ископаемого, а в подсчете количества запасов угля, вовлечение которого технологически возможно и экономически целесообразно в настоящее время (балансовые запасы) либо в обозримой перспективе (забалансовые запасы).

При расчете промышленных запасов производится исключение из балансовых запасов той ее части, которая признана не извлекаемой. Не извлекаемой частью балансовых запасов являются эксплуатационные и общешахтные потери и потери вблизи тектонических нарушений, а также запасы нецелесообразные к отработке [1].

К общешахтным потерям относятся запасы в предохранительных и барьерных целиках, если их отработка в дальнейшем не предусматривается, и в основном определяются схемой подготовки запасов к отработке.

К эксплуатационным потерям относятся потери в целиках и угольных пачках, связанные со способом добычи, с системой разработки и технологией ведения горных работ.

К проектным потерям вблизи тектонических нарушений относятся потери в целиках угля, которые в процессе разработки предполагается оставить в недрах в зонах геологических нарушений, неустойчивых и сильно обводненных пород. Прогноз этого вида потерь производится геологическими службами по данным геологической разведки.

Запасы, нецелесообразные к отработке по технико-экономическим причинам, выявляются в процессе доразведки и эксплуатации месторождения. Как показывает практика, наиболее частой причиной отнесения запасов к нецелесообразным для разработки является тектоническая нарушенность.

На стадии геологической разведки вскрывается и диагностируется лишь часть дизъюнктивных нарушений, как правило, наиболее крупных. На отдельных участках интенсивность нару-шенности, осложненной малоаплитудными нарушениями, которые на 80—90 % не вскрываются разведочными скважинами, достигает значений, при которых запасы угля становятся нецелесообразными для отработки по технико-экономическим причинам и подлежат списанию [2].

В качестве наиболее значимого фактора риска при организации добычи угля следует рассматривать объем возможных списаний и неподтверждений запасов, вызванный недостаточной достоверностью результатов разведки. Вторым фактором, играющим существенное значение лишь для условий ведения подземных горных работ, является полнота выявления дизъюнктивной нарушенности.

Степень влияния первого фактора может быть количественно оценена на основании существующей устойчивой взаимосвязи между приведенной долей промышленных запасов в общих балансовых запасах предприятия (ДП) и производительностью труда ( Пр — рис. 1) [4]:

Пр = 0,82*ДП, (1)

где — для шахт: ДП = 100*(ПЗ/БЗ) %, — для разрезов: ДП = 100*[ПЗ(2,9 — 0,16К)/БЗ] %, ПЗ — промышленные запасы; БЗ — балансовые запасы; К — текущий коэффициент вскрыши, м3/т.

Таким образом, изменение объема промышленных запасов участка отработки за счет появления неучтенных проектом нецелесообразных к отработке запасов приведет к следующему относительному снижению производительности труда:

Кнец = (ДП — ДПнец) / ДП, (2)

где ДПнец — приведенная доля промышленных запасов, рассчитанная с учетом не учтенных проектом нецелесообразных к отработке запасов (НЗ).

Отсюда, как для шахт, так и для разрезов:

Прож = Прпр *[(ПЗ — НЗ) / ПЗ] = ПрПр*К1, (3)

где Прож — ожидаемая, с учетом горного риска, производительность труда по предприятию; Прпр — проектная производительность труда по предприятию.

л

с о

О 50 100 150 200 250

Прнвед:кная доля пэс-нгагтасов Д F, %

Рис. 1. Зависимость производительности труда на шахтах и разрезах Кузбасса от приведенной доли промышленных запасов

Потери у тектонических нарушений определялись как доля запасов, заключенных в целиках у тектонических нарушений. По исследованиям [1], рост интенсивности проявления дизъюнктивной тектоники приводит на комплексно-механизированных шахтах к относительному снижению производительности труда, которое может быть описано формулой: Кпр (Кд) = 1 — 0,0023*Кд при Кд < 100 , (4,а)

Кпр (Кд) = 0,91 — 0,0014*Кд при Кд > 100 , (4,б)

где Кд = YL / S — коэффициент нарушенности A.C. Забродина; XL — суммарная протяженность нарушений, м; S — площадь анализируемого участка, га.

Для угольных шахт, по фактору тектонической нарушенности, можно записать:

Прож = Прпр [Кпр (N * Кд)] / [Кпр (Кд)] = ПрпрК2, (5)

где N — отношение фактически имеющей место интенсивности развития дизъюнктивной нарушенности к ее наблюдаемому по данным геологоразведочных работ значению (Кд).

Таким образом, в качестве показателей горного риска могут быть использованы значения коэффициентов Кг и К2, как характеристик вероятной степени неподтверждения проектных технико-экономических показателей работы предприятия в ре-

зультате действия форс-мажорных обстоятельств геологического характера путем отнесения объекта к одной из трех групп риска: с незначимым, с повышенным и с высоким риском недропользования.

К первой группе могут быть отнесены объекты, для которых не ожидается выход погрешности проектной производительности труда за пределы ее стандартной точности на стадии проектирования, т.е. за 10 %.

Ко второй группе следует отнести объекты, для которых погрешность производительности не превышает величину, слагающуюся (в соответствии с правилами теории ошибок) из погрешности проектирования (10 %) и минимальной величины рентабельности в (15 %), т.е. равной (102 + 152)1/2 ~ 20 %. Правомерность суммирования погрешностей столь различных величин обусловлена существованием тесной корреляции между производительностью труда и себестоимостью продукции. При таком подходе объекты данной группы будут иметь «запас прочности» проектных решений, обеспечивающий, хотя и незначительную, но положительную рентабельность.

К третьей группе риска могут относиться остальные объекты.

На основании вышесказанного, оценка риска недропользования может производиться в соответствии с предлагаемой таблицей решений (табл. 1).

Практическое определение значений К1 и К2, может быть осуществлено с использованием предложений [3]. В соответствии с ними, ожидаемая доля списаний и неподтверждений в общем объеме балансовых запасов, обусловленная влиянием степени разведанности участка может быть оценена по формулам:

— для комплексно-механизированных шахт:

Дсн = 2,8* ^суд + 0,10*5с, % , (6)

— для прочих шахт:

Дсн = 2,0*^суд + 0,07*5с, % , (7)

— для угольных разрезов:

Дсн = ^суд + 0,045с, % , (8)

где 5с — среднее значение относительного дельта-критерия разведанности мощности; ^суд — среднее удельное значением

ламбда-критерия разведанное™ гипсометрии пласта, определяемое как частное от деления ламбда-критерия на площади (в сотнях тысяч м2) оценочных четырехугольников сети разведочных подсечений (причем, если площади четырехугольников меньше 100000 м2, то в расчетах они принимаются равными 100000 м2).

Оценка коэффициента занижения степени дизъюнктивной нарушенности по результатам разведочных работ оценивается в [3] по формуле:

N = 0,1 + 0,42%, (9)

Значения специальных ламбда- и дельта-критериев разве-данности, оценивающих степень неоднозначности горногеометрических моделей месторождения для предприятий Кузбасса для различных категорий запасов представлены в табл. 2.

Практика показывает, что современные технологии могут не только существенно повысить эффективность подземной добычи угля, но и стать источником ущерба. Это во многом зависит от того:

• насколько точно определены:

— горно-геологические условия применения технологии,

— возможные формы (виды) проявления этих условий в процессе ведения горных работ;

Таблица 2

Значения специальных ламбда- и дельта-критериев разведанности для различных категорий запасов

Критерий Категории запасов

А В С1

Ламбда, м 3 9 15

Дельта, % 3,5 7,8 13

Таблица 1

Таблица решений по отнесению объекта к группе риска недропользования

Группа риска Шахты Разрезы

Незначимый Повышенный Высокий 1 — [(1 — К1)2 + (1 — К2)2]1/2>0.9 0.90> 1 — [(1 — К1)2 + (1 — К2)2]1/2>0.8 1 — [(1 — К1)2 + (1 — К2)2]1/2<0.8 К1>0.9 0.9>К1>0.8 К1<0.8

• насколько полно рассмотрены возможные варианты:

— технологических схем и параметров разработки угольных пластов,

— комплексной механизации и организации очистных работ;

• насколько точны оценки вредного воздействия условий:

— на производственные процессы в очистном забое,

— на состояние и функциональные характеристики элементов применяемых машин и оборудования;

• насколько глубоко проанализирована эффективность превентивных (упреждающих) мер:

— по изменению нежелательных форм проявления условий,

— по снижению вредного воздействия тех или иных проявлений на производственные процессы в очистном забое,

— по снижению вредного воздействия условий на состояние и функциональные характеристики элементов применяемых машин и оборудования;

• насколько достоверны обобщающие прогнозы и оценки динамики:

— объемов добычи по каждому варианту,

— уровней текущих затрат,

— показателей технической готовности и функциональной надежности применяемых машин и оборудования.

Встреча малоамплитудных разрывных нарушений (МАН) горными выработками неожиданна, приводит к значительному снижению производительности (до 30—60 %) и безопасности работ (перемонтаж механизированных комплексов, повышение зольности и себестоимости угля, развитие внезапных выбросов угля, породы и метана). Участки развития ложной кровли, зоны размывов и фациальных замещений на детально разведанных участках выделяются с погрешностью 20,0-50,0 м. Данные о МАН, развитии зон трещиноватых и механически слабых пород отрывочны либо отсутствуют вовсе. Оценка их влияния на устойчивость выработок не производится либо неэффективна. Дабораторные методы изучения физико-механических свойств (ФМС) боковых пород неэффективны вследствие опробования

незначительного количества (всего 10-12 %) скважин, потери керна при бурении в зонах развития механически слабых и трещиноватых пород, распространение значений точечной пробы (10-15 см) на интервал 1,5-2,0 м, что не отражает ФМС этого интервала.

Если по каким либо из выше перечисленных причин в работе забоя происходят различного рода сбои и нарушения, то из-за высоких скоростей и сложности производственной системы реакция управления на эти сбои часто запаздывает. Иногда из-за проектных ошибок эффективное реагирование на негативные события вообще становится невозможным. Чем «неожиданнее» ситуация и сложнее событие, тем больше запаздывание, тем больше требуется затрат на исправление ситуации. Ситуации, допускающие «неожиданное» развитие событий с негативными для производственной системы последствиями, — это источник рисков. А рисками надо управлять. Для этого риски необходимо периодически оценивать и выполнять мероприятия по снижению выявленных рисков до приемлемого уровня.

Как видим, и здесь без достоверных прогнозов и анализа факторов неопределенности не обойтись.

Из сказанного вытекает, что для обеспечения устойчивой и эффективной работы очистного забоя должны выполняться как минимум следующие условия:

— реакция управления на сбои и нарушения должна быть адекватной и своевременной;

— затраты на осуществление реакции должны быть, по возможности, минимальными;

— на основе прогноза, оценки и анализа рисков должны заблаговременно разрабатываться меры по снижению осложняющих факторов до приемлемого уровня;

— должен быть обеспечен наилучший (оптимальный) баланс предотвращающих, выявляющих, корректирующих и восстанавливающих мер по обеспечению эффективной и устойчивой работы забоя.

Таким образом, чтобы обеспечить устойчивый рост эффективности и безопасности, уменьшить неопределенности и риски, необходимо:

• во-первых, располагать достоверными прогнозами динамики будущих технико-экономических показателей работы очистных забоев при различных вариантах технологии и организации;

• во-вторых, на основе прогнозов формировать систему обоснованных плановых технико-экономических показателей работы очистных забоев и эффективные механизмы мотивации;

• в-третьих, на основе достоверных прогнозных оценок реальных возможностей по добыче угля выстраивать такую систему отношений между собственниками, менеджерами и рабочими, которая в максимальной степени обеспечивает баланс интересов и ориентирует на постоянный поиск путей повышения эффективности, ритмичности и безопасности работ.

Для решения рассмотренных выше проблем предлагается перейти к новой модели управления, в которой принятие решений базируется на всестороннем анализе возможных (прогнозных) уровней добычи из лав и основных влияющих факторов.

Все сказанное выше достаточно убедительно, на наш взгляд, доказывает, что существует принципиальная возможность на качественно новом уровне реализовывать все основные функции управления, начиная с прогнозов и планирования и заканчивая мотивацией и контролем. Это достигается за счет перехода к новой модели управления очистными работами на основе систематически разрабатываемых прогнозов, заблаговременного анализа рисков и разработки превентивных мер по нейтрализации осложняющих факторов, что, в конечном счете, обеспечит выход на режим устойчивой плановой работы очистных забоев, рост эффективности и повышение безопасности.

Для управления горными рисками необходимо создание адаптивной прогностической модели функционирования горного предприятия, которая должна включать:

1. Определение множества геотехнологических ситуаций и управляющих информативных параметров.

2. Построение матрицы весовых коэффициентов и пространства геотехнологических ситуаций.

3. Распознавание образов в пространстве геотехнологических ситуаций и формирование траектории развития геотехнологического процесса.

4. Построение и расчет функции горного риска.

5. Определение типа и степени опасности развития негативной ситуации.

6. При выявлении тенденции развития негативной ситуации выбор и проведение управляющих мероприятий.

7. Оценка эффективности выполненных мероприятий и оценка текущей геотехнологической ситуации.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гарбер И.С. Разрывные нарушения угольных пластов (по материалам шахтной геологии) / И.С.Гарбер, В.Е.Григорьев, Ю.Н.Дупак, Г.А.Ёюбич, Н.И.Мишин. - Ë.: Недра, 1979. — 190 с.

2. Станкус В.М., Шаклеин С.В. Определение размеров ставки регулярных платежей за право пользования недрами при добыче угля // Горная промышленность. — 1999. — № 6. — C.12—14.

3. Методические указания по проведению экспертизы достоверности геологоразведочной информации участков угольных месторождений / С.В.Шаклеин, Т.Б.Рогова / Комитет по управлению проектами Российско-британского Центра «Призма-консалт» Министерства Международного развития Великобритании. — Кемерово, 2000. — 27 с.

4. Оценка риска пользования недрами: учеб. пособие /С. В. Шаклеин, Т. Б. Рогова; ГУ КузГТУ. — Кемерово, 2009. — 120 с.

5. Методические рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Угли и горючие сланцы. Утверждены распоряжением МПР России от 05.06.2007 г. № 37-р. ШШ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Захаров Валерий Николаевич — доктор технических наук, профессор, Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук, vnzakharov@gmail.com

Д_