CC BY
18
6. Modeling of mountain pressure manifestations / G. N. Kuznetsov [et al.] // L: Nedra, 1968. 279 p.
7. Develop experimental technological schemes for working out flat coal seams with a capacity of 4-6m layers in ascending order: report on research / Yu. I. Morozov [et al.]. Prokopyevsk: Kuzniui, 1990. 38 p.
8. To develop and test experimental technological schemes, to participate in the drafting of practicing vye-mocnych posts on the new technology: research report / I. Morozov [et al.]. Prokopyevsk: Kuzniui, 1991. 63 p
9. TORRO V. O., Remezov A.V. prioritization of various parameters in the feasibility of application of the method of mining of thick flat coal seams sloping layers. Part 1, Part 2 // Proc. scientific. Tr. II mezhdunar. scientific and practical Conf. September 29-30, 2014 Ufa: RIO ISIPT, 2014. Pp. 143 -169.
10. TORRO V. O., Remezov A.V., Ryabkov N. V. Experience of working off powerful shallow layers in the Kuzbass. Kemerovo: LLC "OFFSET", 2015. 898 p.
11. Yakobi O. Practice of management of mountain pressure / TRANS. with him. F. F. Einera. M.: Nedra, 1987. 566 p.
12. Study of the manifestations of mountain pressure in the development of a powerful flat layer of inclined layers in an ascending order in the laboratory / V. O. TORRO, Yu. I. Morozov, N. G. Serdobintsev, A.V. Remezov // Bulletin Of KuzSTU. 2011. no. 6. P. 13-15.
13. Borisov A. A. Mechanics of rocks and massifs, Moscow: Nedra, 1980, 360 p. 14. Gromov Yu. V., Bychkov Yu. N., Kruglikov V. P. Management of mountain pressure in the development of powerful shallow coal seams. Moscow: Nedra, 1985, 239 p.
УДК:622.74(410)
СОСТОЯНИЕ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ КУЗБАССА
С.В. Шаклеин, М.В. Писаренко
Анализ марочного состава минерально-сырьевой базы распределенного и нераспределенного фонда недр по состоянию на 01.01.2018 показал снижение запасов каменного угля, предназначенных для открытой добычи. В перспективе добыча ряда технологических марок угля (ГЖ, Ж, К, КЖ, КС, ОС, КСН, СС) возможна только подземным способом. Расширение сырьевой базы угольной промышленности Кузбасса и поддержание объемов добычи угля, прежде всего, по технологическим маркам КЖ, К, КС, OC, СС, предполагают проведение геологоразведочных работ, использование нетрадиционных технологий добычи и различные налоговые преференции для угледобывающих предприятий.
Ключевые слова: уголь, балансовые запасы, промышленные запасы, производственные мощности, добыча угля, срок отработки запасов.
Кузнецкий угольный бассейн является флагманом угольной промышленности России, обеспечивая 70 % общероссийской добычи каменных и 76 % коксующихся углей. Прогнозные ресурсы бассейна по состоянию на 01.01.2015 оцениваются в 305 млрд т (категории Р1+P2) [1].
Суммарные запасы каменных углей категорий А+В+С1+С2, числящиеся на государственном балансе, на 01.01.2018 составляют 68,2 (57 % общероссийских), из которых 32,6 млрд т - коксующиеся угли (65,3 % общероссийских) [2] (таблица).
Ресурсы и запасы углей России, млрд т
Наименование объекта Прогнозные ресурсы (категорий Р1+Р2) Суммарные балансовые запасы всех марок каменных углей
Всего Коксующихся
Россия, всего 853,7 119,4 49,9
Кузнецкий бассейн 304,9 68,2 32,6
Около 30 % балансовых запасов каменных углей и антрацитов (категорий А+В+С1+С 2)- 21,0 млрд т находятся в распределенном фонде недр (на 01.01.2018), из которых на лицензионных участках полей действующих шахт (68 единиц) - 9,1 и разрезов (74 единиц)- 4,4; строящихся шахт (46 единиц) - 4,9 и разрезов (50 единиц) - 2,6 млрд т [2] (табл. 1).
Суммарные производственные мощности по состоянию на 0.1.01.2018 действующих предприятий оцениваются в 262 млн т (шахты -114 и разрезы - 148 млн т), а промышленные запасы на конец года составляли 8,7 млрд т. Добыча угля по итогам 2018 составила 257 млн т, из которых 65,6 % открытый способ.
Оценка марочного состава запасов каменного угля Кузнецкого бассейна
В России только в Кузнецком угольном бассейне добываются все марки каменных углей, а коксового слабоспекающегося низкометаморфи-зованного (КСН), коксового слабоспекающегося (КС), тощего слабоспека-ющегося (ТС) и основной части отощенного слабоспекающегося (ОС) и коксового отощенного (КО) осуществляется только здесь и составляет 14,2 % обще бассейновой добычи.
Марочный состав балансовых запасов распределенного фонда недр (действующие и строящиеся предприятия на 0.1.01.2018 г) свидетельствует о том, что 36,5 % приходится на низкометаморфизованные энергетические длиннопламенные и газовые угли (Д, ДГ и Г), а 38,9 % - на особо ценные коксующиеся: ГЖ, Ж, К, КО, КСН, КС, ОС (рис.1).
12000
В 10000
sooo
Распределенный фонд недр Нераспределенный фонд недр
6000
4000
w 2000
Д ДГ Г ГЖО ГЖ Ж КЖ К
КО КСН КС ОС ТС СС Т А Технологические марки
Рис. 1. Марочная структура балансовых запасов каменных углей (категорий А+В+СI+С2) Кузнецкого угольного бассейна
Объем запасов нераспределенного фонда недр, составляющий 46,8 млрд т, почти в 2 раза превышает распределенный фонд, является резервом развития угледобычи. Как видно из рис.1, доля различных марок в общем объеме запасов каменного угля сильно различается: от 25,4 до 1,9 %. При этом 42,7 % запасов угля нераспределенного фонда приходится на низко-метаморфизованные энергетические угли (Д, ДГ, Г) и только 31 % на дефицитные коксующиеся: ГЖ, Ж, КЖ, К, КО, КСН, КС, ОС.
В программах развития программы угольной промышленности России до 2040 г. прогнозируется доминирование открытого способа в общей добычи угля по России. Однако в Кузбассе, основываясь на анализе сырьевой базы, следует ожидать обратно. Так как доля запасов пригодных для открытой добычи сокращается: в распределенном фонде недр составляет 32,5 %, то в нераспределенном фонде недр - 21,6 %. При этом в перспективе добыча ряда технологических марок угля (ГЖ, Ж, К, КЖ, КС, ОС, СС) возможно только подземным способом (рис. 2, 3).
f. 3500 ¡ 3000 f5 2500
3 2000
У
S 1500
т
я 1000
СЁ
I 500
РЗ
I о
i Рйего запасов угля распределенного фонда недр • Запасы угля для открытого способа добычи
I- !■ I- Ii
Ji_lL
iL
Л ЛГ
ГЖО ГЖ Ж КЖ к
КО КСН КС ОС ТС СС т л Технологические марки угля
Рис. 2. Марочный состав балансовых запасов распределенного фонда недр (действующие и строящиеся предприятия), в том числе для открытого способа добычи
Рис. 3. Марочный состав балансовых запасов нераспределенного фонда недр, в том числе для открытого способа добычи
Важным фактором устойчивого развития отрасли в средне- и долгосрочной перспективе является сбалансированность объемов добычи и запасов отдельных марок угля. Дисбаланс этих показателей предполагает корректировку стратегии развития угольной промышленности и необходимость принятия превентивных решений по управлению угольной сырьевой базой [4, 6].
На рис. 4 представлены процентные доли различных марок в промышленных запасах и в добыче действующих предприятий по состоянию на 01.01.2019 г. Из рис. 4 следует, что наибольший дисбаланс между добычей и запасами, подлежащими извлечению (промышленными запасами) по действующим предприятиям, наблюдается по маркам ГЖО, СС, КС и ОС. При этом по газовым жирным отощённым углям (ГЖО) отмечается трехкратное превышение доли промышленных запасов над добычей, что свидетельствуют о возможности увеличения их добычи. По энергетическому и коксующемуся слабоспекающемуся (СС и КС) и отощённому спекающемуся (ОС) углям наблюдается обратное - ускоренная отработка промышленных запасов углей. Доля этих марок в промышленных запасах составляет 3,3;2,7 и 1,2 %, а в общебассейновой добыче - до 2,7 раз выше -8,8; 6,4 и 3,2 % соответственно. Ситуацию может изменить ввод новых предприятий. Анализ марочной структуры запасов угля строящегося фонда недр (на 01.01.2018) показал, что снижение отмеченного дисбаланса возможно только по коксующимся углям. Так, в суммарных балансовых запасах угля распределенного фонда недр доля углей марки КС составляет 5,3, а ОС - 5,3 %. По высоковостребованным энергетическим углям СС дисбаланс несколько увеличивается, так как ее доля в суммарных бассейновых запасах угля снижается до 2 %, что вызывает особую озабоченность.
Технологические марки углей
Рис. 4. Доля различных марок углей в суммарных промышленных запасах и объемах добычи углей Кузнецкого угольного бассейна
Следует отметить и низкую обеспеченность балансовыми и промышленными запасами действующего фонда высокодефицитными коксующимися углями К и КЖ, наличие которых в достаточном количестве в шихте на коксохимических предприятиях позволяет получать кокс высокого качества. При этом добыча угля марки КЖ в бассейне уже прекратилась, а марки К недостаточна - ее дефицит оценивается до 20 % от достигнутого объема производства [7].
Оценка ресурсной обеспеченности действующих шахт и разрезов. Оценка ресурсной обеспеченность угледобывающей промышленности основывается на темпах погашения промышленных запасах отдельных марок углей по угледобывающим предприятиям. В данном исследовании в расчетах использованы промышленные запасы и производственные мощности по добыче угля по действующим угледобывающим предприятиям по состоянию на 01.01.2019. Оценка охватывает только действующие предприятия и не учитывает ввода новых и реконструкцию действующих предприятий в анализируемом периоде 2019 - 2040 гг., поэтому принято: производственная мощность по каждому предприятию, определяющая темп погашения запасов, остается неизменной; отсутствует прирост промышленных запасов. Для наглядности результаты расчетов представлены в виде графиков (рис. 5, 6), демонстрирующие динамику суммарных производственных мощностей предприятий по добыче конкретной марки угля отнесенных к объему ее добычи в 2018 году. Поэтому на графиках производственные мощности отдельной марки угля, равные ее добыче в 2018 года, принимаются за единицу (красная линия на графиках). Исключение из принятого относится только к углям марки КСН, так как их добыча в 2018 году уменьшилась по сравнению с годом ранее более чем в 2,5 раза, то в расчетах использовалось среднее значение.
Представленные на рис. 5, 6 тенденции являются оценочными и дают пессимистическое представление о характере выбытия производственных мощностей действующего фонда по отдельным маркам, так как темп погашения запасов, равный производственной мощности предприятия, как правило, всегда выше реальной добычи. Однако такая информация является наглядной и корректной, её предлагается использовать как основу для принятия решений по вводу новых объектов и выдаче лицензий на участки с ориентацией на добычу тех или иных марок угля для удовлетво-
Годы
Рис. 5. Ожидаемое изменение производственных мощностей действующего фонда (в долях относительно добычи в 2018 г) по добыче
энергетических марок углей
Анализ сложившихся тенденций динамики марочного состава производственных мощностей каменных углей действующего фонда в перспективе до 2040 года позволяет сделать следующие выводы.
1. В ближайшие 7 лет следует ожидать сохранение стабильных объемов добычи практически всей группы энергетических марок каменных углей (за исключением углей марки СС). При этом имеется огромный резерв наращивания объемов добычи углей ГЖО - до 32 млн т в год, который обеспечен промышленными запасами на протяжении всего анализируемого периода. Обеспеченность промышленными запасами углей ТС позволяет увеличить их добычу до 9 млн т (почти в 2 раза).
Интенсивная отработка имеющихся запасов угля марки СС приведет к полному их исчерпанию в ближайшие 8 - 10 лет. Строящиеся на сегодня предприятия не позволят компенсировать выбытие производственных мощностей, что необходимо учитывать при решении вопросов реконструкции и развития предприятий тепловой угольной энергетики.
Действующие мощности по добыче углей Д, ДГ, Г стабильны в течение ближайших 10 лет, но далее будут постепенно снижаться. Однако
ввод в работу угледобывающих предприятий, находящихся в стадии строительства, компенсируют выбытие производственных мощностей.
2. Действующий фонд предприятий Кузбасса с запасами угля марки ГЖ обеспечивает поддержание достигнутых объемов добычи в течение 7 лет, в дальнейшем - снижение на 30 %. Однако ввод строящихся предприятий, позволит поддержать уровень добычи углей ГЖ до 2040 года.
Рис. 6. Ожидаемое изменение производственных мощностей действующего фонда (в долях относительно добычи в 2018 г) по добыче коксующихся марок углей
3. Ввод за последнее время ряда новых крупных предприятий и по добыче угля марки Ж, а также строительство новых предприятий, обеспечивает поддержание достигнутых объемов производства, а также увеличение их производства до 24 млн т в год (на 15 %).
4. Объем запасов угля марки КЖ действующего фонда в Кузбассе крайне незначителен. Более того, сложные горно-геологические условия залегания угля КЖ, предопределяют нерентабельность их отработки существующими технологиями, поэтому их добыча в бассейне прекращена.
5. Обеспеченность запасами действующего и вводимого фонда по добыче коксового угля (К) в Кузбассе позволяет повысить его производство на 15 % от достигнутого уровня, т.е. до 4,6 млн т в год. Однако для поддержания таких объемов добычи, уже сейчас необходим поиск и ввод в оборот новых участков недр. Так как все крупные месторождения углей марки К в Кузбассе уже освоены промышленностью, а в разведанных запасах преобладают участки, расположенные на глубинах более 300 м со сложными горно-геологическими условиями, безопасная и рентабельная отработка их возможна с использованием нетрадиционных технологий подземной добычи [3, 8].
6. Обеспеченность промышленными запасами действующих и строящихся предприятий по добыче угля марки КО позволяет не только
поддерживать достигнутый объем добычи, но и увеличить его до 8...8,5 млн т.
7. Добыча угля марки КСН в 2018 г снизилась относительно 2017 г с 7,6 до 2,8 млн т. Разрезы, ведущие добычу этой марки и располагающие небольшим объемом запасов, будут выедены из работы в течение 8 лет. Ввод новых участков, находящихся сегодня в стадии строительства и преимущественно представлен шахтами, позволит восполнить выбывающие мощности. Однако их рентабельная отработка, предполагает совершенствование существующих и использование новых технологий подземной добычи. Перспектива ввода новых крупных разрезов по добыче этих углей не просматривается.
8. Уровень производственных мощностей по добыче угля марки КС, сохраняется в течение ближайших 8 лет, далее следует ожидать 50 % снижение. Строящие на сегодня предприятия по добыче углей этой марки, представлены в основном мелкими разрезами с запасами около 1,5 млн т, не могут восполнить выбытие производственных мощностей. Сохраннее объемов добычи этой марки предполагает расширение ее сырьевой базы за счет новых участков из нераспределенного фонда, которые подлежат отработки подземным способом.
9. Производственные мощности по добыче угля марки ОС постепенно убывают, и через 8 лет будет выведено до 50 %. Добыча угля этой марки осуществляется в основном в Кузнецком угольном бассейне преимущественно открытым способом. Объем запасов угля на балансе строящихся предприятий по добыче угля этой марки позволяет предполагать, что ввод их в работу в ближайшее время позволит восполнить выбывающие мощности - суммарные балансовые запасы по этим объектам в 3,5 превышают запасы действующего фонда, однако это будут преимущественно шахты.
10. Уровень добычи угля марки ТС, который по итогам работы 2018 года снизился по сравнению с предшествующим годом почти в два раза, поддерживается в течение 16 - 18 лет. Ввод к этому времени в работу предприятий, строительство которых осуществляется в настоящее время, позволит восполнить выбывающие мощности по добычи этих углей.
11 . Обеспеченность запасами марки угля Т позволяет поддерживать имеющие на сегодня производственные мощности в течение 10 лет. Ввод новых предприятий, балансовые запасы по которым составляю 50 % от запасов действующего фонда, позволит сохранить достигнутый объем добычи до 2040 года.
Выводы
Анализ динамики производственных мощностей действующего угледобывающего фонда позволяют сформулировать предложения, направленные на расширение сырьевой базы угольной промышленности и поддержание объемов добычи отдельных марок угля:
- в ближайшие годы в качестве приоритетного направления следует рассматривать геологоразведочные работы по приросту запасов углей марок К, КЖ, КС, OC и СС;
- поддержание в перспективе достигнутых объемов добычи углей ГЖ, Ж, КЖ, К, КС, OC, КСН, СС возможно только на основе развития подземной добычи с использованием вновь разрабатываемых нетрадиционных технологий;
- для стимулирования добычи высокодефицитных коксующихся марок углей КЖ, К и энергетической марки СС следует предусмотреть различные налоговые преференции для их производителей;
- для стимулирования недропользователей к использованию нетрадиционных технологий добычи целесообразно предоставлять налоговые вычеты (по НДПИ) на сумму экономически обоснованных и документально подтвержденных расходов, связанных с внедрением в производство нетрадиционной технологии;
- состояние сырьевой базы энергетических углей предопределяет ориентир развития энергетического комплекса России на потребление углей марок Д, ДГ, Г.
Список литературы
1. Программа лицензирования угольных месторождений на период до 2020 года. Утверждена приказом Минприроды России от 06.12.2016 № 639: М, 2016. 64 с.
2. Государственный баланс запасов полезных ископаемых Российской Федерации на 1 января 2018 года. Уголь. Том III. Сибирский Федеральный округ. Ч.1. Кемеровская область. ФГБУ «Росгеолфонд»: М, 2018. 440 с.
3. Промышленные запасы каменных углей действующих предприятий Кузбасса / В.П. Мазикин [и др.] // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2001. № 2. С. 49-54.
4. Баловнев В.П., Шаклеин С.В., Ярков В.О. Состояние минерально-сырьевой базы угольной промышленности Кузбасса // Горная промышленность. 2000. № 2. С. 2-5.
5. Угольная промышленность России в 2018 году. Т. 1-2: Росин-формуголь. М., 2019.
6. Писаренко М.В. Состояние и основные тенденции развития угольной отрасли Кузбасса // Горная промышленность. 2008. № 4. С. 10-13.
7. Писаренко М.В. Ресурсная база коксующихся углей России. // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. Вып. 2. С. 184-194.
8. Шаклеин С.В., Писаренко М.В. Подходы к обоснованию концепции развития минерально-сырьевой базы Кузнецкого угольного бассейна // Рациональное освоение недр. 2013. № 2. С. 38-40.
Шаклеин Сергей Васильевич, д-р техн. наук, доц., вед. науч. сотр., svs1950 @mail.ru, Россия, Кемерово, Кемеровский филиал Института вычислительных технологий СО РАН, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН,
Писаренко Марина Владимировна, д-р техн. наук, доц., вед. науч. сотр., mvp@icc.kemsc.ru; iu.kemsc@,mail.ru , Россия, Кемерово, Федеральный исследовательский центра угля и углехимии СО РАН
Current state of the resource base of coal mining industry in Kuzbass S. V. Shaklein, M. V. Pisarenko
Analysis of the grade composition of the mineral resource base of the distributed and undistributed subsoil Fund as of 01.01.2018 showed a decrease in reserves of coal intended for open pit mining. In the future, the production of a number of technological grades of coal (gas fat (GZh), fat (Zh), coking fat (KZh), coking (K), coking caking low-metamorphized (KCN), coking caking (KC), lean caking (OC), low caking (CC) is possible only by underground method. The expansion of the raw material base of the Kuzbass coal industry and the support of coal production volumes, primarily by the technological of grades coking fat (KZh), coking (K), coking caking (KC), lean caking (OC), low caking (CC) involves exploration, the use of unconventional production technologies and tax preferences for coal mining enterprise
Key words: coal, balance resources, exploitation reserves, productive capacity of a mine, mining of the coal, mine age.
Shaklein Sergey, doctor of technical sciences, docent, leading researcher, svs1950@mail. ru Russia, Kemerovo, Kemerovo branch of the Institute of Computing Technologies SB RAS and Federal Research Center for Coal and Coal Chemistry,
Pisarenko Marina, doctor of technical sciences, docent, leading researcher, mvp@icc. kemsc. ru; iu. kemsc@,mail. ru, Russia, Kemerovo, "Federal Research Center for Coal and Coal Chemistry
Reference
1. The program of licensing of coal deposits for the period up to 2020. Approved by order of the Ministry of natural resources of the Russian Federation dated 06.12.2016 No. 639: M, 2016. 64 p.
2. State balance of mineral reserves of the Russian Federation as of January 1, 2018. Coal. Volume III. Siberian Federal district. Part 1. Kemerovo region. Rosgeolfond: M, 2018. 440 p.
3. Industrial reserves of coal of existing enterprises of Kuzbass / V. p. Mazikin [et al.] // Mineral resources of Russia. Economics and management. 2001. no. 2. Pp. 49-54.
4. Balovnev V. P., Shaklein S. V., Yarkov V. O. State of the mineral resource base of the Kuzbass coal industry // Mining industry. 2000. no. 2. Pp. 2-5.
5. Coal industry of Russia in 2018. Vol. 1-2: rosin-formugol. M., 2019.
6. Pisarenko M. V. State and main trends in the development of the Kuzbass coal industry // Mining industry. 2008. No. 4. P. 10-13.
7. Pisarenko, M. V. Resource base of coking coal in Russia. // News of Tula state University. earth science. 2019. Vol. 2. Pp. 184-194.
8. Shaklein S. V., Pisarenko M. V. Approaches to substantiating the concept of development of the mineral resource base of the Kuznetsk coal basin // Rational development of mineral resources, 2013, no. 2, Pp. 38-40.
УДК 621.311
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ КОМБИНАТОВ
Р.В. Клюев, И.И. Босиков, О.А. Гаврина, К.С. Крысанов
Приводятся результаты теоретического анализа и математической обработки экспериментальных исследований состояния изоляции отдельных элементов однотипных участков электрических сетей 0,4 кВ в подземных выработках, проведенных на рудниках ГМК на высоте расположения выработок до 1000 м над уровнем моря. Исследования выполнены по единой методике с целью выявления влияния высокогорья на состояние изоляции отдельных элементов сетей 0,4 кВ. Рекомендовано комплектовать скреперные лебедки, вентиляторы и другие механизмы рудников высокогорья двигателями с кремнийорганической изоляцией или с заливкой лобовых частей покрывными лаками аналогично экскаваторным двигателям. Аналогичное положение отмечено и с пусковой аппаратурой. Более 50 % всей аппаратуры высокогорных рудников имеют активное сопротивление изоляции менее 20 мОм. Отмечена более высокая несимметрия полного и активного сопротивления изоляции пусковых аппаратов. Рекомендовано использовать силикагель для уменьшения влажности воздуха внутри оболочек пусковой аппаратуры. Приводятся результаты экспериментальных исследований отрезков бронированных и гибких кабелей при их эксплуатации на рудниках. Сравнительные экспериментальные исследования не позволили выявить влияние высокогорья на состояние изоляции кабелей из-за большого количества типов, сечений и качества разделки концов этих отрезков, а также большого разброса величин полного и активного сопротивления изоляции. Рекомендовано проведение аналогичных исследований на других высокогорных рудниках Российской Федерации.
Ключевые слова: сопротивление изоляции, электрические сети, горнометаллургические комбинаты.
Введение. Повышение эффективности добычи цветных металлов требует как интенсификации работ на существующих рудниках и карьерах, так и освоения перспективных районов добычи особенно в горах Кавказа при расположении горных работ на высоте свыше 1000 м над уровнем моря. Так как серийное электротехническое оборудование, как правило, рекомендуется к эксплуатации на высоте над уровнем моря не более 1000 м, то без специальных исследований невозможно определить условия нор-
