Технический прогресс в горнодобывающем производстве и что мешает более рачительно использовать минерально-сырьевые ресурсы страны Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Г.Г. Ломоносов, 2012

УДК 622

Г.Г. Ломоносов

ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС В ГОРНОДОБЫВАЮЩЕМ ПРОИЗВОДСТВЕ И ЧТО МЕШАЕТ БОЛЕЕ РАЧИТЕЛЬНО ИСПОЛЬЗОВА ТЬ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ СТРАНЫ

Приведены сведения о современном потенциале технической базы производства добычи твёрдых полезных ископаемых и состоянии технологии этого производства, остающегося, в основном, на старых позициях. Показаны основные причины такого положения и пути решения проблемы. Ключевые слова: технический прогресс, горнодобывающее производство, рудо-сырьевая база, потери запасов недр, открытые и подземные горные работы.

'П стране за постсоветское время наметились заметные изме-М.М нения в техническом оснащении горных производств, происшедшие в основном за счёт появившегося доступа на зарубежный рынок с его большим ассортиментом горных машин и других технических средств. Это обстоятельство создаёт благоприятную почву для кардинальной модернизации горных технологий не только в части повышения их производительности, но и в части улучшения качественных показателей. При этом особое значение имеет решение пробле-мы более полного извлечения запасов полезных ископаемых из недр и повышения качества добычи.

Ниже отмечены основные факторы технического переоснащения горных производств и сделана попытка оценить, как это повлияло на реконструкцию технологий и на показатели извлечения из недр.

Проблема эта - общая и для открытых и для подземных работ, а потому она рассматривается в целом, тем более что комбинированный (открыто-подземный) способ разработка становится на перспективу ведущим.

Ныне карьеры, шахты и рудники могут реально использовать в своём производстве следующие технические средства:

• большой ассортимент буровых агрегатов с гидравлическими и погружными перфораторами, а также новыми моделями шарошечных станков, что позволяет бурить шпуры и скважины в

диапазоне диаметра от 30 до 450 мм и выше, глубиною до нескольких десятков метров, практически, во всех направлениях в любых массивах, обеспечивая при этом невиданную до того производительность, как в линейных метрах, так и в объёмных показателях. К этому следует добавить более совершенные средства инициирования зарядов ВВ, в том числе: электронные детонаторы и реле с расширенным диапазоном миллисекундных замедлений, а также неэлектрических систем инициирования типа Nobel, что создаёт весьма благоприятные условия для более эффективных технологических решений при выполнении производственного процесса взрывного разрушения горных пород;

• для открытых работ появилось множество моделей гидравлических экскаваторов, с большим разнообразием рабочих параметров, имеющих по сравнению с канатными механическими лопатами повышенное напорное усилие и существенно большую степень свободы экскаваторного ковша, а появление в карьерах фрезерных комбайнов предопределило новое направление технологии безвзрывной разработки сложных многослойных забоев. Всё это создаёт серьёзные предпосылки не только для повышения производительности, но и улучшения качества экскавации;

• для подземных работ значительно расширена номенклатура ковшевых погрузочных и погрузочно-доставочных машин с дизельным, электрическим и аккумуляторным двигателями (при вместимости ковша от 0,5 до 15 м3), специализированных для работы, как в относительно свободном, так и в наиболее стеснённом пространстве. Появились подземные погрузчики-копатели (по-существу, малогабаритные гидравлические экскаваторы с вместимостью ковшей от 1 до 6 м3). Такие экскаваторы широко применяются в мировом тоннелестроении и весьма перспективны для использования на очистных работах, например, при системах разработки с открытым очистным пространством;

• значительно расширенный ассортимент карьерных автосамосвалов с большим диапазоном грузоподъемности и рабочих параметров, позволяющих рационально использовать их в комплексе с различными выемочно-погрузочными агрегатами, что создаёт хорошие предпосылки для совершенствования систем разработки. Расширилось количество типоразмеров и подземных автосамосвалов. При минимальной грузоподъёмности 5-10 т, её максимальное значение достигло 60 т, в том числе, появились пятиосные автоса-

мосвалы с наиболее высокой проходимостью и мощностью дизельного двигателя свыше 1200 л.с. (SUPRA 012R). Наличие такого большого диапазона рудничных автосамосвалов создаёт условия для модернизации не только процесса доставки и откатки руды, но и для применения автомобильного подъёма;

• для подземных горных работ рынок предлагает также большой ассортимент агрегатов (типа Robbins) для бурения восстающих с диаметром от 1,0 до 3 м. Имеется мировой опыт успешного применения этого типа оборудования для проходки горизонтальных горных выработок. Такое оборудование может дать мощный толчок для совершенствования технологии не только подготовительно-нарезных, но и очистных работ;

• расширение типов конструкций штанговой (анкерной) крепи (в комплексе с металлическими и пластиковыми сетками и торкретированием фибробетоном), а также машин для установки штанговой и тросовой крепи, также является важным средством повышения извлечения запасов и улучшения качества добычи;

• наблюдается появление и расширение типов конструкций передвижных дробильных установок, адаптированных для применения в подземном пространстве, что, наряду с достижениями в области рентгено-радиометрии, позволяет создавать подземные технологии добычи с предконцентрацией состава рудной массы вблизи очистной зоны, в околоствольном дворе или на поверхности у устья шахтного ствола. Такие горные технологии являются мощным средством рационального и комплексного использования минеральных ресурсов недр, поскольку при этом в 1,5-2 раза повышается качество добытой руды и появляется возможность эффективного извлечения более бедных руд. Одновременно снижаются затраты на непроизводительный транспорт и переработку непродуктивной части рудного сырья, расширяются возможности для утилизации в выработанном пространстве отходов первичной переработки рудной массы и снижения экологической нагрузки на окружающую среду.

Появление названных и других технических средств привело к некоторым положительным изменениям технологий горных работ в отечественных горнорудных предприятиях, в основном в направлении повышения количественных показателей. К числу этих изменений можно отнести тенденцию замещения на открытых горных работах канатных мехлопат гидравлическими экскаваторами и

- замены железнодорожного транспорта мощным автомобильным, что значительно изменило конфигурацию технологических схем, а также параметры систем открытой разработки, повысило темпы горных работ, а, соответственно, - производительность.

При подземной разработке - это проявилось в применении буровой техники с гидроперфораторами; увеличение ассортимента средств инициирования взрыва и, соответственно, совершенствование способов отбойки; расширение использования типоразмеров погрузочно-доставочной техники; создание подземных дробильных комплексов, позволяющих применять конвейерные системы, в том числе, на подъёме; использование лифто-вентиляционных восстающих; использование простейших ВВ, изготавливаемых на самом горном производстве, а также средств штангового и канатного крепления очистного пространства; использования средств рентге-но-радиометрии для повышения качества добычи и др.

При этом можно выделить лишь два проекта горнодобыващих предприятий, которые действительно соответствуют современному уровню требований и базируются на новейших достижениях горной техники.

Первый - это проект Наталкинского золоторудного карьера с годовой мощностью до 40 млн т руды или 160 млн. т горной массы, где использованы самые современные и эффективные технические средства: многотонные автосамосвалы, гидравлические экскаваторы с фронтальные погрузчики с вместимостью ковшей 35 куб. м, мощные конвейеры в наклонных шахтных стволах, консольные отвалообразователи с внутре-ними отвалами скальных вскры-шных пород и пр., что, в свою очередь, обеспечивает высокие результаты горных работ и не только количественные, но и качественные.

Второй проект - подземной разработки Эльконского уранового месторождения (с производственной мощностью около 5 млн т руды в год), где заложена технология с использованием комплекса новейшего самоходного бурового, выемочно-доставочного и транспортного оборудования, с конвейерным транспортированием руды до обогатительной фабрики в тоннелях, с предварительной радиометрической сепарацией руды.

К сожалению, оба эти проекта по своей технической оснащённости и технологической новации составляют исключение, поскольку подавляющее большинство других проектов выполняется

на существенно более низком уровне, особенно в части качества горных работ, что проявляется в заниженных показателях извлечения балансовых запасов полезных ископаемых. Поэтому гораздо больше проектов далеко не современных, что указывает на наличие определённой тенденции - мировой технический прогресс в средствах производства пока очень слабо влияет на отечественные горные технологии.

Таким образом, при том, что современный рынок предоставляет недропользователям большие возможности для технического перевооружения горнодобывающих предприятий, в том числе, в направлении существенного улучшения использования ресурсов недр, в нынешней практике рудников и карьеров, соответствующие технические средства эксплуатируются (и даже закладываются в проект), как правило, весьма своеобразно. При этом, безусловно, стремятся повысить, в первую очередь, производительность труда, рассматривая её как главный фактор снижения себестоимости горных работ и достижения высокой прибыли недропользователя, оставляя недоиспользуемым потенциал улучшения показателей их качества. В результате в отечественном горнодобывающем производстве возникает такая ситуация как у некомпетентного пользователя современного многофункционального прибора, который удовлетворяется лишь одной самой простейшей функцией этого прибора, не понимая истинных своих потерь.

Конечно, в реальной жизни не всё так примитивно и недропользователи постепенно осваивают новую технику и в определённой мере начинают использовать имеющиеся технологические возможности, например, для повышения извлечения продукции из недр и снижения её разубоживания. Но эти технологические решения не поднимаются выше уровня местных рацпредложений и не становятся нормативными.

При этом в проекты горных предприятий, которые рассчитаны на будущее, закладывается новая горная техника, но с качественными горно-технологическими показателями, которые соответствуют вчерашнему и даже позавчерашнему времени. Тем самым создаются как бы законные основания для получения дополнительной выгоды за счёт модернизации производства, а по сути -одностороннего его использования.

По действующим предприятиям по стране наблюдается чёткий тренд ухудшения показателей извлечения запасов полезных ископаемых из недр, как при открытой, так и подземной добыче, которые если и коррелируют с изменяющимися горно-техническими условиями залегания рудных тел, то совершенно игнорируют фактор технического перевооружения горных предприятий.

Пример такого производства, где уровень эксплуатационных потерь твёрдого полезного ископаемого, невзирая на технический прогресс в современных средствах и способах разработки достигает уже 80 % - это уральские калийные рудники. Конечно, работают они в довольно сложных горнотехнических условиях эксплуатации месторождений, тем не менее, там не ведут сколько-нибудь серьёзных исследований для кардинальной технической и технологической модернизации своего горного производства.

Это негативное явление наглядно проявляется и на Кузбасских угольных разрезах, где показатели извлечения запасов существенно отличаются в худшую сторону по сравнению с другими угольными карьерами (например, Хакасии, Иркутской области, Якутии и др), достигая 12-14 %. Эти показатели хуже, чем на многих рудных карьерах, хотя здесь гораздо проще условия залегания рудных тел, более мягкие вскрышные породы и полезные ископаемые, чаще не требующие взрывного разрушения. К тому же, и визуальное различие между вскрышей и углём гораздо выше, чем в других отраслях. Для сравнения в норильских подземных рудниках эксплуатационные потери составляют 1,5-2 %, по проекту эльконских подземных рудников - 4-5 %. При этом и уральские калийные рудники и кузбасские угольные разрезы сегодня это - высоко прибыльные производства.

Так в чём же корень причин недоиспользования результатов технического прогресса в отечественных карьерах и рудниках, приводящего к огромным неоправданным экономическим и экологическим потерям государства?

На мой взгляд, основные причины сложившегося положения в данном вопросе следующие:

1. В стране отсутствует должная мотивация выполнения реальных требований к рациональному использованию ресурсов недр, поскольку вся система государственного контроля в этой части уже много лет зиждется на заведомо устаревших нормативных документах 60-70х годов прошлого века, которые были разработаны на основе

техники и технологии 50-70-летней давности. В этих архаичных, но по-прежнему действующих нормативных документах, естественно, нет данных по современным буровым станкам, средствам взрывных работ, гидравлическим экскаваторам, фрезерным комбайнам, подземным погрузочно-доставочным машинам, карьерным и рудничным автосамосвалам и прочей технике. При этом контролирующие органы в области рационального использования недр слабо противодействуют практике подмены понятий, когда для нового оборудования, без какого-либо обоснования, используются нормативы, предназначенные для другого (ныне устаревшей) техники, Например, для современнейшего гидравлического экскаватора используются нормы эксплуатационных потерь полезных ископаемых, соответствующие механической лопате. При этом технологии с выборочной выемкой нередко представляются как селективная разработка, а предлагаемые способы снижения потерь в проектах (как и в действующих нормативных документах) в основном анахроничные. В результате государство уже много лет ежегодно теряет на этом многие миллиарды долларов, поскольку кто-то «экономит» на разработке реальных нормативов извлечения полезных ископаемых из недр. На базе этих давно устаревших документов проектируются горнодобывающие предприятия, тем самым закладывается дальнейшее отставание отечественных горнодобывающих производств, практически, на многие десятилетия. Таким образом, проблема рационального использования недр, более успешно решавшаяся в прошлом, в нынешних условиях искусственно превращена в практически неразрешимую.

2. Согласно действующей в стране методологии главным критерием экономической оценки эффективности эксплуатации месторождений полезных ископаемых является максимальная прибыль недропользователя. Остальные экономические показатели фактически являются вторичными, в том числе, и отражающие интересы недровладельца. Такое положение является не объективным, поскольку ценнейшие полезные ископаемые, являющиеся невосстановимыми в природе продуктами и национальным достоянием, оцениваются по тому же принципу как, например, картошка. При этом почему-то не учитывается, что недровладелец (т.е. государство) и частный недропользователь изначально имеют не только общие интересы, но по некоторым принципиальным позициям эти

интересы диаметрально противоположны, в частности, в отношении рационального и перспективного их использования.

Недропользователь, в силу временного характера своей деятельности на месторождении и естественного стремления к быстрому достижению максимальной прибыли, имеет к объекту своего производства только коммерческий интерес. Для государства же, кроме бюджетной эффективности от эксплуатации месторождения, должно быть важным обеспечение будущих долговременных интересов своего общества. Пример такого рачительного отношения к своим национальным ресурсам в условиях рыночной экономики показывают США, где значительная часть нефтяных и других ресурсов недр определены как стратегические резервы, не подлежащие нынешней эксплуатации, а, следовательно, по отношению к ним действуют иные критерии, чем нынешняя максимальная прибыль бизнеса.

3. Частный капитал, как правило, неохотно вкладывается в кардинальное развитие минерально-сырьевой базы. После ликвидации государственной системы пополнения запасов полезных ископаемых, в стране не было открыто и поставлено на баланс ни одного сколько-нибудь значимого месторож-дения. Происходит лишь частичное уточнение запасов, в основном, за счёт эксплуатационной разведки. При этом самые лучшие в этом отношении показатели у золотодобытчиков, восполняющих запасы руды на уровне лишь примерно 50 % к погашаемым.

В результате рудо-сырьевая база страны интенсивно обедняется, её ценность неуклонно снижается, что неизбежно ведёт к дальнейшему ухудшению использования ещё имеющихся запасов недр. К тому же, недропользователи не мотивированы на финансирование научно-технических работ, направленных на совершенствование своих горнодобывающих производств в направлении повышения полноты извлечения запасов. Поскольку задания на ТЭО кондиций и проектирование горнодобывающих производств формулируются заказчиком (недропользователем) без согласования с соответствующим государственным контролирующим органом, то уже на стадии проектирования, закладываются параметры и другие положения, противоречащие интересам государства, что изначально ставит его в невыгодную позицию.

Выводы

1. Существующее положение в области разработки твёрдых полезных ископаемых не соответствует современным техническим возможностям горнодобывающих производств по уровню технологий добычи, которые должны обеспечивать улучшение показателей извлечения.

2. Основные причины относительно высокого уровня потерь балансовых запасов минеральных продуктов из недр лежат вне современных возможностей горных технологий, а во многом предопределены тем, что в стране необоснованно в течение многих лет задерживается разработка новых нормативных документов по рациональному освоению запасов недр, соответствующих реалиям времени.

3. Для выхода из сложившейся ситуации необходимы срочные меры, включающие в себя разработку и осуществление государственной программы подъёма отечественного горнорудного производства, совершенствование системы контроля пользования недрами, основанного на объективных экономических критериях недропользования, учитывающих государственное владение недрами и частное их использование, гагсга

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Ломоносов Геральд Георгиевич - профессор доктор технических наук, Московский государственный горный университет, [email protected]