В угольной промышленности вопрос о предпочтительном способе добычи полезного ископаемого на данный момент считается практически решенным. Значительные преимущества открытого способа добычи угля обеспечили его широкое распространение. Тем не менее, все большее внимание обращают на себя и недостатки данного способа добычи, в частности − серьезный экологический ущерб, наносимый открытыми горными работами. Поэтому актуальным будет оценить все достоинства и недостатки подземного и открытого способа добычи угля.
В общем случае при выборе способа разработки встречаются четыре варианта:
− целесообразность разработки месторождения открытым способом очевидна (мощные горизонтальные и пологие пласты, расположенные на небольшой глубине от поверхности);
− целесообразность разработки месторождения подземным способом очевидна (маломощные залежи при большой толще покрывающих вскрышных пород);
− целесообразность разработки месторождения возможна открытым или подземным способом (мощные залежи при большой толще покрывающих вскрышных пород);
− возможность применения комбинированной разработки месторождения, то есть разработки части месторождения открытым способом, а остальной части − подземным способом (залежи полезного ископаемого, выходящие непосредственно на поверхность, и крутые с большой глубиной падения, реже горизонтальные и пологие, прикрытые небольшой толщей покрывающих пород в нагорной части) [3, с.47].
Отметим основные особенности открытого способа добычи угля, которых немало:
− необходимость удаления и перемещения больших объемов пустых пород. Как правило, объем вскрышных пород в несколько раз превышает объем добываемого угля. Следовательно, большая часть затрат при добыче угля открытым способом приходится на работы по вскрыше;
− значительные размеры открытых горных выработок способствуют применению мощного и производительного оборудования, а также производству взрывных работ;
− существует необходимость соблюдения четкой последовательности отработки угольных пластов;
− удаление вскрышных пород и добыча угля производится в основном экскаваторным способом. При этом разрыхленная при помощи буровзрывных работ горная масса при помощи экскаваторов помещается в транспортные средства для вывоза за пределы разреза;
− применяемые при открытом способе добычи техника и оборудование обладают большой производительностью, что позволяет добиваться высоких технико-экономических показателей.
Среди основных особенностей подземного способа добычи угля выделим следующие:
− необходимость строительства капитальных горных выработок для вскрытия шахтного поля и проведения подготовительных выработок для подготовки запасов угля к выемке, ремонта и поддержания горных выработок;
− необходимость проведения мероприятий по борьбе с метаном, пылью, осуществления вентиляции горных выработок, управления горным давлением;
− наличие тяжелых и вредных условий труда, большая опасность ведения подземной добычи угля.
Открытый способ добычи угля имеет следующие преимущества перед подземным способом:
− существует возможность применять высокопроизводительную технику и оборудование;
− производительность труда на угольных разрезах намного выше, чем на шахтах, что достигается за счет применения мощной техники, отсутствия стесненности рабочей зоны, исключения ручного труда;
− использование открытых горных выработок позволяет добиваться большей безопасности труда и лучших условий труда по сравнению с добычей угля на шахтах;
− период строительства угольного разреза характеризуется меньшей продолжительностью, чем строительство шахты сравнимой производственной мощности, планируемая мощность осваивается быстрее. Следовательно, снижаются удельные капитальные затраты;
− открытые горные выработки позволяют быстрее увеличить мощность предприятия;
− как правило, на угольных разрезах осуществляется более полная выемка угля, чем на шахтах.
Преимущества подземного способа добычи угля состоят в следующем:
− добыча угля подземным способом наносит меньший урон окружающей природной среде. Безусловно, негативные факторы для экологической обстановки при подземной разработке месторождений угля присутствуют (наличие пустот в отработанном пространстве, выделение метана на поверхность, нарушение водного баланса), но степень их воздействия значительно меньше, чем при открытом способе;
− при наличии в недрах на большой глубине запасов ценных марок угля подземный способ позволяет разрабатывать запасы, недоступные для отработки открытым способом по причине большого объема вскрышных пород и малой мощности пластов;
− необходимость предварительной дегазации месторождений угля позволяет добывать метан и использовать его в качестве природного газа.
Недостатки открытого способа добычи угля можно свести к двум крупным группам:
− открытый способ добычи полезных ископаемых характеризуется большим негативным влиянием на окружающую природную среду. Среди экологических последствий открытых разработок выделяются: отчуждение значительных земельных площадей, на которых впоследствии сложно восстановить какую-либо хозяйственную деятельность. Размещение отвалов вскрышных пород аналогичным образом требует больших площадей, нередко снижается уровень грунтовых вод, атмосфера загрязняется угольной и породной пылью, выхлопными газами техники;
− производство открытых работ зависит от климатических и погодных условий.
Недостатки подземного способа добычи:
− необходимость значительных капиталовложений на протяжении длительного отрезка времени. С точки зрения инвестирования вложения в строительство шахты очень рискованные;
− условия труда под землей весьма небезопасны;
− производительность труда рабочего на шахте меньше, чем на разрезе.
− большое влияние горно-геологических условий и выделения метана на использование высокопроизводительного оборудования.
По причине больших затрат на строительство и эксплуатацию шахты, подземный способ применяется лишь для добычи угля коксующихся марок.
С точки зрения высокоэффективной и безопасной добычи угля, недостатки открытого способа добычи во многом перекрываются их преимуществами. Поэтому открытый способ добычи получает все большее распространение и развитие, объемы добытого этим способом угля растут.
Естественным ограничителем распространения открытого способа выступают горно-геологические условия, связанные с мощностью и глубиной залегания угольных пластов:
− большая мощность покрывающих пород и значительная глубина месторождения при относительно небольшой мощности залежи, то есть такие условия залегания, когда объем породы, приходящийся на 1 т добычи полезного ископаемого, превышает экономически допустимый предел. Целесообразность открытого способа добычи угля обусловлена величиной коэффициента вскрыши. Коэффициент вскрыши используется для оценивания возможности разработки месторождения открытым способом, определения целесообразной глубины разреза, для планирования работ по вскрыше и добыче угля, расчета необходимого количества техники и оборудования на время работы разреза, планирования себестоимости добываемого угля. Коэффициент вскрыши можно определить как отношение массы или объема вскрышных пород к массе или объему добываемого угля. Коэффициент вскрыши показывает, какой объем пустых пород необходимо переместить в отвал для добычи единицы массы угля. В угольной промышленности коэффициент вскрыши определяется как объем породы в кубометрах, перемещаемый при добыче 1 т угля, измеряются его в м3/т. Различают несколько видов коэффициента вскрыши: граничный (предельный), средний, эксплуатационный. Оконтуривание месторождения для открытого способа разработки базируется на показателях граничного и предельного коэффициентов вскрыши. В проектной практике данные показатели часто принимают постоянными на период разработки месторождения. Вместе с тем эти значения не являются константами, а изменяются во времени под воздействием цены на уголь, факторов технического прогресса, уровня производственной мощности предприятия глубины разработки, то есть показатели являются функциями как минимум четырех переменных. Таким образом, для открытого способа добычи угля большое значение имеет правильное определение коэффициента вскрыши и прогноз в динамике ряда факторов, влияющих на рентабельность добычи угля на конкретном участке недр;
− отсутствие в данной местности свободных земельных площадей для размещения отвалов и другие ограничения, вызываемые охраной окружающей среды;
− необходимость вложения в короткие сроки очень больших капитальных затрат, размер которых определяется большими размерами современных мощных разрезов [4, с. 152].
Анализ итогов работы угольной отрасли, приведенный в таблице и на рисунке, позволяет сделать вывод о все большем использовании открытого способа добычи угля.
В период с 2000 по 2014 год добыча угля в России выросла с 257,9 млн. т до 358,2 млн. т. Добыча угля открытым способом увеличилась на 85,9 млн. т в то время как добыча угля подземным способом выросла лишь на 14,4 млн. т. За рассматриваемый период общая добыча угля возросла на 39 %, открытым способом на 51 %, подземным − на 16 %. Показатель среднемесячной производительности труда рабочего на разрезах составил 358,5 т, а на шахтах− 168 т. Удельный вес открытого способа вырос с 64,8 % до 71 %. Таким образом, теоретическое обоснование целесообразности открытого способа добычи угля по экономическому фактору подтверждается на практике.
Наличие кризисных периодов, связанных с падением мировых цен на уголь, требует пересмотра ряда позиций по порядку разработки месторождений. Проектные проработки свидетельствуют, что даже при незначительном уменьшении цены на уголь разработка части балансовых запасов становится убыточной Статистические данные изменения мировых цен на уголь подтверждают, что кратковременные уровни их падения могут достигать 35 %. Для устойчивой работы горного предприятия в таких условиях необходимо адекватно изменять параметры развития рабочей зоны разреза и снижать затраты на переработку угля. В первую очередь из отработки должны быть временно исключены «убыточные» запасы, а основное развитие горных работ должно быть сконцентрировано в зонах месторождения с благоприятными горно-геологическими условиями [2, с. 10].
Таблица
Динамика показателей работы угольной отрасли России
|
Показатель |
Годы |
|||||||
| 2000 | 2002 | 2004 | 2006 | 2008 | 2010 | 2012 | 2014 | |
| Добыча угля, млн. т | 257,9 | 253,4 | 284,4 | 310 | 328,9 | 323,4 | 345,6 | 358,2 |
| Добыча угля подземным способом, млн. т | 90,9 | 86,6 | 101,7 | 108,7 | 104,9 | 102,1 | 105,7 | 105,3 |
| Добыча угля открытым способом, млн. т | 167 | 166,8 | 182,7 | 201,3 | 224 | 221,3 | 248,9 | 252,9 |
| Удельный вес открытого способа, % | 64,8 | 65,8 | 64,2 | 64,7 | 68,1 | 68,4 | 70 | 71 |
| Среднесуточная нагрузка КМЗ, т. | 1324 | 1509 | 2296 | 2760 | 3157 | 3484 | 3963 | 4267 |
| Производительность труда, т | 110,3 | 118,3 | 139,3 | 146,4 | 167,7 | 193,8 | 212,9 | 231,5 |
| Производительность труда на шахтах, т | — | 99,8 | 121,1 | 133,9 | 144,3 | 162 | ||
| Производительность труда на разрезах, т | — | 218,3 | 243,3 | 285,6 | 303 | 328,5 | ||
Рисунок − Динамика добычи угля
Важность оценки экологических последствий добычи угля и необоснованность отказа от подземного способа добычи угля подчеркивает Моисеенков А.В. директор ГУ «ГУРШ», подводя итоги программы ликвидации особо убыточных шахт и разрезов: «Оценивая результаты программы реструктуризации в целом, считаю необходимым сказать, что сама программа, методы реализации и принятые решения по ее обеспечению являются не бесспорными. Многие закрытые шахты, особенно с дефицитными марками углей, при современной рыночной стоимости 1 т угля были бы рентабельными, сохранили многие потерянные рабочие места и поддержали бы топливно-энергетический комплекс страны. Востребованность в углях хаотически добываемых на горных отводах закрытых шахт возросла и свидетельствует о преждевременности ликвидации многих шахт. Кроме того, на стадии завершения реструктуризации мы имеем серьезные экологические недоработки, а в отдельных регионах (Кузбасс, Восточный Донбасс, Кизеловский бассейн) серьезные экологические проблемы. То есть реализация проектов не привела к эффективному решению социально-экономических задач, что требовалось в рамках идеи реструктуризации» [1, с.7].
Таким образом, можно выделить следующие негативные последствия роста объема добычи угля открытым способом:
− существует большая вероятность столкнуться с неблагоприятными экологическими последствиями в отдаленной перспективе, который на момент разработки месторождения не являются столь очевидными;
− помимо экологических последствий, существуют последствия для экономики угледобывающих регионов. Нарушенные земли и земли, занятые породными отвалами, на продолжительный срок изымаются из хозяйственной деятельности. Теряются возможности строительства новых промышленных предприятий, дорог, использования земель для сельского хозяйства. Это наносит урон другими отраслям промышленности угледобывающих регионов;
− необходимость удаления больших объемов вскрышных пород делает открытый способ добычи угля весьма уязвимым к колебаниям уровня цен на уголь. По этой причине отрабатываемые запасы угля могут стать нерентабельными.
Размер указанных негативных последствий для угледобывающих регионов последствия можно снизить, если в тех случаях, когда возможно применение и открытого и подземного способов добычи, предпочтение отдавать последнему.
Список литературы:
- Моисеенков А.В. Оценка и характеристика работы по реализации программы ликвидации особо убыточных шахт и разрезов в 2009 г./А. В. Моисеенков // Уголь. — 2010. — №3. — С. 7-11
- Супрун В.И. Вскрытие и отработка карьерных полей Олонь-Шибирского месторождения каменного угля. /В. И. Супрун // Уголь. — 2012. — №12. — С. 10-13.
- Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Виницкий К.Е. Справочник. Открытые горные работы: М.: Горное бюро, 1994. − 590 с.
- Хохряков В.С. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых / В.С. Хохряков // М.: Недра, 1991. − 336 с.[schema type=»book» name=»СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ОТКРЫТОГО И ПОДЗЕМНОГО СПОСОБОВ ДОБЫЧИ УГЛЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ В УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ РЕГИОНАХ» description=»В статье рассматриваются вопросы влияния различных способов добычи угля на экологическую и социально-экономическую ситуацию. Автором проведен сравнительный анализ технико-экономических преимуществ и недостатков открытого и подземного способов добычи угля, степени их негативного влияния на окружающую среду, сформулированы выводы относительно предпочтительности способов добычи угля.» author=»Стрекалов Станислав Валерьевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-22″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_28.11.15_11(20)» ebook=»yes» ]