Повышение эффективности угледобычи на основе комплексного подхода к обоснованию параметров горных технологий Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 69.035.4 М.И. Смирнов

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УГЛЕДОБЫЧИ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСНОГО ПОДХОДА К ОБОСНОВАНИЮ ПАРАМЕТРОВ ГОРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ГГ ЕЧОРСКИЙ УГОЛЬНЫЙ БАСИ. СЕЙН самый крупный в Европе и единственный в европейской части РФ бассейн, располагающий коксующимися углями, важный геополитический регион, балансовые запасы которого составляют > 8 млрд т, в т.ч. коксующихся углей - 3,3 млрд т.

ВОРКУТИСКИЙ ПРОМЫШЛЕННЫЙ РАЙОН (ВПР) - один из самых перспективных в РФ и Европе. Промышленные запасы действующего шахтного фонда оцениваются в 500 млн т с марками углей Ж и ГЖО. В топливном балансе РФ среди углей, добываемых подземным способом, доля Воркуты составляет около 10 %, коксующихся около 9 %.

Институтом «Печорниипроект» в 1995 году была разработана концепция отработки угольного пласта с высокой концентрацией горных работ. В ней обосновывается, что в условиях становления рыночных отношений и необходимости проведения реструктуризации шахт на первый план выступает проблема обеспечения нагрузки на очистной забой до 8-10 тыс. т угля в сутки [1].

Решение поставленной задачи, по мнению Печорниипроекта, возможно лишь за счет концентрации горных работ и разработки концептуально новых подходов к формированию научно-технической политики в области совершенствования подземной угледобычи на основе комплексного системного подхода к проблеме.

Время показало, что выводы в части концентрации горных работ были в своё время сделаны правильно. Объединение шахт ОАО «Воркутауголь» («Северная», «Воркутинская», «Комсомольская» и «Заполярная»), отрабатывающих Воркутское месторождение, в единое угледобывающее предприятие, является тому подтверждением. С тем лишь отличием, что если раньше понятие «концентрация» охватывало угольный пласт или его часть (блок), то теперь, с развитием техники и технологии, оно распространяется практически на всё месторождение и становится по сути свей концентрацией производства.

Масштабный анализ движения шахтного фонда [2], состояния угледобычи на шахтах Воркутского месторождения за весь период его освоения с 1932 г. по настоящее время и Воркутинского промрай-она в целом показывает, что существует некая объективная закономерность перехода от экстенсивного развития производства к интенсивному. При этом отчетливо просматривается эффект концентрации горного производства, уровень которого по стадиям развития может быть характеризован, как средний, высокий и сверхвысокий - гиперконцентрация. Это обусловлено: на ранних стадиях - велением времени и волевыми решениями центральных органов управления, на более поздних -законами рынка (обеспечение конкурентоспособности товарной продукции), возросшими возможностями современной техники и технологии угледобычи, а так-

же состоянием экономики, общественноэкономических и политических отношений в обществе.

На рис. 1 приведена динамика угледобычи по Воркутинскому промрайону, график которой увязан временной шкалой со схемой движения шахтного фонда.

До войны в Воркуте действовала всего одна шахта №1/2, в 1937 г. была заложена шахта № 1 «Капитальная», которая вступила в строй уже во время войны в 1942 году.

В 1940-1945 гг. в Воркуте велось строительство 20-ти шахт, в ходе войны были пущены в эксплуатацию 10; это шахты: №1 «Капитальная», 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11.

За этот период годовая производственная мощность шахт увеличилась с 262 тыс. т до 2900 тыс. т - более чем в 11 раз. Военный и послевоенный периоды строительства угольных предприятий в Воркуте могут быть характеризованы как периоды экстенсивного развития производства.

С 1955г. по 1960 г. в Воркуте действовало 24 шахты, 2 находились в состоянии строительства и 1 шахта (№ 11) была погашена.

В 60-е годы шахты мелкого заложения одна за другой выводятся из эксплуатации и наступает кризис, сопровождающийся снижением объемов добычи. В 60-70-е годы стабильность угольного производства была восстановлена за счет проведения 1-й, на тот момент, групповой реконструкции шахт.

В 70-е годы, на основе укрупнения, появились шахты: «Воркутинская», «Северная», «Южная», «Аяч-Яга», «Комсомольская», «Заполярная», продолжали

действовать модернизированные шахты: №29 - «Юр-Шор», №30 - «Центральная», №32 - «Промышленная», №20 - «Октябрьская», а так же шахты: «Хальмер-Ю» и «Юнь-Яга» - всего 12 шахт. Этот период может быть отнесен к среднему уровню концентрации горных работ в Воркуте и

характеризован как период перехода к интенсивному развитию производства.

Реструктуризация угольной промышленности 90-х годов привела к ликвидации пяти действующих шахт: «Хальмер-Ю», «Промышленная», «Юнь-Яга», «Южная», «Юр-Шор», а также консервации недостроенной шахты № 33 «Воркутинская». В результате аварии в 1998 г. была закрыта шахта «Центральная».

В 1999 году на Воркутском месторождении остаются действующими 5 шахт с общей годовой производительностью 7590 тыс. т/год и 1 шахта - на Воргашорском месторождении мощностью 3200 тыс. т/год. В угольном производстве Воркуты наступает этап высокой концентрации горных работ.

Позитивным событием 2001 года стало открытие угольного разреза «Юньягин-ский» мощностью до 500 тыс. т угля в год, отрабатывающего выходы угольных пластов под наносы по контуру Юньягинско-го месторождения. Это первый опыт добычи угля открытым способом в Заполярье.

В 2003 году ОАО «Воркутауголь» после продажи государственного паке-та акций переходит под управление ОАО «Северсталь», наступает новейший этап в развитии производства.

Перспективными планами до 2014 года предусматривается проведение 11-ой в истории Воркуты групповой реконструкции шахт, отрабатывающих Воркутское месторождение, с объединением их в единое угледобывающее предприятие с созданием общешахтной подземной конвейерной магистрали, строительством наклонного ствола и выводом горной массы для обогащения непосредственно на технологические линии ЦОФ «Печорская» [3].

Этот этап может быть отнесен к категории сверхвысокой концентрации горных работ. Действующими шахтами в перспективе остаются: на Воркутском

4-

4-

3#35*0Л5 5$ 55 6€€5?0 75 8$ 85 9$ 95 Ш 95 Ю 15 2$ 25 38 35

• — качала и вкоичанке стр&ктеяьст&а * — закрывши пахты {аашште)

Рис. 1. Движение шахтного фонда и динамика угледобычи за период 1931-2005 гг. и прогноз до 2020 г.

Рис. 2. Графическая интерпретация тенденций развития ВПР в абсолютных и относительных показателях угледобычи: а) средневзвешенная производительность шахты; б) количество действующих шахт; в) среднедействующее количество очистных забоев; г) средневзвешенная списочная численность персонала на шахте

ОСНОв^^

Рис. 3. Стилизованное изображение выемочного столба (блока) как единичного модуля внутри-шахтного производства.

Наименования технологических процессов, выполняемых при подготовке к отработке столба: 1, 2, 3 -Выбор схемно-планировочных решений геометрии столба, конструкции сопряжения, подготовка нормативной базы; 4, 5, 6 - технологический транспорт, доставочные и погрузочно-разгрузочные работы; 7, 8, 9 - проведение, крепление и поддержание горных выработок; 10, 11 - нарезные и монтажные работы; 12, 13, 14 - очистные работы, концевые операции, поддержание сопряжений; 15, 16, 17 - вентиляция, дегазация, контроль и диагностика технико-технологических параметров ГШО

месторождении - объединенная шахта «Воркута» (9 млн т/год) и шахта «Аяч-Яга» (1,1 млн т/год) для нужд местной энергетики; на Воргашорском - шахта «Воргашорская» (4,2 млн т/год), то есть -всего 3 шахты.

Итак, эволюция шахтного фонда по годам выглядит следующим образом: до 1942 г. - 1 шахта

до 1960 г. - 24 шахты

до 80-х - 12 шахт

конец 90-х - 7 шахт

с 2009 (2010) г. - 3 шахты.

На рис. 2 показана графическая интерпретация тенденций развития ВПР в абсолютных и относительных показателях уг-

ледобычи: производительность шахты,

количество действующих шахт, количество очистных забоев, численность персонала. Из графиков (рис. 2) видно, что величины всех представленных показателей имеют устойчивую тенденцию к изменению во времени в ту или сторону.

Анализ графических зависимостей позволяет сделать вывод о том, что в рассматриваемом временном периоде с 1960 по 2005 г. и прогнозных ожиданий на перспективу наблюдается ха-рактерно выраженный динамический рост концентрации горных работ, характеризующийся сокращением коли-

исход''

Рис. 4. Укрупненная структурная схема взаимосвязей основных шахтных технологических процессов в пространстве выемочного столба (блока): Q - количество воздуха, подаваемого в выработки для проветривания; 8 - поперечное сечение горных выработок; Атехн. - техническая производительность; Огр - количество грузов, необходимых для обеспечения потребностей производства; ГПР - горноподготовительные работы; МР - монтажные работы; ОР - очистные работы; ДР - демонтажные работы; ОХР - поддержание и охрана горных выработок; ВЕНТ - проветривание горных выработок

чества действующих очистных забоев с 48 в 1980 г. до 16 в 2005 г. и до 8 в перспективе, с одновременным увеличением нагрузок на забои.

При этом наблюдается также рост концентрации производства, признаками которой являются:

• сокращение количества действующих шахт;

• увеличение нагрузки на одну производственную единицу;

• сокращение общей численности;

• рост численности персонала на каждой действующей шахте.

Что касается той части концепции «Печорниипроекта», которая затрагивает вопросы концентрации горных работ на участке выемочного столба как единичного модуля внутришахтного произ-водства (рис. 3) и схемы взаимосвязей основных шахтных процессов в пространстве выемочного столба (рис. 4), то данные зависимости и закономерности, как показывает анализ, остаются справедливыми и в новых условиях - сверхвысокой концентрации горных работ.

РЕЗЮМЕ

1. Воркутинский промышленный район - важный геополитический регион в РФ, располагающий стратегическими запасами ценных коксующихся углей.

2. Результаты анализа показывают, что развитие угольного производства идет по пути высокой и сверхвысокой концен-

1. Колесников Ю.М., Смирнов Ю.Н., Смирнов М.И. Печорниипроект, «Концепция отработки угольного пласта с высокой концентрацией горных работ», в сб. трудов Международного симпозиума «Топливно-энергетичес-кие ресурсы России и других стран СНГ», 1995, С-Пб.

2. Миллер Л.М., Яцук В.И. ПО «Поляр-ноуралгеология», «Обзор геологической изученности Печорского угольного бассейна», т.1 Текстового отчета №10324, 1986, Воркута.

трации, как горных работ, так и угольного производства в целом.

3. Выявленные зависимости и закономерности, позволяют прогнозировать события и своевременно принимать обоснованные решения по обеспечению стабильности угледобычи и воспроизводству готовых к выемке запасов.

4. Институтом «Печорниипроект» в 1995г. разработана концепция комплексного (системного) подхода к обоснованию параметров угледобывающих технологий в условиях высокой концентрации горных работ, основные положения которой сохраняют актуальность в новых условиях сверхвысокой концентрации производства и могут быть использованы при формировании научно-технической политики, оценке ситуации, принятии технико-технологи-ческих решений и прогнозировании результата.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Логинов А.К., Смирнов М.И. ОАО «Вор-

кутауголь», «Комплексный подход к развитию горных работ при отработке запасов мульдовой части Воркутского угольного месторождения», в сб. трудов XIV Геологического съезда Республики Коми «Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России», 2004, Сыктывкар.

— Коротко об авторах --------------------------------------------------------------

Смирнов М.И. - кандидат технических наук, заместитель генерального директора ОАО «Воркутауголь» по научной работе.