CC BY
2
Оригинальная статья
УДК 622.271(540):55.814 © В.Н. Вокин1, И.В. ЗеньковН2,3, Ле Хунг Чинь4, Ю.П. Юронен3, Е.М. Сычева3, Е.В. Кирюшина1, Ж.В. Миронова1, К.А. Штреслер1, А.С. Лунев1, П.Л. Павлова1, А.А. Латынцев1, Ю.А. Маглинец1, К.В. Раевич1, Т.Н. Сизова1, Д.С. Преин2, 2025
1 Сибирский федеральный университет, 660041, г. Красноярск, Россия
2 Сибирский научно-исследовательский институт горного и маркшейдерского дела, 660025, г. Красноярск, Россия
3 Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва, 660037, г. Красноярск, Россия
4 Технический университет им. Ле Куй Дон, 1 1355, Ханой, Вьетнам Н e-mail: [email protected]
Original Paper
UDC 622.271(540)55.814 © V.N. Vokin1, I.V. Zenkov23H, Le Hung Trinh4, Yu.P. Yuronen3, E.M. Sycheva3, E.V. Kiryushina1, Zh.V. Mironova1, K.A. Shtresler1, A.S. Lunev1, P.L. Pavlova1, A.A. Latyntsev1, Yu.A. Maglinets1, K.V. Raevich1, T.N. Sizova1, D.S. Prein1, 2025
1 Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation 2 Siberian Research Institute of Mining and Surveying, Krasnoyarsk, 660025, Russian Federation 3 Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation 4 Le Quy Don Technical University (LQDTU), Hanoi, 1 1355, Vietnam
H e-mail: [email protected]
исследование добычи угля открытым способом
на территории республики Польша с использованием информационных ресурсов
спутниковой съемки
A study of surface coal mining in the territory of the Republic of Poland using data of satellite observations
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2025-2-136-140
ВОКИН В.Н.
Канд. техн. наук, профессор Сибирского федерального университета, 660041, г. Красноярск, Россия
ЗЕНЬКОВ И.В.
Доктор техн. наук,
заместитель директора по научной работе Сибирского научно-исследовательского института горного и маркшейдерского дела, профессор Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва 660037, г. Красноярск, Россия, e-mail: zenko [email protected]
ЧИНЬ ЛЕ ХУНГ
Канд. техн. наук, доцент
Технического университета им. Ле Куй Дон,
11355, г. Ханой, Вьетнам
В статье представлены результаты исследования технологических и технических аспектов производства открытых горных работ на угольных месторождениях в Республике Польша. В ходе дистанционного мониторинга и аналитических расчетов выявлены количество и модели экскаваторов непрерывного действия, работающих в угольных карьерах, протяженность конвейерных линий, а также определен годовой объем экскавации вскрышных пород и угля, поставляемого на тепловые электростанции. По результатам спутниковой съемки за двадцатилетний период выявлен стабильный понижательный тренд в добыче угля открытым способом на территории Польши.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, угольная промышленность, Республика Польша, топливно-энергетический комплекс, угольные карьеры, годовой объем добычи угля, горные и транспортные машины, угольная генерация электроэнергии.
Для цитирования: Исследование добычи угля открытым способом на территории Республики Польша с использованием информационных ресурсов спутниковой съемки / В.Н. Вокин, И.В. Зеньков, Ле Хунг Чинь и др. // Уголь. 2025;(2):136-140. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-2-136-140.
Abstract
The paper presents the results of studying technological and technical aspects of surface mining operations in coal deposits in the Republic of Poland. The remote
sensing studies and analytical calculations helped to reveal the number and models of the continuous bucket excavators operated in the coal pits, the length of the conveyor lines as well as to determine the annual volume of overburden removed and coal dispatched to thermal power plants. The results of satellite observations during a two-decade period indicate a stable downward trend in surface coal mining in Poland. Keywords
Remote sensing, Coal mining industry, Republic of Poland, Fuel and energy complex, Coal pits, Annual coal production, Mining and transportation machines, Coal-fired power generation. For citation
Vokin V.N., Zenkov I.V., Trinh Le Hung, Yuronen Yu.P., Sycheva E.M., Kiryushi-na E.V., Mironova Zh.V., Shtresler K.A., Lunev A.S., Pavlova P.L., Latyntsev A.A., Maglinets Yu.A., Raevich K.V., Sizova T.N., Prein D.S. A study of surface coal mining in the territory of the Republic of Poland using data of satellite observations. Ugol'. 2025;(2):136-140. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041 -5790-20252-136-140.
ВВЕДЕНИЕ
Поступательное движение в развитии науки и технике подразумевает повсеместный переход в промышленности на энергосберегающие технологии. Вместе с тем в европейской экономике имеются энергоемкие производства, потребность которых в электрической энергии невозможно покрыть использованием солнечных батарей и ветряных генераторов. Одним из регионов, на территории которого находятся энергоемкие производства, является Республика Польша. В последние десятилетия на территории этого государства интенсивно производится добыча бурого угля в карьерах. По результатам спутниковой съемки установлено, что в западном и центральном секторах республики продолжают работать угольные карьеры. На наш взгляд, технологические решения, системы разработки, показатели работы горных и транспортных машин, т.е. мировой производственный опыт всегда применялся в качестве информации для обучения новых поколений специалистов в области горного дела независимо от государственной принадлежности и политической обстановки в мире. В последние годы интенсивное освоение космоса способствует получению новых знаний о территориях Земли, а также исследованию прикладных отраслевых проблем, решения которых представлены в виде небольшой подборки трудов российских и зарубежных ученых [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9].
ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ БУРОГО УГЛЯ
По данным космического мониторинга, в середине 2000-х гг. в Польше добыча угля производилась в двадцати карьерах. К настоящему времени добыча угля остановлена в 17 карьерах с полной ликвидацией горных работ в радиусе до 95 км в северо-западном и южном направлениях от г. Лодзь, а в трех карьерах добыча угля продолжается. Во всех закрытых карьерах сформированы или формируются техногенные водоемы. Такая тенденция в области добычи угля открытым способом на территории Польши полностью соответствует основным положениям резолюций ООН в области улучшения климата на Земле [10, 11, 12]. Один из работающих карьеров находится в западной части республики на границе с Германией и Чехией, а два других - в центральной, части в 97 км на северо-запад и в 55 км на юг от г. Лодзь. Добытый в карьерах уголь сжигается на тепловых электростанциях с различной суммарной установленной мощностью энергоблоков [13].
Угольный карьер, расположенный на западе Польши, получил в нашем исследовании условное название Богатыня. Карьер разрабатыва-
ЮРОНЕН Ю.П.
Канд. техн. наук, доцент Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева, 660037, г. Красноярск, Россия
СЫЧЕВА Е.М.
Старший преподаватель Сибирского государственного университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева, 660037, г. Красноярск, Россия
КИРЮШИНА Е.В.
Канд. техн. наук, доцент
Сибирского федерального университета,
660041, г. Красноярск, Россия
МИРОНОВА Ж.В.
Канд. техн. наук, доцент
Сибирского федерального университета,
660041, г. Красноярск, Россия
ШТРЕСЛЕР К.А.
Старший преподаватель Сибирского федерального университета 660041, г. Красноярск, Россия
ЛУНЕВ А.С.
Канд. техн. наук, доцент
Сибирского федерального университета,
660041, г. Красноярск, Россия
ПАВЛОВА П.Л.
Канд. техн. наук, доцент
Сибирского федерального университета,
660041, г. Красноярск, Россия
ЛАТЫНЦЕВ А.А.
Канд. техн. наук, доцент
Сибирского федерального университета,
660041, г. Красноярск, Россия
МАГЛИНЕЦ Ю.А.
Канд. техн. наук, профессор Сибирского федерального университета, 660041, г. Красноярск, Россия
РАЕВИЧ К.В.
Канд. техн. наук, доцент
Сибирского федерального университета,
660041, г. Красноярск, Россия
СИЗОВА Т.Н.
Старший преподаватель Сибирского федерального университета 660041, г. Красноярск, Россия
ПРЕИН Д.С.
Горный инженер Сибирского научно-исследовательского института горного и маркшейдерского дела, 660025, г. Красноярск, Россия
Рис. 1. Расстановка роторных экскаваторов и отвалообразователей в карьере по добыче угля Богатыня (на снимке из космоса) Fig. 1. The arrangement of rotary excavators and dumpers in the Bogatyn coal mining quarry (pictured from space)
ет месторождение бурого угля с конца 1950-х годов. По данным спутниковой съемки, протяженность фронта горных работ в карьере по верхнему уступу равна 3,6 км, а длина нижнего добычного уступа - 2,8 км. Мощность разрабатываемого угольного пласта колеблется от 45 до 60 м. Глубина карьера за весь период разработки угленасыщенного участка месторождения достигла глубины 260 м. Система разработки угленасыщенного участка месторождения однобортовая с размещением вскрышных пород в выработанном пространстве карьера. В разработке находятся три добычных уступа и девять вскрышных уступов. Все уступы имеют высоту не менее 20 м. Разработка вскрышных пород и угля производится роторными экскаваторами SRs-2000 (10 ед.) без буровзрывного рыхления. Ширина заходок экскаваторов на вскрышных уступах равна 60 м, а при отработке угольного пласта - в диапазоне 30-50 м. Перемещение вскрышных пород на внутренний отвал, а угля - на электростанцию производится по ленточным конвейерам. На отвале вскрышные породы отсыпают отвалообразователями ARs-6300Л00 (3 ед.). Отвалообразователи отсыпают вскрышные породы тремя ярусами высотой 30 м каждый в нижней части карьера [13]. На рис. 1 кольцами синего цвета обведены роторные экскаваторы, работающие на выемке вскрышных пород, а кольцами желтого цвета - экскаваторы, установленные на отработке угольного пласта. В кольцах красного цвета находятся отвалообразователи. Ширина заходок экскаваторов на вскрышных уступах равна 60 м, а при отработке угольного пласта - в диапазоне 30-50 м. Отвалообразователи отсыпают вскрышные породы тремя ярусами высотой по 30 м. Направления развития горных работ в карьере показаны стрелками на рисунке.
По данным спутниковой съемки, в 2010 г. длина горизонтальной проекции рабочего борта карьера была равна 2400 м, а к 2020 г. этот показатель сократился до 2000 м. За этот период подвигание верхнего вскрышного уступа составило 450 м, а подвигание нижнего добычного уступа - 820 м, что свидетельствует о явном дисбалансе в скорости подви-гания вскрышных и добычных уступов в карьере. В 2022 г. расстояние от верхнего вскрышного уступа до границы с Чехией составляло 840 м, что говорит об остановке разноски рабочего борта карьера и вскрышных работ в ближайшие 2-3 года. Общая протяженность забойных, стационарных и отвальных ленточных конвейеров, обеспечивающих перемещение вскрышных пород на внутренний отвал, равна 56,4 км. Общая протяженность забойных ленточных конвейеров, по которым перемещается добытый уголь до пересыпки на стационарный конвейер, составляет 11 км. Протяженность одной стационарной конвейерной линии для транспортировки угля на электростанцию соста вляет 8,8 км. Сумма р-ная мощность энергоблоков на электростанции равна 1950 МВт.
По нашей оценке, основанной на информационных ресурсах спутниковой съемки, годовая добыча угля в карьере составляет 18 млн т. При этом необходимо обеспечить годовой объем вскрышных работ 70 млн т. Из всего объема угля 14 млн т в год потребляется электростанцией, а оставшийся объем в основном отгружают потребителям в железнодорожные составы или автомобильные полуприцепы. Вместе с тем,
по нашей оценке, добыча угля в карьере может производиться в ближайшие 8-10 лет с последующим его закрытием [13].
В центре исследуемой территории республики, в 9 км на юго-запад от г. Белхатуа, работает угольный карьер, получивший в нашем исследовании условное название Грабек. Карьер работает с середины 1970-х гг. параллельно с тепловой электростанцией с одноименным названием города. Минеральной базой для генерации электроэнергии изначально служило буроугольное месторождение, находящееся в 11 км от города в том же географическом направлении. Месторождение угля разрабатывалось с 1975 г. карьером с условным названием Александров. В период с 2003 по 2009 г., по данным спутниковой съемки, на этом же месторождении был построен еще один карьер с условным названием Грабек. С 2010 г. в карьере Александров вскрышные работы были полностью остановлены, а добычные работы продолжались. В настоящее время горные работы в карьере Александров полностью прекращены, и добыча угля производится только в карьере Грабек [13].
Карьер Грабек масштабно разрабатывает месторождение бурого угля с 2010 г. По данным спутниковой съемки, протяженность фронта горных работ в карьере по верхнему уступу равна 3 км, а длина нижнего добычного уступа - 1,7 км. Мощность разрабатываемого угольного пласта колеблется от 80 до 100 м. Глубина карьера за весь период разработки угленасыщенного участка месторождения достигла 290 м. Система разработки одно-бортовая с размещением вскрышных пород во внутреннем отвале карьера. В разработке находятся пять добычных и шесть вскрышных уступов. Уступы имеют переменную высоту от 26 до 30 м. Разработка вскрышных пород и угля производится экскаваторами непрерывного действия SRs-2000 (10 ед.) и ERs-710 (1 ед.) без буровзрывного рыхления [13].
Перемещение вскрышных пород на внутренний породный отвал, а угля на электростанцию производится по ленточным конвейерам. На внутреннем отвале вскрышные породы отсыпают отвалообразователями ARs-6300/100 (4 ед.). Ширина заходок роторных экскаваторов на вскрышных уступах находится в диапазоне 70-100 м, а при отработке угольного пласта - в диапазоне 52-65 м. Аналогичный показатель у цепного экскаватора составляет 20 м. Отвалообразователи отсыпают вскрышные породы четырьмя ярусами высотой по 50 м каждый. По данным спутниковой съемки, в 2014 г. длина горизонтальной проекции рабочего борта карьера в крест простирания фронта горных работ была равна 2150 м. К 2020 г. этот показатель увеличился почти в два раза - до 4200 м. За этот период подвигание верхнего вскрышного уступа составило 2650 м, а подвигание нижнего добычного уступа в центре карьера - 600 м, а на южном фланге - 1200 м. В этом карьере также отмечается существенный дисбаланс в скорости подвигания вскрышных и добычных уступов [13].
Общая протяженность забойных, стационарных и отвальных ленточных конвейеров, обеспечивающих пере-
мещение вскрышных пород на внутренний отвал, равна 39,1 км. Общая протяженность забойных ленточных конвейеров, по которым перемещается добытый уголь до пересыпки на стационарный конвейер, равна 26 км. Протяженность одной стационарной конвейерной линии для транспортировки угля на электростанцию составляет 15 км. Суммарная мощность энергоблоков на электростанции Белхатув равна 5400 МВт. По нашей оценке, годовая добыча угля в карьере составляет 45 млн т. При этом необходимо обеспечить годовой объем вскрышных работ в объеме 90 млн т. Весь объем добытого угля из карьера Грабек потребляется тепловой электростанцией Белхатув [13].
В центральной части республики с 2009 г. работает карьер по добыче угля в 94 км на северо-запад от г. Лодзь с условным названием Виржбинек. В карьере глубиной 70 м уголь добывают в ходе разноски борта, состоящего из четырех уступов, в северном направлении при среднегодовой скорости его подвигания 350 м. Протяженность верхнего вскрышного уступа с 2020 г. сократилась с 1100 до 720 м, а добычного уступа - с 860 до 520 м. На отработке верхнего и промежуточного вскрышных уступов установлены роторные экскаваторы SRs-2000, SRs-1600, а наду-гольный вскрышной уступ разрабатывается цепным экскаватором ERs-710. Аналогичный цепной экскаватор установлен на отработке угольного пласта мощность до 12 м. Весь объем вскрышных пород транспортируется по конвейерам на внутренний отвал, где вскрышу на место отработанного угольного пласта укладывает отвалообразо-ватель ARs-4000/110 на гусеничном ходу. Добытый уголь на поверхность транспортируют по конвейеру, где его отсыпают на открытой площадке. С этой площадки уголь отгружают в автомобильные полуприцепы, в которых его транспортируют на расстояние 9 км до расходного склада, сформированного вдоль железной дороги. С этого склада уголь отгружают в железнодорожные вагоны и по магистральным путям доста вляют до тепловых электроста н-ций. По нашей оценке, годовая добыча угля в карьере составляет 3 млн т. При этом необходимо обеспечить годовой объем вскрышных работ в объеме 24 млн т. По данным спутниковой съемки, в оформленном горном отводе работающего карьера запасы угля будут отработаны в ближайшие 2-3 года [13].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе дистанционного мониторинга на территории Польши исследована работа трех высокомеханизированных карьеров по добыче угля, общая возможная годовая производительность по горной массе которых находится в диапазоне 250-260 млн т в год. Технически и технологически достижимый объем добычи угля при использовании экскаваторов непрерывного действия составляет 65-70 млн т в год для сжигания его на тепловых электрических станциях. Обеспечить этот объем добычи угля должно выполнение вскрышных работ в объеме не менее 185 млн т в год. За 20-летний период мониторинга годовой объем добычи угля в стране имеет стабильно понижательный тренд.
Список литературы • References
1. Жаданова П.Д., Лаврова О.Ю. Влияние выбора данных спутников Landsat 8/9 и Sentinel 2A/2B на результаты определения мутности воды в приустьевых зонах рек // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. № 3. С. 244-265. DOI: 10.21046/2070-7401 -2024-21 -3-244-265. Zhadanova P.D., Lavrova O.Yu. Impact of Landsat-8/9 and Sentinel-2A/2B data selectionon the results of water turbidity determination in coastal river zones. Sovremennye problemy distantsion-nogozondirovaniyaZemliizkosmosa, 2024;(3):244-265. (In Russ.). DOI: 10.21046/2070-7401 -2024-21 -3-244-265.
2. Терехин Э.А. Возможности оценки лесистости овражно-балочных систем Среднерусской лесостепи по данным дистанционного зондирования Земли // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. № 3. С. 107-120. DOI: 10.21046/2070-7401 -2024-21 -3-107-120.
Terekhin E.A. Possibilities for assessing the forest cover of small dry valleysin the Central Russian forest-steppe using remote sensing data. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2024;(3):107-120. (I n Russ.). DOI: 10.21046/2070-7401 -2024-21-3-107-120.
3. Добыча угля открытым способом в провинции Лимпопо на территории Южно-Африканской Республики по данным спутниковой съемки / И.В. Зеньков, Чинь Ле Хунг, Е.В. Логинова и др. // Уголь. 2024. № 2. С. 93-96. DOI: 10.18796/0041 -5790-2024-2-93-96. Zenkov I.V., Trinh Le Hung, Loginova E.V., Yuronen Yu.P., Vokin V.N., Kiryushina E.V., Sizova T.N., Raevich K.V., Latyntsev A.A. Surface coal production in the Limpopo Province in the territory of the Republic of South Africa based on satellite imaging data. Ugol'. 2024;(2): 93-96 (In Russ.). DOI: 10.18796/0041 -5790-2024-2-93-96.
4. Zenkov I.V., Morin A.S., Vokin V.N., Kiryushina E.V. Remote sensing of mining and haul-age equipment arrangement in Russia: A case-study of the coal and iron ore industry. Eurasian mining. 2020;(2):46-49.
5. Tran X.B., Trinh L.H., Nguyen Q.L. et al. Detection of violations of open-pit mining lease boundaries using Sentinel-2 MSI data in the case of Lao Cai and Yen Bai provinces of North Vietnam. Mining Science and Technology. 2023;8(2):173-182. DOI: 10.17073/25000632-2022-12-68.
6. Liu P., Ren C., Wang Z. et al. Evaluating the Potential of Sentinel-2 Time Series Imagery and Machine Learning for Tree Species Classification in a Mountainous Forest. Remote Sensing. 2024;16(2):293. DOI: 10.3390/rs16020293.
7. Duan M., Qiu Z., Li R. et al. Monitoring Suspended Sediment Transport in the Lower Yellow River using Landsat Observations. Remote Sensing. 2024;16(2):229. DOI: 10.3390/rs16020229.
8. Jingqiu Huang, Hugh Sinclair, Prakash Pokhrel et al. Rapid subsidence in the Kathmandu Valley recorded using Sentinel-1 InSAR. International Journal of Remote Sensing. 2024;45(1):1-20. DOI:10. 1080/01431161.2023.2283902.
9. Teodosio B., Wasantha P.L.P., Yaghoubi E. et al. Monitoring of geo-hazards using differential interferometric satellite aperture radar in Australia. International Journal of Remote Sensing. 2022;43(10):3769-3802. DOI:10.1080/01431161.2022.2106457.
10. https://www.un.org/ru/climatechange/climate-ambition-summit.
11. https://www.unep.org/news-and-stories/press-release/un-envi-ronment-assembly-advances-collaborative-action-triple.
12. https://digitallibrary.un.org/record/3794317?ln=en&v=pdf.
13. https://www.google.com.earth.
Authors Information
Vokin V.N. - PhD (Engineering), Professor, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Zenkov I.V. - Doctor of Engineering Sciences, Deputy Director
for Scientific Work, Siberian Research Institute of Mining
and Surveying, Professor, Reshetnev Siberian State University
of Science and Technology, Krasnoyarsk,
660037, Russian Federation, e-mail: [email protected]
Trinh Le Hung - PhD (Engineering), Associate Professor,
Le Quy Don Technical University (LQDTU), Hanoi, 11355, Vietnam
Yuronen Yu.P. - PhD (Engineering), Associate Professor,
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology,
Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
Sycheva E.M. - Senior lecturer, Reshetnev Siberian State
University of Science and Technology, Krasnoyarsk,
660037, Russian Federation
Kiryushina E.V. - PhD (Engineering), Associate Professor, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Mironova Zh.V. - PhD (Engineering), Associate Professor, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Shtresler К.А. - Senior lecturer, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation Lunev A.S. - PhD (Engineering), Associate Professor, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Pavlova P.L. - PhD (Engineering), Associate Professor, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Latyntsev A.A. - PhD (Engineering), Associate Professor, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Maglinets Yu.A. - PhD (Engineering), Professor, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Raevich K.V. - PhD (Engineering), Associate Professor, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Sizova T.N. - Senior lecturer, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
Prein D.S. - Mining engineer, Siberian Research Institute of Mining and Surveying, Krasnoyarsk, 660025, Russian Federation
Информация о статье
Поступила в редакцию: 26.12.2024 Поступила после рецензирования: 17.01.2025 Принята к публикации: 27.01.2025
Paper info
Received December 26,2024 Reviewed January 17,2025 Accepted January27,2025
