CC BY
37
УДК 553.94:351.823.3
РАЗВИТИЕ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
РОССИИ
В. И. Клишин, Т. Б. Рогова, С. В. Шаклеин, М.В. Писаренко
Анализ сырьевой базы угольной промышленности показал, что для удовлетворения спроса на отдельные технологические марки угля (К, КЖ, КС, КСН, КО, ОС, ТС, СС) требуется освоение участков угольных месторождений с трудноизвлекаемыми запасами - со сложными горно-геологическими условиями, которые экономически неэффективно или невозможно отрабатывать традиционными технологиями добычи.
Вовлечение в промышленное освоение участков недр с трудноизвлекаемыми полезными ископаемыми предполагает разработку и внедрение новых технологий добычи, ориентированных на сложные горно-геологические условия, а также различные налоговые преференции для стимулирования недропользователей к отработке таких участков.
Ключевые слова: сырьевая база угольной промышленности, технологические марки угля, горно-геологические условия разработки, технологии добычи угля, трудно-извлекаемые запасы.
Введение
Угольная отрасль России обладает значительными запасами углей различных технологических марок. Прогнозные ресурсы углей России оцениваются в 1528,9 млрд т категорий Р^Р2+Р3 (из них по категории Р1 -468,1 млрд т), а балансовые запасы категорий А+В+С1+С2 подсчитаны в количестве 275,0 млрд т (из них категории С2 - 78,9 млрд т) [1, 2], что составляет около 15 % всех общемировых запасов [3]. Более половины балансовых запасов угля - 53,1 % приходится на бурый уголь, 43,6 % - на каменный (из которых 41,2 % коксующийся уголь - 49,5 млрд т) и 3,3 % -на антрацит [1].
Распределение запасов на территории РФ крайне неравномерно, так, около 73 % балансовых запасов и 80,6 % прогнозных ресурсов угля приходится на Канско-Ачинский и Кузнецкий бассейны, доля остальных 20 бассейнов пока не превышает 17 % (табл.) [4].
Подавляющая часть разведанных запасов, учитываемых государственным балансом, подсчитана в советский период по параметрам кондиций только мощности и зольности угольных пластов. Реалии того времени позволяли использовать технологии добычи, допускающие в условиях дотирования угольной отрасли низкий уровень экономической эффективности производства: отработку угольных пластов с высокой тектонической нарушенностью (при показателе нарушенности до 250 м/га) во всем диапазоне углов их падения, при высокой газоносности и прочих осложняющих горно-геологических факторах.
Распределение балансовых запасов и ресурсов по угольным бассейнам
России
Наименование бассейна Доля в запасах и прогнозных ресурсах России, %
Запасы категорий А+В+С1+С 2 Ресурсы категории Р1
Донецкий 3,8 0,2
Подмосковный 1,5 0,0
Сосьвинско-Салехардский 0,6 0,1
Печерский 2,9 0,1
Кизеловский 0,1 0,0
Южно-Уральский 0,4 0,0
Челябинский 0,2 0,0
Голвоский 0,4 0,0
Таймырский 0,0 0,0
Яно-Омолойский 0,0 0,2
Зыряновский 0,1 0,3
Тунгуский 1,8 0,7
Ленский 2,7 7,7
Южно-Якутский 2,9 2,4
Буреинский 0,8 0,9
Канско-Ачинский 46,4 28,3
Кузнецкий 27,0 52,8
Минусинский 2,1 2,4
Улугхемский 1,5 1,6
Иркутский 4,8 2,3
Раздольненский 0,1 0,1
Угловский 0,0 0,0
Партизанский 0,1 0,0
В настоящее время угледобывающие предприятия ориентированы на запасы, горно-геологические условия залегания которых обеспечивают возможность применения эффективных технологий добычи. При подземной добыче преимущественно реализуется длинностолбовая система разработки с оснащением очистных забоев высокопроизводительными механизированными комплексами. Их эффективная работа предполагает стабильно высокие нагрузки на очистной забой (более 6...8 тыс. т/сутки), что возможно лишь в благоприятных горно-геологических условиях [5]. Допустимая степень нарушенности отрабатываемых шахтных полей снизилась до 30.50 м/га (в зависимость от ценности добываемого угля). В результате многолетнего выборочного вовлечения в промышленное освоение только участков недр с благоприятными, применительно к существующим
технологиям добычи, горно-геологическими условиями эксплуатации, привело к существенному снижению качества минерально-сырьевой базы отрасли, прежде всего в районах с развитой угольной промышленностью.
Действующий шахтный и карьерный фонд В распределенном фонде недр России находится около 8,0 % (22,0 млрд т) всех балансовых запасов углей, из которых более половины 65,3 % (14,3 млрд т) - каменные угли и 1,3 % - антрацит. Около 45,8 % общих промышленных запасов и 49,3 % общей добычи каменных углей приходится на энергетические низкометаморфизованные длиннопламен-ные (Д и ДГ) и газовые угли (Г). Доля энергетических высокометаморфи-зованных марок углей (СС, ТС, Т) незначительна - около 10,7 % в запасах и 15,6 % в добыче. Промышленные запасы углей, пригодных для коксования, составляют около 38,0 %, а их доля в добыче - около 23,6 % (рис. 1) [6].
Рис. 1. Марочная структура добычи и промышленных запасов угля действующих предприятий России
Освоение крупного Эльгинского месторождения коксующихся углей в Южно-Якутском бассейне оказало положительное влияние на обеспеченность отрасли запасами технологических марок особо ценных спекающейся углей - жирных (Ж) и газовых жирных (ГЖ). Доля этих углей в запасах увеличилась до 25,1 % (рис. 1), а в добыче коксующегося угля - до 53,8 %. Созданный производственный потенциал позволяет почти в 2 раза увеличить объем добычи эльгинских углей преимущественно открытым способом.
Доля высокоценых углей коксовообрузующей группы - коксовых жирных (КЖ), коксовых (К), коксовых отощенных (КО) - незначительна как в промышленных запасах каменных углей (5,2 %), так и в добыче -
(5,4 %). Доля технологических марок - коксовый слабоспекающийся (КС), коксовый слабоспекающийся низкометаморфизированный (КСН), отощенный слабоспекающийся (ОС) - используемых в качестве компонента коксовой шихты, в промышленных запасах каменных углей составляет 5,3 %, а в добыче - 7,6 %.
Доля антрацитов в промышленных запасах составляет 2,9 %, в добыче - 6,5 %.
Около 65,1 % всех промышленных запасов предназначены к открытой отработке, однако 38,9 % из них представлены наименее ценным длиннопламенным углем (Д) [5]. Более половины промышленных запасов особо ценных коксующихся углей предназначены для отработки подземным способом. При этом имеет место постоянное ухудшение горногеологических условий отработки запасов подземным способом: средняя глубина отработки превысила 482,5 м; 90,8 % разрабатываемых пластов являются опасными хотя бы по одному из факторов опасности [1].
Таким образом, сырьевое обеспечение действующего фонда угледобывающих предприятий свидетельствует о высокой интенсивности отработки запасов средне- и высокометаморфизованных углей - от коксовых (К) до антрацитов (А). Дисбаланс между объемом запасов и добычи создает предпосылки изменения сложившейся структуры рынка углей. При этом запасы и добыча углей таких марок, как слабоспекающийся низкометаморфизированный (КСН), коксовый слабоспекающийся (КС), отощенный слабоспекающийся (ОС), тощий спекающийся (ТС) и основная часть коксового отощенного (КО), осуществляется только в Кузнецком угольном бассейне [6, 7].
Вновь вводимый шахтный и карьерный фонд
В Кузбассе (по итогам аукционов и конкурсов 2008 — 2019 годов) для развития действующих и строительства новых предприятий в пользование были переданы участки недр с суммарными запасами и прогнозными ресурсами 10,4 млрд т.
В общем приросте минерально-сырьевой базы доля низкометамор-физованных энергетических углей марок Д, ДГ и Г составила 54 %, коксующихся - 31 %, высокометаморфизованных энергетических углей марок СС, ТС, Т и антрацитов - 15 %. В структуре запасов участков недр, предназначенных для нового строительства, эти доли составляют соответственно 58, 23 и 19 %, а в «прирезках» к действующим предприятиям - 50, 12 и 38 % (рис. 2) [8].
Объем запасов и прогнозных ресурсов угля по участкам недр, предназначенных для подземной добычи, незначительно (на 2 %) уступает объему, ориентированному на открытую добычу. Запасы и ресурсы на полях для строительства новых предприятий составляют около трети общего объема прироста минерально-сырьевой базы и в основном (72 %) предназначены для строительства разрезов. В тоже время, общий разведанный
ресурсный потенциал бассейна для открытого способа добычи в четыре раза меньше, чем для подземного. Это свидетельствует о ресурсной диспропорции в технологическом освоении бассейна, что впоследствии окажет негативное влияние на социально-экологическую обстановку в про-мышленно развитом и густонаселенном регионе.
Рис. 2. Целевое использование запасов и ресурсов участков недр в Кузбассе, представленных в пользование в 2008 — 2019годы
Результаты конкурсов и аукционов показывают, что применительно к ведению подземных горных работ участки с запасами низкометаморфи-зованных энергетических углей интересуют недропользователей только в случае, если по сложности геологического строения они относятся к первой группе. Участки недр второй группы сложности интересуют собственников шахт, только если в их пределах имеются запасы коксующихся и высокометаморфизованных энергетических углей. Участки недр третьей группы сложности геологического строения вызывают интерес только при возможности ведения открытых горных работ.
Аналогичные тенденции наблюдаются и в других угольных бассейнах России (рис. 3). Так, за 2008 - 2019 годы на конкурсах и аукционах (без Кузбасса) недропользователям были предложены участки недр с суммарными запасами и прогнозными ресурсами около 29 млрд т: 15 % - бурые угли, 52 % - энергетические низкометаморфизованные, 23 % - коксу-
ющиеся, 2,5 % - высокометаморфизованные каменные угли и 7,5 % - антрациты.
а 10
дз о
ей
К
сЗ
СО
З 4
Оч
■и (Ь.
□ Энергетический
(Д, дг, г)
□ Энергетический (Т, ТС, СС, А)
J Коксующийся
Третья группа
Группа сложности геологического строения
Рис. 3. Распределение запасов и ресурсов каменных углей и антрацитов участков недр, переданных в недропользование в 2008-2019 годах, по группам сложности геологического строения (без Кузнецкого угольного бассейна)
Марочный состав запасов и ресурсов коксующихся углей представлен в основном жирным (Ж) и газовым жирным (ГЖ) углями, в меньшей степени - коксовым (К) и коксовым жирным (КЖ) и очень незначительно - коксовым слабоспекающимся низкометаморфизованным (КСН), коксовым отощенным (КО), тощим (Т) и слабоспекающимся (СС). При этом 55 % участков недр отнесены ко второй и к третьей группам сложности геологического строения и ориентированы на освоение разрезами.
Нераспределенный фонд недр
Нераспределенный фонд недр является сырьевым резервом, горногеологические и горнотехнологические условия освоения которого предопределяют техническую и технологическую политику перспективного развития угольной промышленности.
Большая часть разведанных запасов каменного угля (49 млрд т) всех марок сосредоточена в Кузнецком угольном бассейне. Горногеологические условия залегания угольных пластов бассейна характеризуются широким разнообразием.
Анализ нераспределенного фонда Кузнецкого бассейна показал, что более его половины представлено участками 2-й и 3-й групп сложности геологического строения, преимущественно заключающими в себе коксующиеся и востребованные высокометаморфизованные энергетические угли (рис. 4). Но при этом только около 21 % запасов этого фонда можно отработать открытым способом, а по отдельным востребованным промышленностью маркам угля (ГЖ, Ж, КЖ, К, КС, ОС, СС) доля таких запасов не превышает 5 % (рис. 5).
Таким образом, большая часть запасов (около 80 %) нераспределенного фонда недр коксующихся и высокометаморфизованных каменных углей подлежит отработке подземным способом в сложных горногеологических и горнотехнических условиях и отвечает требованиям современных технологий добычи.
Рис. 4. Нераспределенный фонд недр Кузбасса по группам сложности
геологического строения
Рис. 5. Марочный состав учтенного госбалансом нераспределенного фонда недр Кузбасса (по состоянию на 01.12.2019)
Заключение
В ближайшей перспективе сырьевая база угольных месторождений России по марочному составу не обеспечивает ее восполнения по группе технологических марок К, КЖ, КС, КСН, КО, ОС, ТС, СС, разведанные запасы которых сосредоточены преимущественно на участках недр 2-й и 3-й групп сложности в Кузнецком угольном бассейне и не могут быть отработаны открытым способом.
Поддержание достигнутых объемов угледобычи и удовлетворение спроса на отдельные технологические марки угля К, КЖ, КС, ТС, КСН, КО, ОС и СС невозможно без разработки и использования новых технологий добычи (прежде всего подземных), обеспечивающих эффективную и безопасную отработку месторождений со сложными горногеологическими условиями [9 - 11].
Учитывая вступившую в силу поправку к Закону РФ «О недрах», касающуюся введения нового вида недропользования, имеющего целью «разработку технологий геологического изучения, разведки и добычи трудноизвлекаемых полезных ископаемых», следует отнести к трудноиз-влекаемым полезным ископаемым участки месторождений со сложными горно-геологическими условиями, содержащие запасы углей технологических марок К, КЖ, КС, КСН, КО, ОС, ТС, СС, отработка которых невозможна или неэффективна существующими промышленными (традиционными) технологиями добычи.
Для вовлечения в промышленное освоение участков с трудоноиз-влекаемыми полезными ископаемыми необходимо разработать программу проведения научных исследований, направленных на разработку методических подходов, технических и технологических решений и испытаний новых технологий угледобычи, обеспечивающую рациональное использование и охрану недр.
С целью побуждения недропользователей к отработке участков недр с трудноизвлекаемыми полезными ископаемыми необходимо предусмотреть различные преференции со стороны государства: освободить от регулярных платежей за пользование недрами и налога на добычу полезного ископаемого [1].
Вовлечение в промышленное освоение участков недр со сложными горно-геологическими условиями позволит расширить минерально-сырьевую базу и удовлетворить спрос на технологические марки угля, об ожидаемом дефиците которых свидетельствует состояние минерально-сырьевой базы угольной промышленности.
Список литературы
1. Программа развития угольной промышленности России до 2035 года. Утверждена 13.06.2020. № 1582-р. М. [Электронный ресурс] - Режим доступа свободный: http://publication.pravo.gov.ru/Document /View/ 0001202006180009.
2. Программа лицензирования угольных месторождений на период до 2020 года. Утверждена приказом Минприроды России от 06.12.2016 № 639: М, 2016. 64 с.
3. ВР: Coal [Электронный ресурс] - Режим доступа свободный: hhh://www.bp.com/.
4. Государственный доклад о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской федерации в 2018 году. М.: ФГБУ «ВИМС», 2019. 424 с.
5. Системные принципы оценки экологической эффективности и безопасности подземной добычи угля / Н.М. Качурин, Р.А. Ковалев,
B.И. Сарычев, К.А. Головин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 7. С. 312-319.
6. Комплексное освоение угольных и техногенных месторождений Подмосковного угольного бассейна / Д.Р. Каплунов, Н.М. Качурин, Г.В. Фридлендер, М.П. Ганин // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. № 4. С. 113-123.
7. Промышленные запасы каменных углей действующих предприятий Кузбасса / В.П. Мазикин [и др.] // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2001. № 2. С. 49-54.
8. Перспективы восстановления и комплексного развития Подмосковного буроугольного бассейна / Н.М. Качурин, С.М. Богданов, С.А. Воробьёв, П.В. Васильев // Горный журнал. 2016. № 2. С. 30-35.
9. Геоэкологическая оценка эффективности защиты окружающей среды и природоохранительных мероприятий при подземной добыче угля / Н.М. Качурин, Г.В. Стась, С.З.К. Калаева, Т.В. Корчагина // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. № 3.
C. 63-81.
10. Голик В.И., Комащенко В.И., Качурин Н.М. К проблеме подземной разработки рудных месторождений Центрального Федерального округа // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. № 4. С. 127-139.
11. Грязев М.В., Качурин Н.М., Захаров Е.И. Горнодобывающая отрасль в экономике Тульской области. состояние и перспективы // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2015. № 2. С. 57-66.
Клишин Владимир Иванович, член-корр. РАН, д-р техн. наук, проф., директор, klishinvi@icc. kemsc. т. Россия, Кемерово, Институт угля и углехимии СО РАН,
Рогова Тамара Борисовна, д-р техн. наук, проф., [email protected], Россия, Кемерово, Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева,
Шаклеин Сергей Васильевич, д-р техн. наук, вед. науч. сотр., svs1950@mail.т, Россия, Кемерово, Кемеровский филиал Федерального исследовательского центра информационных и вычислительных технологий, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН,
Писаренко Марина Владимировна, д-р техн. наук, вед. науч. сотр., [email protected].т, Россия, Кемерово, Федеральный исследовательский центр угля и уг-лехимии СО РАН
DEVELOPMENT THE BASE OF RESERVES OF THE COAL INDUSTRY
OF RUSSIA
V. I. Klishin, T. B. Rogova, S. V. Shaklein, M. V. Pisarenko
An analysis of the raw materials base of the coal industry showed that satisfying the demand for individual technological brands of coal (K, KZh, KC, KCN, KO, OC, TC, CC) requires the development of areas of coal deposits with hard-to-recover reserves - with difficult mining and geological conditions that are economically inefficient or impossible to outputting with traditional mining technologies.
Involvement in the industrial development of subsoil areas with hard-to-recover reserves involves the development and implementation of new mining technologies oriented to complex mining and geological conditions, as well as various tax preferences to stimulate subsoil users to develop such areas.
Key words: coal mining industry raw material base, technological ranks of coal, mining and geological conditions of mining, coal mining practices, hard-to-recover reserves.
Vladimir Ivanovich Klishin, corresponding member of the Russian Academy of sciences, doctor of engineering. Professor, Director, [email protected], Russia, Kemerovo, Institute of coal and coal chemistry SB RAS,
Rogova Tamara Borisovna, doctor of engineering. of sciences, prof., [email protected], Russia, Kemerovo, Kuzbass state technical University named after T. F. Gorbachev,
Shaklein Sergey Vasilyevich, doctor of technical Sciences, the Vedas. scientific co., [email protected], Russia, Kemerovo, Kemerovo branch of the Federal research center for information and computing technologies, Federal research center for coal and coal chemistry SB RAS,
Pisarenko Marina Vladimirovna, doctor of engineering. Sciences, the Vedas. scientific co., [email protected], Russia, Kemerovo, Federal research center for coal and petrochemistry SB RAS
Reference
1. Program for the development of the Russian coal industry until 2035. Approved on 13.06.2020. No. 1582-R. M. [Electronic resource] - free access Mode: http://publication.pravo.gov.ru/Document /View/ 0001202006180009.
2. the program of licensing of coal deposits for the period up to 2020. Approved by order of the Ministry of natural resources of Russia dated 06.12.2016 No. 639: M., 2016. 64 p.
3. BP: Coal [Electronic resource] - free access Mode: hhh: // www. bp. com/.
4. State report on the state and use of mineral resources of the Russian Federation in 2018. M: fsbi "VIMS", 2019.424 S.
5. System principles for assessing the environmental efficiency and safety of underground coal mining / N. M. Kachurin, R. A. Kovalev, V. I. Sarychev, K. A. Golovin // Proceedings of the Tula state University. Technical science. 2019. No. 7. P. 312-319.
6. Complex development of coal and technogenic deposits in The Moscow region coal basin / D. R. Kaplunov, N. M. Kachurin, G. V. Friedlander, M. P. Ganin // Proceedings of the Tula state University. earth science. 2019. No. 4. P. 113-123.
