CC BY
42
А.В. Корчак, д.т.н.
Московский государственный горный университет
ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОГЕННОГО ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА УГОЛЬНЫХ ШАХТ
Важнейшей социальной, экономической и экологической проблемой, возникшей в последние годы, является реструктуризация угольной промышленности и связанная с нею проблема реорганизации и ликвидации неперспективных и особо убыточных угольных [1,2]. По состоянию на 01.02.96 г. специалистами региональных АО совместно с компанией “Росуголь” группа неперспективных шахт, включая особо убыточные, была определена в 140 предприятий - технических единив с суммарной угледобычей в 1995 г. 31,2 млн. т и численностью персонала - 140,1 тыс. человек. Ликвидация этих шахт проводится в два этапа: I- 1994-1997 г.г., II - 1998-2000 г г. В результате в 1994-1995 г.г. была прекращена добыча угля на 37 таких шахтах.
Таким образом, за очень короткое время (7 лет) может быть закрыто около 60 % всех шахт, в среднем по 15 шахт ежегодно. Это очень напряженная и сложная в финансовом, организационно-техническом, социальном и экологическим отношениях программа, ориентировочная ежегодная стоимость которой составляет 800-1000 млн. рублей.
В настоящее время в различных стадиях ликвидационные работы ведутся на 105 шахтах и на 55 из них уже произведена ликвидация горных выработок и производится демонтаж поверхностных зданий и сооружений.
На 1998 год намечено направить средств на технические работы по ликвидации предприятий 1067,7 млн. рублей, что в
2,1 раз больше, чем фактически освоено в 1997 году.
Несмотря на значительные выделенные затраты на замену социальной инфраструктуры (до 41% от выделенных затрат), из 28500 человек, высвобожденных на ликвидируемых шахтах в 1997 г., только 3539 человек (12,4 %) было переведено на другие предприятия угольной отрасли и 261 (0,9 %) получили созданные новые рабочие места. 86,7% шахтеров, а вместе с членами их семей это приблизительно 100 000 человек вынуждены самостоятельно находить себе средства к существованию .
В этих условиях гораздо более перспективным и актуальным представляется не избавление от обременительного груза худших предприятий, а их переориентация и функционирование в новом качестве за счет повторного использования имеющегося георесурса - сети капитальных и подготовительных горных выработок. Ежегодные дотационные расходы на поддержку средней убыточной шахты составляет до 40 млн. рублей. Включение этих денег в новое функциональное назначение уже имеющихся капитальных выработок позволяет частично, а где-то и полностью решить социальные, технико-экономические и экологические проблемы, связанные с реструктуризацией шахтного фонда. В настоящее же 1 время ежегодно, даже без закрытия шахт, естественным образом «погашается» до 25 1
% капитальных горных выработок, закреп- <
ленных долговечными конструкциями кре- ]
пи - металлической, железобетонной И бе- ]
тонной. Это расточительное использование 1
и уничтожение имеющегося подземного I
техногенного георесурса в сложившейся социально-экономической обстановке в стране является непродуманным и не допустимым.
Техногенное подземное пространство, образующееся при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, в настоящее время является практически невостребованным, а его объемы огромны. Достаточно сказать, что объем только вскрывающих и подготовительных выработок с большим сроком службы и хорошим доступом к ним с поверхности составляет на шахте среднего масштаба (производительностью 1 млн. тонн в год) 600 - 1200 тыс. м3, объем рабочего (отрабатываемого) пространства очистных забоев, равный объему вынимаемого угля, составляет около 500 тыс. м3 в год. Если учесть ориентировочно все шахты и рудники страны, то объем их подземного пространства составляет 1 млрд. м3 капитальных и подготовительных горных выработок и 500 млн. м3 в год очистных [3].
Наряду с этим на поверхности создаются “горы” продуктов переработки и использования минерального сырья, промышленных и хозяйственных отходов. Известно, что выданная из шахты порода вместе с «хвостами» обогащения и золой сжигания угля формирует объем отходов, достигающий 120 млн. тонн в год. Проблема освобождения поверхности от этого пока бесполезного материала постоянно “загрязняющего” окружающую среду беспокоит все страны [4].
Огромные объемы пустой породы, складируемой на поверхности в связи с добычей полезных ископаемых, отходы золы, шлаков теплоэлектростанций, металлургических и коксохимических заводов, порода обогатительных фабрик характеризуются цифрой в 12 млрд. т в год. Только угольная промышленность «поставляет» более 1 млрд. т в год породных отходов. Ущерб пылевого, газового и гидрогеологического
воздействия на плодородие почвы, на растительный и животный мир сравним с потерей 15-20% национального дохода.
Вместе с тем огромные объемы техногенного подземного пространства в виде горных выработок различного срока существования, форм и мест расположения на шахтах остаются невостребованными для повторного использования погашаясь, как правило, естественным образом.
Проблема повторного использования горных выработок, образованных в результате добычи полезного ископаемого, для целей размещения в них различных объектов народного хозяйства и отходов производства, особенно в связи с массовым закрытием угольных шахт и освобождение огромных подземных пространств, приобретает все большее значение для решения экономических, экологических и социальных проблем. В фондах государственного учета подземных выработок, пригодных для повторного использования, на долю горных предприятий приходиться лишь 9% [5].
Причинами этого являются: организационные (ведомственная разобщенность предприятий, осуществляющих добычу полезных ископаемых, и предприятий, которые могут использовать подземное пространство в новом функциональном качестве; отсутствие единого постоянно действующего координационного органа по проблемам освоения техногенного подземного пространства и, собственно, Кадастра техногенного подземного пространства, в котором заинтересованные потенциальные потребители могли бы оценить качество предлагаемого им товара - подземного пространства; полное отсутствие маркетинговой деятельности на рынке ресурсов); законодательные (отсутствует механизм определения границ горного отвода под повторное использование выработанного пространства, нет в данном случае и установленной платы за аренду и пользование
недрами и др.); научные ( отсутствие долгосрочной государственной научно-технической программы комплексного использования подземного пространства и подземного строительства); проектные и технологические (отсутствует нормативная база проектирования повторного использования горных выработок угольных шахт, а также технологические решения по их переоборудованию для использования в новом функциональном качестве).
Анализируя опыт повторного использования горных выработок в отечественной и мировой практике, их новое функциональное назначение можно классифицировать по пяти основным направлениям, энергетика, промышленность, экология, социальная сфера и аграрный сектор. При этом надо отметить , что повторное использование горных выработок в любом новом функциональном качестве благоприятно сказывается на экологической обстановке (освобождение и рекультивация земель, отсутствие вредного влияния на окружающую природную среду и др.). На рис. 1 представлены подземные выработки горных предприятий, используемые как видоизменяемый георесурс. Классификация произведена по типу выработок (вертикальные стволы, штольни, камеры околоствольных дворов, капитальные, подготовительные и очистные выработки) и по их возможному новому функциональному назначению при повторном использовании.
В настоящее время проектирование строительства горнодобывающих предприятий осуществляется для каждого конкретного случая индивидуально, в соответствии с его основным функциональным назначением, эксплуатационными параметрами и характеристиками вмещающего породного массива. При этом не рассматривается возможность использования техногенного подземного пространства в новом функциональном качестве в будущем. Для вновь проектируемых горнодобывающих пред-
приятий это должно закладываться на стадии проекта строительства горного предприятия; для эксплуатируемых горнодобывающих предприятий - на стадии разработки ежегодных планов развития горных работ; для ликвидируемых шахт - на стадии технико-экономического обоснования их закрытия.
Структурная модель проектирования строительства и повторного использования горных выработок приведена на рис. 2. В общем случае проектирование может осуществляться по двум основным вариантам. Первый вариант предполагает проектирование строительства подземных горных выработок для добычи полезных ископаемых с учетом только основного функционального назначения. Проектирование же повторного их использования выполняется уже на последующих стадиях его существования, начиная со строительства , эксплуатации и заканчивая консервацией.
Второй вариант предполагает проектирование строительства горных выработок для добычи полезных ископаемых уже с учетом повторного использования. В обоих вариантах необходимым элементом является мониторинг за состоянием сложной природно-технической геосистемы «массив-технология- горная выработка» в процессе строительства и эксплуатации, позволяющий использовать управляемые технологические процессы путем оперативного регулирования их входящих и выходящих параметров.
Каждый из вариантов имеет свои достоинства и недостатки. Так, первый вариант требует меньших затрат. (А^) на само проектирование и значительно меньших капитальных затрат для собственно строительства горных выработок. Помимо этого, в процессе строительства поступает дополнительная геологическая информации о породном массиве, что повышает достоверность проектирования повторного использования техногенного подземного про-
Рис.1
Проектирование повторного использования
Рис.2. Структурная модель проектирования строительства и повторного использования горных выработок
странства. Имеющийся при этом резерв времени позволяет без ущерба принять решение о переориентации его нового функционального назначения при повторном использовании с учетом постоянно изменяющейся экономической, социальной и экологической обстановки.
Однако, при первом варианте резко возрастают затраты на переоборудование подземных горных выработок для их повторного использования. В общем случае выбор того или иного варианта проектирования определяется технико-экономическими показателями каждой конкретной подземной горной выработки за весь срок ее существования.
Учитывая современный уровень ставок за кредит, вложение капитальных затрат имеет смысл при их окупаемости не свыше 8-10 лет. Поэтому капитальные горные выработки с большим первоначальным сроком службы целесообразно проектировать для повторного использования по первому варианту. По части этого варианта для повторного использования необходимо проектировать и уже существующие горные выработки.
Второй вариант является более предпочтительным для горных выработок, имеющих небольшой срок службы (очистные и подготовительные) и ежегодно погашаемых.
Выводы:
Исходя из существующего положения в угольной промышленности России, реструктуризация шахтного фонда должна основываться не только на ликвидации и закрытии шахт, а на их переориентации и функционировании в новом функциональном качестве за счет повторного использо-
вания имеющегося георесурса - сети подготовительных, очистных и капитальных горных выработок.
Первоочередные задачи проектирования и практические меры должны касаться повторного использования техногенного подземного пространства по размещению в нем породных потоков рудников, шахт, карьеров, отходов обогатительных фабрик, ТЭЦ и других экологически вредных производств. Для этих целей при соответствующем обосновании возможно даже использование горных выработок, находящихся в сложных горно-геологических условиях, т.к. размещение этих отходов, не требует дальнейшего постоянного присутствия людей и не оказывает вредного влияния на окружающую геологическую среду
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Угольная промышленность Российской Федерации. М., Росинформуголь. 1994, 1995, 1996 гг.
2. Итоги работы по реорганизации и ликвидации неперспективных и особо убыточных угледобывающих предприятий в 1997 году. ГУРШ Минтопэнерго РФ. Информационно-аналитический обзор. №1, 1998.
3. Малкин А.С., Саламатин А.Г. Оценка шахтного фонда и повышение полноты использования ресурсов. М., МГГУ, 1996. 95с.
4. Саламатин А.Г. Обоснование и разработка прогрессивных решений по структурному, ресурсному и технологическому развитию шахтного фонда. Дисс. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук. М., МГГУ, 1996, 47с.
5. Садардинов И.В. Научное обоснование вторичного использования горных выработок Дальневосточного региона. Автореф. дисс. на соиск. учен, степ. канд. техн. наук. Владивосток., 1996. 20с.
