CC BY
29
------------------------------------------- © В.В. Агафонов, А.В Тихонов,
2010
УДК 622.271:622.3.013
В.В. Агафонов, А.В. Тихонов
ВЫБОР СТРАТЕГИЧЕСКИХ НАПРАВЛЕНИЙ И ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ ШАХТНОГО ФОНДА
Приведен анализ внедрения перспективных инновационных технологий добычи и потребления угля.
Ключевые слова: уголь, сжигание угля, реструктуризация угольной отрасли.
Семинар № 13
I шри формировании принципиаль-
-*■ -*■ ных направлений и перспектив развития угольной промышленности России важно не ограничиваться проблемами отдельных предприятий или отдельных угольных регионов, так как стратегические решения по развитию угольной промышленности вытекают из органического взаимодействия и заинтересованности в угольных ресурсах мировой, государственной и региональной экономик, а также заинтересованности конкретных потребителей.
Только с позиций объективной иерархии потребностей в угольном минеральном сырье возможно подготовить реально осуществимую программу развития угольной промышленности, обеспечить такую программу финансовыми, материальными, трудовыми и научнотехническими ресурсами.
Следует отметить, что благоприятные для нефти и газа рыночные условия послужили основанием для формирования деформированного энергетического баланса России и одновременно послужили источником валютных поступлений для кризисной экономики страны. Однако период сравнительно малозатратной добычи нефти и газа заканчивается, так называемая « газовая пауза « в экономике близка к исчерпанию. Начи-
нает проявляться дефицитность газа для внутреннего потребления в силу истощения освоенных месторождений, существенного роста затрат на освоение новых, на формирование и обновление газотранспортных систем. Инвестирование поддержания и развития добычи газа для внутренненго потребления в прежних объемах стало невозможным, по расчетам Газпрома объемы необходимых инвестиций могут составить не менее 40млрд. долларов.
Освоение новых месторождений газа в сложных горно-геологических условиях с одновременным строительством и реконструкцией 10 тыс. км магистральных газопроводов представляется гигантской и дорогостоящей проблемой.
Что касается западных инвесторов, то очевидно, что их потребности в газе опережающим образом возрастают по отношению к возможностям нарастания добычи (Германия, Италия, Австрия и др.). Если учесть, что газовые поставки странам западной Европы играют важную дипломатическую и политическую роль, которая не сводится лишь к экономическим выгодам, то становится очевидным поддержание экспортной составляющей потребления газовых ресурсов России.
В стратегическом плане пересмотр главных гаправлений использования природного газа и в связи с этим угля более чем обоснован.
Приоритетными направлениями использования газа целесообразно оставить следующие: потребление как энергоносителя в коммунально-бытовом хозяйстве для населения, как сырье для химической промышленности, в том числе для производства удобрений, как продукции экспорта и важный источник валютных поступлений для государства, а также политико-дипломати-ческих дивидентов.
И чем быстрее энергетики откажутся от сжигания газа в огромном объеме на электростанциях (более 25 % всего добываемого газа), чем быстрее произойдет замещение газа высококачественным конкурентноспособным углем, тем быстрее экономика России достигнет гармоничного и всесторонне выгодного топливно-энергетического баланса.
Анализ проблемы крупномасштабного замещения газа углем выявляет столь же большую сложность ее решения.
В сравнительно короткие сроки необходимо поднять добычу энергетических углей на 70—80 %, — при этом потребуется реконструкция действующих электростанций в части всех элементов производства.
Вместе с тем, поэтапная структурная реструктуризация энергокомплекса с целью создания объективно сбалансированного участия в нем основных минеральных энергоносителей совершенно оправдана с макроэкономических позиций мировой экономики. Дело в том, что экономическая ситуация государства, характеризующаяся начавшимся подъемом, требует надежного обеспечения как энергетическими, так и финансовыми ресурсами. В этом плане преимущественное использование угля в мас-
штабной энергетике в качестве альтернативы в ТЭКе обосновывается совершенно бесспорными, объективными предпосылками, вытекающими из более надежной сырьевой базы угледобывающей отрасли, особенно в стратегическом (как по объему, так и по времени) отношении.
Оценивая разведанные запасы газа с позиции достигнутого уровня добычи оказывается, что этих запасов хватит только на 80 лет. Разведанных запасов угля при современном объеме производства с учетом замещения значительной части газопотребления имеется более чем на 600 лет.
Нельзя не учитывать немаловажный факт, что резервы повышения эффективности технологии добычи и использования угля несравнимо большие по сравнению с резервами в технологии добычи и потребления газа. В угольной отрасли огромный простор для науки и техники даже по отношению к уровню мировых достижений угледобывающих стран.
С позиций конъюнктуры мирового рынка перевод топливно-энергетического комплекса на повышение доли угля также целесообразен. Целый ряд угледобывающих стран (Австралия, ЮАР, Индия, Въетнам и др.) отличаются теплым климатом. Поставка на рынок значительных объемов более дешевого угля, в свою очередь, могут служить элементами эффективного маневрирования угольными ресурсами внутри России.
Подобной возможности для газоре-сурсов на мировом рынке нет, напротив, мировой
Рынок в значительной мере удовлетворяется за счет поставок России.
Переоценка разведанных запасов целого ряда крупных месторождений России (Ерунаковское и Эльгинское), а также промышленные запасы оставших-
ся шахт показала, что большая их часть относится к высокотехнологичным, а извлечение — конкурентноспособным.
С экономической точки зрения уже сооружаемые объекты угледобычи и намечаемые на ближайшие годы находятся в достаточно благоприятных по условиям разработки месторождениях в освоенных районах с развитой производственной и социальной инфраструктурой.
В связи с этим масштабы инвестиций на ввод мощностей в 30-40 млн. тонн угля в год оказываются в 5-8 раз меньше, нежели вложения на создание эквивалентных мощностей по приросту добычи газа.
Завершающаяся в ближайшие годы комплексная реструктуризация угольной промышленности (при отсутствии внутришахтной технологической реструктуризации) может привести к тому, что себестоимость добываемого угля на стабильно работающих и песпективных предприятиях не будет превышать 5-6 долларов за 1 т условного топлива.
На новых месторождениях природного газа себестоимость 1 т условного топлива вдвое выше. Вариант обеспечения электростанций углем характеризуется более низкими капитальными и эксплуатационными затратами и стабильной стоимостью конечного продукта электростанций — 1 кВт. часа электроэнергии.
Показательная ситуация с себестоимостью электроэнергии на тепловых электростанциях США и Японии. В США средняя себестоимость электроэнергии на ТЭС, использующих уголь на 30 % ниже, а в Японии на 20 % ниже себестоимости на ТЭС, работающих на газе.
Таким образом, проблема назревшей оптимальной структуризации ТЭКА и топливно-энергетического баланса стра-
ны по значимости и масштабу преобразований вышла далеко за рамки внутриотраслевой. Можно обоснованно утверждать, что с научной, экономической, технологической, социальной и политической точки зрения значительные перемены в стуктуре ТЭКа и ТЭБа с повышением доли производства и потребления угольных ресурсов не только обоснованны, но и необходимы в стратегическом плане.
С учетом этого фундаментального вывода в стратегии гармонизации топливно-энергетического комплекса определяющая роль в усилиях по его развитию должна быть отведена угольной отрасли.
Анализ изменений в угольной промышленности за последние 10 лет подтверждает появление ожидаемой позитивной тенденции по наращиванию объемов добычи, несмотря на закрытие более 150-ти угледобывающих предприятий.
Дальнейшее наращивание добычи имеет реальную базу, проблема заключается лишь в финансировании. Появилась реальная возможность поддерживать стабильные и перспективные шахты рентабельными, заканчивающаяся реструктуризация отрасли создала соответствующие условия. Новые участки освоенных и разведанных месторождений отличаются высокотехнологичными условиями отработки, позволяющими строить и эксплуатировать конкурентноспособные шахты и разрезы.
Основное наращивание производства целесообразно в важнейших богатых запасами бассейнах: Кузбассе, Канско-
Ачинском, Восточно-Сибирском.
Большая часть прироста добычи должна быть получена за счет открытого способа разработки. Перспективной технологией выемки рассматривается вариант, основанный на использовании
комплекса послойного фрезерования, позволяющий исключить взрывные работы по углю и породе.
Применение этого варианта технологии приводит к повышению производительности труда и снижению эксплуатационных затрат.
Основное направление для подземного способа добычи в перспективе: — это строительство шахт высокого технико-технологического уровня с максимально возможной, оптимальной с позиции надежности, концентрацией горных работ и комплексной механизацией всех основных и вспомогательных процессов, отличающихся высокой производительностью, надежностью и безопасностью.
Заметное улучшение технико-экономических показателей сулит перевод шахт на обратный порядок отработки шахтных полей, оставление породы в выработанном пространстве, полное извлечение охранных и предохранительных целиков. Эти предложения вносят позитивные предпосылки для экологического оздоровления добывающих регионов. В этом отношении увеличение объемов потребляемого угля следует сочетать с осуществлением эффективного обогащения углей в отношении минеральной зольности, фосфора и серы. Экологически приемлемое угольное топливо в энергетике возможно поддерживать при технологии глубокого обогащения с зольностью 12-15 % и содержанием серы до 0.9 %.
Следующее перспективное направление подготовки угольного топлива к эффективному использованию — создание и внедрение технологий термической переработки углей для получения высококалорийных и экологичных твердых, жидких и газообразных продуктов.
Заслуживает надежного инвестирования технология высокоскоростного
пиролиза углей, которая позволяет получить бездымное высококалорийное твердое топливо и малосернистые углеводороды.
Характерным плюсом этой технологии являются минимальные выбросы по известным вредным компонентам, а также то, что основными отходами при этом является вода.
В России эта технология особо перспективна применительно к низкокалорийным длиннопламенным и газовым углям Кузнецкого бассейна.
Заслуживает качественной доводки технология приготовления, транспортирования и прямого сжигания водоугольного пульповидного топлива, а также сухого сжигания пылевидного высокозольного угольного топлива в кипящем слое.
Широкое внедрение перечисленных и других перспективных инновационных технологий добычи и потребления (сжигания ) коренным образом усиливает роль угля в качестве регионального котельно-печного топлива тем, что при этом существенно повышается эффективность его транспортирования и использования, резко снижаются выбросы в атмосферу. На такой технологической основе целесообразно осуществлять стратегическое поэтапное замещение природного газа угольным топливом в государственной, региональной и местной энергетике и в итоге — с существенным расширением доли твердого топлива в общем балансе основных энергоносителей.
В сфере преобразования энергии топлива в электроэнергию использование угля также имеет значительные резервы. Дело в том, что коэффициент полезного действия преобразования энергии газа находится в пределах 40 %.
При использовании угольного топлива в США, Германии, Дании достигнут
КПД в 47 %, а в перспективе — 50. Такой уровень использования энергии угля достигается при комбинированном применении на электростанциях процессов газификации угля под давлением, сжигания угля в кипящем слое под давлением, и наконец, процесс сжигания пылевидного топлива под давлением.
Применение в установках с таким комбинированным циклом топливных элементов делает возможным достичь КПД с уровнем в 60 %, что адекватно удельному расходу угля в 250 грамм условного топлива на 1 квт. час электроэнергии.
Подводя итоги вышесказанному, можно констатировать следующее:
• процесс технологического и технического старения шахтного фонда и прекращение адекватного финансирования государством угольной промышленности привели к ее убыточности и обусловили необходимость реструктуризации отрасли, которая продолжается до настоящего времени;
• нефтяная и газовая « паузы «, оправданные с государственной позиции, оказались губительными для угольной промышленности, — государство лишило угольную отрасль достаточного внимания и дотационного финансирования, переключившись на приоритетное и достаточно высокое обеспечение нефте — и газодобычи,
• реструктуризация угольной отрасли свелась в основном к закрытию убыточных и неперспективных шахт (около половины действующих на начало реструктуризации), не затронув технологию отдельных пред-приятий,
• анализ состояния запасов, добычи и потребления природных энергоносителей раскрывает разбалансированность топливно-энергетического комплекса России, неестественно небольшую долю
участия в нем угля. Стратегические, эколого-экономические, социальные и даже политические факторы, а также конъюнктура мирового рынка призывают коренную перестройку топливноэнергетического баланса страны с увеличением доли угля до 30-35 %.,
• замещение газа в топливноэнергетическом балансе страны в стратегическом плане находит позитивную заинтересованность газодобывающей отрасли, электроэнергетики, системы топливообеспечения населения,
• в связи с этим в финансировании перестройки ТЭКа, наряду с государством, как гаранта и координатора, должны участвовать вышеназванные отрасли и структуры, в том числе региональные,
• в числе технологических решений при подземном способе добычи предусматривается строительство шахт с высокой концентрацией добычи (шахта-пласт, шахта-лава), перевод прямого порядка отработки шахтных полей на обратный, полное извлечение охранных и предохранительных целиков с использованием технологического подземного пространства для размешения отходов производства и т.д.;
• расчеты фактической производительности действующих шахт подтверждают, что горно-геологические, технологические и организационные возможности позволяют увеличить годовую добычу каждой шахты на 50-100 тыс. тонн, в том числе все действующие шахты смогут обеспечить прирост на 10 млн т;
• модернизация действующих разрезов создаст условия и возможности увеличить добычу энергетических углей не менее, чем на 20-30 млн т уже в течении ближайших 10 лет,
• строительство лишь одного угледобывающего предприятия с комбинированным способом отработки на Эльгин-ском месторождении в Восточной Си-
бири может обеспечить добычу еще на уровне 15-20 млн т.
Кардинальная перспектива отечественной энергетики с ее адаптацией к новому топливному балансу с повышением роли и доли угольных ресурсов представляется сложной комплексной дорогостоящей проблемой (возможная сумма капитальных вло-
жений может превысить 100 млрд долларов), но при многосторонней поддержке государства в форме инвестиций, ценовой, тарифной и налоговой политики в течении ближайшего периода (10-15 лет) можно создать эффективный сбалансированный топливно-энергетический комплекс. тыл
Коротко об авторах
Агафонов В.В. — кандидат технических наук, доцент; Тихонов А.В. — студент,
Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, [email protected]
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
ДИССЕРТАЦИИ
I
| Специальность | Ученая степень
Автор
Название работы
тульский государственный университет
ЛОГАЧЕВА Разработка подземно-полевого элек-
Валентина трометрического метода прогнозиро-
Михайловна вания состояния обводненных углепородных массивов Подмосковного бассейна 25.00.16 д.т.н.
