Угольная промышленность и ее влияние на окружающую среду

3.2 Водные ресурсы

Одним из показателей воздействия отрасли на водные ресурсы является водопользование. В угольных регионах воду используют для обеспечения производственных нужд, удовлетворения хозяйственно-питьевых потребностей на производстве и в быту, а также для водоснабжения близлежащих сельскохозяйственных предприятий и других целей. В 1998 г. в связи закрытием ряда шахт и сокращением общего объема добычи в целом по отрасли использование воды существенно сократилось в сравнении с 1990 г. (252,7 млн м³ против 564 млн м³). Как следует из приведенных в приложении 9 данных, снижение расхода воды наблюдалось в течении всего периода 1990-1998 гг. Сократилось также и количество воды питьевого качества, используемой на производственные нужды (с 73,7 до 41,1 млн т.). Снижение общего объема водопотребления и использования воды питьевого качества на производственные нужды имело место практически во всех угольных бассейнах и в большинстве акционерных обществ. Анализируя объемы водопотребления в разрезе угольных бассейнов, следует выделить наиболее крупных потребителей этого ресурса: Кузнецкий бассейн - 115,7 млн м³ (45,8% общеотраслевого), Печорский бассейн - 53,6 млн м³ (21,2% общеотраслевого), Донецкий бассейн - 25,7 млн м³ (10,2% общеотраслевого). Среди мер, обеспечивающих рациональное использование водных ресурсов в угольной промышленности, основными являются: сокращение забора воды из водоемов, использование попутно забираемых вод, увеличение объемов оборотного водоснабжения.

С целью снижения потребления воды из поверхностных, подземных источников и водохозяйственных систем в 1998 г. для производственных нужд использовано102,1 млн м³ попутно забираемой (шахтной) воды, что составило 60,5% объема производственного водопотребления. Наибольшие объемы использования шахтных вод на производственные нужды достигнуты в Канско-Ачинском (79,4% объема производственного водопотребления), Кузнецком (72,1%) и Якутском (66,7%) бассейнах. Объем оборотного водоснабжения в 1998 г. составил 532,7 млн м³, т.е. уменьшился по сравнению с предыдущим годом на 23,6 млн м³ (4%). Произошло это в основном за счет месторождений Дальнего Востока и Донецкого бассейна, где имело место наиболее интенсивное закрытие предприятий в последние годы. Однако коэффициент водооборота в обеспечении производственных потребностей в водных ресурсах несколько увеличился в сравнении с 1997 г. (0,76 против 0,74). В 1998 г. наибольшие объемы сброса сточных вод приходились на предприятия Кузнецкого бассейна, месторождения Дальнего Востока и Донбасса. По сравнению с 1997 г. этот показатель уменьшился на 12,9%, т.е. не 103 млн м³. Следует отметить, что сокращения сброса сточных вод произошло по всем угольным бассейнам, кроме Печорского и месторождений сланца, где он практически остался на прежнем уровне. Основная часть сброса сточных вод попадает по-прежнему в бассейны рек Дон, Волга, Волга, Печора, Обь и Амур. В 1998 г. до нормативного уровня очищено 211,9 млн м³ сточных вод (29,2% общего объема), что несколько выше, чем в 1997 г. (25,7%); при этом основная масса водоочистки приходится на очистные сооружения Кузбасса (52%) и Печорского бассейна (26,3%).

Улучшению качества очистки сточных вод (% нормативной очистки) способствовало осуществление ряда водоохранных мероприятий, а также другие причины: в Кузбассе - за счет мероприятий в АО "Прокопьевскуголь"; в Канско-Ачинском бассейне - за счет увеличения водопритока карьерных вод на участке Ачинского разреза "Назаровский";

В Печорском бассейне - в результате увеличения потребления воды на нужды населения поселков Воргашор и Заполярный в АО "Воркута-уголь" и забора подземной воды питьевого качества на шахте "Воргашорская". По остальным регионам наблюдалось снижение объемов нормативно-очищенных вод - от 7,8% в Донбассе до 2,5 раза в Подмосковном бассейне.

Преобладающим способом для очистки сточных вод в отрасли остается механический, как и в начале анализируемого периода (1990 г.), на который приходится 66,2% всего объема очистки; Биологическим методом было очищено 19,2%, физико-химическим - 14,6% общего объема нормативно-очищенных стоков. Физико-химический метод очистки применяется только в Кузнецком и Печорском бассейнах, а биологическая очистка (92% общего объема этого метода) - Печорском. Общая мощность водоочистных сооружений является ликвидация ряда предприятий в Подмосковном, Донецком угольных бассейнах и на Дальнем Востоке. Положение с водоочисткой 1998 г. осложнилось и в связи с отсутствием ввода в эксплуатацию по финансовым причинам водоочистных объектов, хотя их строительство продолжалось. В 1998 г. загрязненные сточные воды сбросили 194 предприятия в объеме 437,4 млн м³, из них 94,7 млн м³ - без очистки и 342,7 млн м³ - недостаточно очищенных. Максимальные объемы загрязненных стоков в последние годы наблюдаются на угольных предприятиях Кузбасса, Дальнего Востока и Донбасса. Для сточных вод угольной промышленности наиболее специфичными загрязняющими веществами являются органические соединения, взвешенные вещества, нефтепродукты, минеральные соли и соли тяжелых металлов.

Подводя итоги выше указанному, следует сделать вывод, что основными проблемами угледобывающих регионов в области охраны водных ресурсов остаются: очистка высокоминерализированных и кислых сточных вод (Донбасс, Урал); очистка сточных вод от органических загрязнений (Печорский бассейн, Урал); очистка от взвешенных веществ (Урал, Дальний Восток); очистка от нефтепродуктов [26].

3.3 Атмосферный воздух

Состояние атмосферного воздуха в районах функционирования предприятий угольной отрасли определяется параметрами выбросов вредных веществ в атмосферу, зависящими от объема их образования, количеством уловленных веществ и количеством веществ, выбрасываемых без очистки.

Источниками загрязнения воздуха являются промышленные и коммунально-бытовые котельные, угольные склады, узлы пересыпки угля и горной массы, системы аспирации и пылящие породные отвалы, а также горно-транспортное, вскрышное, добычное и другое оборудования угольных разрезов, взрывные работы на разрезах, отвалообразование и др. В 1998 г. предприятиями отрасли было выброшено в атмосферу 592,6 тыс. т загрязняющих веществ, в том числе 74,6 тыс. т твердых и 518 тыс. газообразных, из которых 393,3 тыс. т - шахтный газ метан. Увеличение количества выбросов газообразных веществ в 1998 г. по сравнению с 1997 г. произошло за счет выделения метана, в первую очередь, в шахтах Кузнецкого и Печорского бассейнов. Несмотря на увеличение выбросов метана на ряде предприятий, в целом по отрасли в 1998 г. достигнуто снижение выбросов загрязняющих веществ по сравнению с предыдущим годом: твердых на 15,9%, диоксида серы - на 17%, оксида углерода - на 17,5%, оксидов азота - на 6,8%. Такое снижение явилось результатом осуществления программы реструктуризации отрасли, а именно, закрытия ряда шахт и разрезов. Так, в 1998 г. официальную отчетность по форме 2-тп представили 458 предприятий отрасли - это на 149 предприятий меньше, чем в 1997 г., что обусловлено в основном ликвидацией предприятий, которые после закрытия остаются безхозными и не представляют отчетность по охране окружающей среды. В списке загрязняющих атмосферу в 1998 г. числилось: 140 шахт, 65 разрезов, 36 обогатительных фабрик, 43 строительных и дорожно-строительных управлений, 68 ремонтных заводов, 40 автобаз, 12 коммунальных комбинатов, 54 прочих объекта. Число оставшихся шахт сократилось на 34 единицы, что практически соответствует перечню ликвидированных; число отчитавшихся обогатительных фабрик на 23 единицы меньше, чем в 1997 г. Это свидетельствует о том, что находящиеся при шахтах ОФ свои выбросы учитывали совместно с выбросами шахт. Почти двукратное сокращение предприятий в отрасли обусловлено передачей их в собственность других органов, чаще всего муниципальных, либо их переходом в самостоятельные объекты хозяйственной деятельности. Сказанное значительно усложняет выполнения анализа природоохранной деятельности, что в определенной степени сказывается на корректности получаемых результатов. Особое значение этот фактор приобретает при оценке воздействия промышленных объектов на воздушную среду в связи с большим количеством и разнообразием источников выбросов вредных веществ в атмосферу. В целом по отрасли разрешенный выброс в атмосферу загрязняющих веществ в 1998 г. составил 754,3 тыс. т, лишь на 0,7% превысив аналогичный показатель 1997 г. Фактический выброс в отрасли и в большинстве АО не превысил установленные нормативы ПДВ и ВСВ, однако в ряде АО отмечено превышение фактического выброса над нормативным, а именно, в АО "Ленинскуголь", "Кузнецуголь", "Междуречье", "Киселевскуголь", "Приморскуголь". В отрасли имеются предприятия, на которых вообще нет разработанных нормативов ПДВ. К ним относятся: ш/у "Егоршинское", шахта "Аяч-Яга", шахта "Алмазная" и ряд других, всего 25 предприятий.

В 1998 г. уловлено 323,3 тыс. т загрязняющих веществ, из них 99,3% твердых и лишь 0,7% - газообразных. Имеющиеся на предприятиях воздухоочистные установки имеют низкую эффективность улавливания и очищают загрязненный воздух только от твердых загрязнений. Следует отметить высокую эффективность очистки на брикетных и обогатительный фабриках отрасли, оснащенных более современными системами улавливания. Всего в целом по отрасли на очистных сооружения в 1998 г. поступило 366,6 тыс. т загрязняющих веществ, в том числе 260 тыс. т твердых. Из общего количества поступивших на очистку загрязнений утилизировано 119 тыс. т. Эффективность работы очистных сооружений составило 88,2%, а по твердым веществам - 88% благодаря системам двух-, трехступенчатой очистки обогатительных фабрик. Из общего количества поступивших на очистные сооружения уловлено 41,4%. В основном это оксиды углерода и диоксиды серы. Наиболее высокая эффективность улавливания твердых веществ достигнута в АО "Башкируголь" - 98%, "Интауголь"-94,3%. В целом по отрасли в 1998 г. было выброшено в атмосферу без очистки 549 тыс. т загрязняющих веществ, что составляет 92,7% общего выброса. Большинство газообразных веществ выброшено без очистки. В основном это метан, что обусловлено недостаточными масштабами дегазации шахт и утилизации каптируемого метана. Максимальное количество твердых веществ, выбрасываемых без очистки, зафиксировано в АО "Кузбассразрезуголь" - 5,2 тыс. т, что объясняется недостаточным вниманием к атмосфероохранным мероприятиям при добыче угля открытым способом в целом по отрасли. Несмотря на тяжелое финансовое положение многих угледобывающих предприятий, определенная работа по локализации выбросов в отрасли все же выполнялась. Так, было заменено 10 циклонов, введено 8 новых пылеочистных установок, на 80 единицах пылеулавливаюего оборудования произведен ремонт, потушено 4 горящих терриконика, ликвидировано 45 источников загрязнения атмосферы [26].

3.4 Земельные ресурсы

Современные масштабы ландшафтных и экологических изменений природной среды в угольных регионах связаны, в первую очередь, с преобладающим развитием открытого способа добычи. Помимо количественного сокращения продуктивных земельных площадей в результате изъятия их из народнохозяйственного оборота при эксплуатации шахт, разрезов и обогатительных фабрик происходит значительное изменение структуры и состава поверхностного слоя земной коры, приводящее нередко к полной или частичной потере плодородия земельных угодий. Наибольшее влияние на снижение эффективности землепользовании оказывают внешние отвалы вскрышных пород, выработанные пространства разрезов, остаточные горные выработки, деформированные в результате подземной добычи угля участки земной поверхности, породные отвалы шахт и ОФ, хвостохранилища и др. Неблагоприятные изменения природного ландшафта дополняются нарушениями гидрологического режима и гидрогеологических условий местности. Разработка месторождений подземным способом требует значительно меньших территорий под земельный отвод и не вызывает таких значительных нарушений природных ландшафтов, как открытые горные работы. Изменение строение недр и земной поверхности в этом случае связаны, главным образом, с деформацией горных пород в надугольной толще. В результате в подработанной горными работами толще пород образуются многочисленные зоны водопроводящих трещин, на поверхности появляются провалы, прогибы, затопленные и заболоченные участки, изменяется водно-солевой баланс зоны аэрации.

Проблема негативного воздействия обостряется в связи сосредоточением промышленного потенциала угледобывающего производства в результате комплексного размещения шахт и разрезов, котельных, углеобогатительных фабрик и вспомогательных подразделений вместе с их транспортной инфраструктурой, что приводит к изъятию земель из сельскохозяйственного оборота, нарушению ландшафта, деформации земной поверхности, загрязнению и истощению подземных вод, затоплению и заболачиванию территорий, обезвоживанию и засолению почв, загрязнению атмосферного воздуха.

Предприятиями отрасли в 1998 г. было нарушено 1474 га земель, что на 701 га меньше, чем в 1997 г. Уменьшение годовых нарушений наблюдалось по всем бассейнам, за исключением Печорского и Якутского. Наибольшие снижения нарушений земель зафиксированы на месторождениях Дальнего Востока, Восточной Сибири, Подмосковного и Кузнецкого бассейнов. С учетом годовых нарушений, ряда уточнений и выполненных объемов рекультивации общая площадь нарушенных земель в целом по отрасли уменьшилась в сравнении с 1997 г. на 2120 га и составила на 01.01.99 г. 105447 га. Основная часть нарушенных земель приходится на Кузбасс, где этот показатель составляет 54 тыс. га, т.е. 51% всех нарушенных земель в угольной отрасли. Следует подчеркнуть, что по большинству регионов общая площадь нарушенных земель почти не изменилась, за исключением Кузбасса, где она возросла. Основная причина увеличение общей площади нарушенных земель в Кузбассе - рост добычи угля и отсутствие адекватного увеличения объемов рекультивационных работ. Значительные площади нарушений земель в этом бассейне обусловлены принятым порядком отвалообразования. В Кузбассе объем вскрыши и, следовательно, количество размещаемых в отвалах пород составляет примерно 400 млн м³. При этом основным направлением отвалообразования является размещение вскрыши во внешних отвалах с использованием бульдозеров и автотранспорта. В бассейне внешними отвалами нарушается в среднем 290 га на 1 млн т добычи, а на внутренние отвалы приходится порядка 100 га/млн т.

С учетом реструктуризации в отрасли произошло значительное сокращение общей площади нарушенных земель в АО "Прокопьевскуголь", "Приморскуголь", "Ленинскуголь", "Ростовуголь" и "СевероКузбассуголь".

Следует, однако, отметить, что отчетность ряда АО не всегда правильно отражают фактические изменения площадей нарушения, связанные с ликвидацией предприятий. Так, отчет ОАО УК "Прокопьевскуголь" не учитывает площади, принадлежащие закрытым шахтам. В то же время на многих предприятиях производится учет площадей, принадлежавших ликвидированным шахтам. В частности, в ОАО компания "СеверКузбассуголь" на начало 1999 г. числилось 423,6 га нарушенных земель, из них 88,9 га отработанных. В данной площади дополнительно учтены нарушенные и отработанные земли ликвидируемых шахт "Анжерская", "Судженская", "Северная", "Ягуновская". В ОАО "Воркутауголь" учтены площади ликвидированных шахт "Юнь-Яга", "Промышленная", "Юр-Шор" и "Южная".

Общая площадь отработанных земель в отрасли в начало 1999 г. составила 20653 га и уменьшилась по сравнению с 1997 г. на 338 га. Изменение отработанных земельных площадей в отрасли и по АО обусловлено теми же причинами, что и изменения площадей нарушенных земель, т.е. в связи с реструктуризацией, ростом годовых объемов нарушения, отработки и рекультивации. Следует особо отметить, что восстановление природных ландшафтов после завершения работ по добыче угля производится в незначительных объемах, что связано с малым объемом рекультивации. Снижение годовых объемов рекультивации в 1998 г. имело место в Кузнецком, Канско-Ачинском, Подмосковном и Якутском бассейнах. Не проводились рекультивационные работы на нарушенных землях в Донецком и Печорском угольных бассейнах и на сланцевых месторождениях. Следует, однако, отметить, что в Печорском бассейне отсутствие рекультивационных работ связано, в первую очередь, с нерешенностью проблемы рекультивации в сложных условиях Крайнего Севера, отличающихся низким потенциалом самовосстановления экосистем и их высоко степенью ранимости вследствие техногенное влияния.

Рост объемов восстановление нарушенных земель в 1998 г. зафиксирован на месторождениях Дальнего Востока, Урала, и Восточной Сибири. Несмотря на ухудшения показателя рекультивации в Кузбассе в 1998 г., максимальные объемы восстановления земель приходятся на этот бассейн, где в том году было рекультивировано 644 га, или 48,2% общей площади, на втором месте - Восточная Сибирь, где эти показатели равны соответственно 327 га и 24,5%. Отсутствие необходимого финансирования объясняется и отсутствие рекультивации в АО "Башкируголь", "Гуковуголь" и др. В целом по отрасли удельная землеемкость за 1998 г. составила 6,7 га/млн т добычи, т.е. на 2,8 га меньше, чем в предыдущем году. Однако удельный показатель восстановления нарушенных земель в целом по отрасли меньше удельной землеемкости и равен 6га/млн т, причем он меньше на 0,3 га/млн т, чем в 1997 г. Это свидетельствует о том, что ежегодно на единицу продукции нарушается земель больше, чем восстанавливается. Наиболее трудоемкие рекультивационные работы под сельхозугодья в 1998 г. выполнены на площади 247 га, что составляет всего 32% к факту 1997 г. Рекультивируемые площади под пашню в общей площади сельхозугодий составили 50 га, что в 6,3 раза меньше, чем в 1997 г.

При нарушении земной поверхности горными работами имели место факты нарушения требований к снятию и складированию плодородного слоя почвы, а также использования его для рекультивации земель под сельхозугодья и улучшения малопродуктивных земель [26].

3.5 Отходы производства

Вопросы использования отходов производства имеют как экономические, так и экологические аспекты.

Хранение пород в отвалах сопровождается такими негативными последствиями, как загрязнение воздушного бассейна породной и угольной пылью, а присамовозгоранию пород - вредными газами, грунтовых и поверхностных вод, так и изъятие из хозяйственного оборота зачастую ценных сельскохозяйственных и других земель. Породные отвалы ухудшают ландшафт. В то же время находящаяся в отвалах порода может быть использована с достаточной степенью эффективности: в качестве строительного материала, при планировке местности, для изготовления строительных материалов и изделий, в качестве сырья для получения ценных материалов и т.п. В 1998 г. на предприятиях отрасли выход пород составил 639 млн м³ отходов обогащения. Было использовано 398,6 млн м³ пород и 8,1 млн м³ отходов обогащения, что составляет 62% объема их образования, в том числе 390 млн м³ пород и 8,1 млн м³ отходов обогащения. В целом по отрасли было использовано на 2,9 млн м³ отходов больше чем в 1997 г., что обусловлено увеличением использования отходов обогащения. В 1998 г. объемы использования отходов возросли по трем угольным бассейнам: Печорскому - в 1,8 раза, Кузнецкому - на 28,4 млн м³ и Якутскому - на 2,3 млн м³. Увеличилось использование пород и отходов обогащения в АО "Южный Кузбасс" (на 22,4 млн м³), "Междуречье", "Якутуголь" (на 2 млн м³)и "Интауголь". Использование вскрышных пород и отходов обогащения осуществлялось по следующим направлениям: засыпка выработанного пространства разрезов шахтных провалов - 383 млн м³, производство строительных материалов и применение в строительстве в других целях - 15,2 млн м³, производство закладочных материалов и забутовка горных выработок шахт - 0,2 млн м³. В целом по отрасли в 1998 г. фактическое использование отходов возросло на засыпку разрезов и шахтных провалов, однако по другим направления снизилось. Снижение объемов использования отходов произошло на предприятиях АО "Башкируголь" - на 1,1 млн м³, "Востсибуголь" - на 2,8 млн м³ и др. Наибольшую экологическую опасность представляют топливосодержащие отходы обогащения, в составе которых до 4% углерода, что обуславливает необходимость их первоочередного использования, в частности в качестве сырья при производстве строительных материалов. Учет ряда факторов, а именно, возможности регулирования состава и свойств отходов, стабильности качественных показателей, а также минимизации затрат на их подготовку к применению, позволяет заключить, что наибольший интерес для использования в качестве сырья представляют текущие отходы обогащения и топливосодержащие вскрышные породы.

В перспективе необходимо предусматривать разработку и освоение малоотходных технологий, комплексное использование отходов угольного производства, исключающее загрязнение окружающей среды [26].

Глава 4. Экологизация процессов и технологий угольного производства

Мировой опыт убедительно показывает, что попытки ликвидировать негативное воздействие промышленного производства на окружающую природную среду всегда сложны, вызывают технические трудности и требует значительных материальных затрат и энергоресурсов. Гораздо более эффективно и экономично принятие превентивных мер, направленных на предупреждение возникновения негативных последствий. Это положение в полной мере относится к горно-добывающим отраслям промышленности и, к частности, к угольной отрасли. В связи с этим экологизация горного производства, под которой понимается широкое применение принципов и методов построения, функционирования и развития производственных систем и технологий, согласующихся с ходом геобиохимических процессов и обеспечивающих, наряду с повышением эффективности использования природных ресурсов, воспроизводство и улучшение качества окружающей природной среды в районах размещения угледобывающих предприятий.

До настоящего времени проблема экологизации горного производства не получила все сторонней и глубокой оценки не только в нашей стране, но и за рубежом. Целенаправленные научно-исследовательские работы по данному направлению в отрасли не выполнялись, не были выработаны подходы к решению этой проблемы. В частности, не получило строгой научной проработки и качественно-количественной оценки взаимодействия системы "горное производство - окружающая природная среда - человек", недостаточно теоретически обосновано возможность применения нетрадиционных способов предотвращения негативного воздействия производства на окружающую среду. Не проведена экологическая оценка применяемых технологий и технологических процессов и ранжирования их по степени экологической безопасности, не решены вопросы экологической оценки технических мероприятий по экологизации горного производства, что особенно важно в условиях рыночной экономики. Не разработаны экологические требования к существующим и вновь разрабатываемым технологиям, технологическим процессам и горно-транспортному оборудованию. Создание новых технологий разработки угольных месторождений как подземным, так и открытым способом осуществлялось, как правило, без оценки и учета степени их негативного влияния окружающую природную среду, без поиска мер по предотвращению или снижению этого влияния.

Наличие отмеченных выше недостатков и нерешенных вопросов не позволяет существенно повысит экологическую безопасность горного производства, снижает эффективности всей природоохранной деятельности, приводит к нерациональному расходованию средств на мероприятия по ликвидации отрицательного воздействия технологий и отдельных процессов на природную среду и указывает на необходимость проведения планомерных и целенаправленных исследований по решению данной проблемы [25].

Научные исследования по экологизации горного производства должно быть направлены на создание замкнутых технологических схем с наиболее полным извлечением полезного ископаемого и сопутствующего минерального сырья, экологически чистых технологий, технологических процессов и оборудования, на полное обезвреживание и максимальную утилизацию образующихся промышленных отходов, быстрейшее восстановление деградированных, нарушенных и загрязненных земель, территорий и природного ландшафта в целом.

Несмотря на недостаточную изученность проблемы экологизации горного производства, накопленный практический опыт применения различных технологий и технологических процессов позволяет выделить из них числа технологии и процессы, которые характеризуются относительно меньшим отрицательным воздействием на природную среду или отдельные ее элементы и могут быть отнесены к категории экологически чистых непосредственно, при условии внесения в них определенных технических или технологических изменений или их экологическая чистота может быть достигнута за счет применения сравнительно несложного комплекса природоохранных мероприятий.

К таким технологиям и производствам могут быть отнесены следующие [25].

4.1 Технология подземной добычи угля с полной или частичной закладкой выработанного пространства

Экологические преимущества данной технологии заключаются в том, что практически исключается или сводится к минимуму сдвижения залегающих выше пород относительно отрабатываемых угольных пластов, в результате чего не нарушается поверхность земли, подверженные горным работам и участки не нуждаются в рекультивации и могут быть использованы для сельского хозяйства, промышленной и гражданской застройки и других целей. По этой же причине шахты, работающие с закладкой, характеризуется значительными меньшими водопритоками, что сокращает затраты на организацию водоотлива и очистку шахтных вод. В качестве закладочного материала могут быть использованы в полном объеме породы от проведения капитальных, подготовительных и нарезных выработок, а также отходы производства смежных предприятий, например, золошлаковые отходы тепловых электростанций, что исключает изъятие из землепользования значительных территорий для их складирования [25].

4.2 Трубопроводный транспорт угля в виде водоугольной суспензии

Создание и развитие технологии приготовления, транспортировки и сжигания водоугольных суспензий (ВУС) начались в связи энергетическим кризисом в 70-е годы и продолжаются в настоящее время в США, Японии, Канаде, КНР, ЮАР. С 1998 г. в Японии действует завод по приготовлению ВУС производительностью 30/ч, которая сжигается на энергоблоках мощностью 75 и 600 МВт электростанции в г. Накосо. В России также весьма интенсивно ведутся исследовательские работы по созданию опытно-промышленных и промышленных систем приготовления высококонцентрированных ВУС и их транспортировки по трубопроводу на большие расстояния. Введен в действие опытно-промышленный комплекс по подготовке и передаче по трубопроводу ВУС Белово - Новосибирск протяженностью 264 км и производственной мощностью 3 млн т в год в расчете на сухую массу. Оптимальные режимы приготовления и транспортировки ВУС были опробованы при непрерывной работе углепровода в течение 4 месяцев. За этот период приготовлено, перекачано и сожжено на Новосибирской ТЭС около 400 тыс. т топлива.

Выполненные работы показали, что трубопроводный транспорт угля в виде ВУС имеет ряд экологических преимуществ перед железнодорожным. Прежде всего полностью исключается шум, потери угля за счет просыпания и пыления, загрязнение прилегающей территории и атмосферного воздуха. Площади отчуждаемых на размещение коммуникаций сокращаются на 20-25%. Наибольший экологический эффект достигается при сжигании ВУС. Испытания показали, что увеличение подачи ВУС, в котлоагрегаты с 35 до 70% при зольности угля 15,8% приводит к снижению выбросов оксидов азота в 1,82 раза, оксидов серы в 5,07 раза, пыли в 1,24 раза, бензапирена в 3,9 раза. Накопленный опыт и полученные результаты подтвердили высокую эколого-экономическую эффективность технологии в целом и перспективность ее широкого практического применения в нашей стране. Иностранные специалисты считают, что в ближайщем будущем эта технология получит применение также и в малой энергетике взамен сжигания пылеугольных смесей и мазута [25].

4.3 Гидромеханизированный способ производства вскрышных работ на угольных разрезах

Гидромеханизация является одним из наиболее экологически чистых способов выемки и транспортировки вскрышных пород. При замкнутом цикле водоснабжения отсутствуют сбросы технологической воды в природные водоемы и водотоки, исключены выбросы в атмосферу твердых и газообразных загрязняющих веществ. Для размещения вскрышных обычно используются пониженные участки местности, которые не находят практического использования. После завершения работ гидроотвалырекультивируются с минимальными затратами и могут быть использованы для различных целей, включая сельское хозяйство.

Объем применения гидромеханизации вскрышных пород на угольных разрезах России достиг максимума в 1978 г. и составил 29 млн м³. Наибольшее применение этот способ получил в Кузнецком угольном бассейне. Дальнейшее увеличение объемов гидровскрыши связано с необходимосьтю совершенствования технологии с целью снижения энерго-затрат и удельного расхода воды на гидроразмыв и гидротранспорт вскрышных пород, сокращения площади отчуждаемых земель, сроков и качества их рекультивации [25].

Глава 5. Развитие угольной промышленности в Южной Якутии

Природные, транспортные условия и экономические особенности развития производительных сил Республики Саха обусловили первоначальное создание небольших угледобывающих предприятий, для которых были характерны очаговое размещение и сугубо выборочное освоение месторождений. Угольная промышленность до недавнего времени относилась к отрасли местного значения, основная функция которой заключалась в обеспечении промышленных районов и сельскохозяйственных улусов республики угольным топливом. Только в начале 1980-х гг. со строительством железной дороги БАМ - Тында - Беркакит появилась реальная возможность осуществления проекта создания Южно-Якутского угольного комплекса на базе освоения Нерюнгринского месторождения высококачественных коксующихся углей. С реализацией данного проекта угольная отрасль промышленности Республики Саха приобрела не только межрегиональное, но и международное значение. В настоящее время основу комплекса составляют Нерюнгринский разрез с производственной мощностью 10 млн т в год, обогатительная фабрика "Нерюнгринская", ЗАО "Малые разрезы Нерюнгри", АОЗТ "Разрез Олонгринский", ОАО УДП "Денисовское", находящееся в муниципальной собственности, совместное с Южной Кореей предприятие "Эрэл ЛТД". Все эти угледобывающие предприятия имеют круглогодичный выход на Западно-Сибирскую и Дальневосточную железные дороги и возможность транспортировки своей продукции в другие субъекты Российской Федерации, на Тихоокеанское побережье и в страны Азиатско-Тихоокеанского региона. Кроме Нерюнгринского разреза фактическая производственная мощность предприятий невелика. Проектная мощность Олонгринского разреза составляет 100 тыс. т в год, Денисовского - 200, СП "Эрэл ЛТД" - 400, ЗАО "Малые разрезы Нерюнгри" - 300 тыс.т. В 1999-2003 гг. на строительство и обустройство этих предприятий было направлено более 140 млн руб. СП "Эрэл ЛТД" владеет достаточным производственным потенциалом, чтобы поддерживать стабильный рост объемов добычи угля, поскольку технологическая оснащенность основных производственных процессов предприятия позволяет эффективно отрабатывать маломощные пласты. В перспективе предусматривается дальнейшее развитие добычи с внедрением бестранспортной технологии ведения вскрышных работ и строительством обогатительной фабрики. ЗАО "Малые разрезы Нерюнгри" создало необходимую производственную базу, в том числе соответствующую транспортную инфраструктуру. Дальнейшее развитие предприятия связано с разработкой Право-Кабактинского участка Кабактинского месторождения. Для успешной реализации плана развития потребуется строительство железнодорожного тупика и энергообеспечивающей инфраструктуры, а также проведение геолого-разведочных работ на принадлежащем предприятию участке. Непростая ситуация сложилась у Олонгринского разреза. Она обусловлена сложными горно-геологическими условиями и ограниченными запасами разрабатываемого месторождения. Высокий коэффициент вскрыши значительно усложняет эксплуатацию и становится удорожающим и ограничивающим фактором производственной деятельности предприятий, поэтому предприятие в перспективе намерено участвовать в аукционе на право пользования другим, более благоприятным по горно-техническим условиям месторождениям. Перспектива дальнейшего развития ОАО "Денисовское" из-за ограниченности запасов для открытой разработки связана с переходом на высокозатратную и трудоемкую подземную добычу угля. Это требует больших инвестиционных вложений и не только на обустройство месторождения, но и на внедрение новой, более производительной шахтной технологии, компенсирующей дополнительные затраты на подземную разработку месторождения. Поэтому сегодня прогнозировать эффективность предприятия на отдаленную перспективу весьма сложно. Хотя высококачественная характеристика денисовских коксующихся углей марок К и КЖ, а также благоприятная конъюктура рынка технологического топлива на внутреннем рынке страны позволяют предполагать, что успешная инновационная деятельность акционерного общества сделает предприятие высокорентабельным, с мощным производственным потенциалом. В целом можно сказать, что перспективы развития малых угольных предприятий в Южной Якутии зависят от эффективного использования собственных активов, проведения работ по диверсификации и интеграции производства в целях получения преимущества в укреплении производственных структур и рационального применения новой техники, технологии. На малых разрезах Южной Якутии в перспективе будет добываться 1000-1500 тыс. т угля в год. Ключевую позицию в широкомасштабном развитии угольной промышленности Южной Якутии сохраняет ОАО ХК "Якутуголь". До продажи якутских угольных активов в октябре 2007 г. "стальной" группе "Мечел" компанией была разработана программа развития горных работ на 2006-2010 гг. Согласно программным мероприятиям, до 2010 г. холдинговая компания предусматривала прежде всего реализацию технического перевооружения Нерюнгринского угольного разреза и обогатительной фабрики, а также строительство новых угледобывающих предприятий [24].

В качестве инновационной деятельности ОАО ХК "Якутуголь" планирует: во-первых, обновление горнотранспортного оборудования на базе новых экскаваторов для добычных и вскрышных работ с ковшами с емкостью 8-36 м³, высокопроизводительных погрузчиков, буровых станков ДМ-Н, СБШ-250МНА-32, бульдозеров Д-155 "Komatsu",WD600-1 "Komatsu", T-35, автосамосвалов белАЗ-75306, грузоподъемностью до 220т;во-вторых, переоборудование системы электроснабжения. Прогнозные расчеты показывают, что на 2007-2010 гг. для Нерюнгринского разреза потребуется порядка 2296,5 млн руб., в том числе на техническое перевооружение - 2252,5 млн руб. и энергообеспечение - 44 млн руб.

Следует отметить, что в рамках технического перевооружения обогатительной фабрики предусматривается многоплановая работа, включающая технические и технологические направления. В связи с этим на первом этапе были проведены следующие работы:

- внедрение новых гидроциклонов ГТУ 900/630 для повышения выхода угольного концентрата;

- реконструкция узла углеподготовки путем установки высокопроизводительных дробилок фирмы "Hazemag"роторного типа с высоким коэффициентом дробления;

- реконструкции флотофильтрованного отделения с установкой ленточных фильтр-прессов взамен существующих дисковых вакуум-фильтров и фильтр-прессов;

- освоение технологии кондиционирования и обезвоживания концентрата и промежуточного продукта флотации на ленточных фильтр-прессах.

На втором этапе налаживаются работы:

- по замене вакуум-фильтров на дисковые вакуумные фильтры и фильтр-прессы "WEMCO"MDP-2,6;

- реконструкции комплекса переработки энергетических углей с установкой дробилки "Hazemag"APS-1430.

В целом на техническое перевооружение Нерюнгринской обогатительной фабрики за рассматриваемый период потребуется не менее 344,2 млн. рублей капитальных вложений, в том числе в 2007 г. - 82,5 млн руб., а 2008 г. - 81,0, в 2009 г. - 91,9 и в 2010 г. - 88,8 млн. руб.

До 2010 г. на программные мероприятия развития действующих угледобывающих предприятий и перерабатывающих производств Южной Якутии, а также объектов вспомогательного назначения потребуется порядка 3358,7 млн руб. В качестве источника капитальных вложений предусматриваются собственные средства в объеме 2505,5 млн руб., в том числе амортизация - 2184,3 млн руб., прибыль - 321,1 млн руб., а также заемные средства - 853 млн руб. В перспективный план наряду с реконструкцией предприятий также включен проект наращивания производственной мощности ОАО ХК "Якутуголь" на 1500 тыс. т в год за счет строительства и ввода шахты "Холодниканская". Данное мероприятие является продолжением организационно-технической части отработки запасов Нерюнгринского месторождения на пласте "Пятиметровый". По горно-геологическим характеристикам пласт "Пятиметровый" залегает на 100-120 м ниже пласта "Мощный", разрабатываемого Нерюнгринским размером, и представляет собой мульдообразную залежь. Угли пласта относятся к коксующимся маркам 2К, 10С, 2КС и полностью окисленным энергетическим [24].

Таким образом, строительство шахты на данном участке является технологически и технически регламентированным соответствующими государственными стандартами и техническими условиями требований по максимальному снижению потери полезных ископаемых в процессе эксплуатации месторождений. Поэтому, несмотря на возможную дополнительную материальную и финансовую нагрузку, в целях вовлечения в хозяйственный оборот подготовленных к освоению 29,2 млн т промышленных запасов пласта "Пятиметровый" эксплуатация данного участка считается обязательной не только с организационно-правовой, но и с эколого-экономической точки зрения. Объем финансирования данного объекта с проектной мощностью 1,5 млн т угля в год оценивается в 3748 млн руб. В целом на программные мероприятия по развитию производственной мощности ОАО ХК "Якутуголь" в 2007-2010 гг. предусматривается освоение более 7106,6 млн руб. инвестиционных ресурсов. В качестве источника финансирования капитальных вложений будут использованы собственные средства ОАО ХК "Якутуголь" в объеме 2505,4 млн руб., в том числе амортизационные отчисления - 2184,2 млн руб. и часть прибыли - 321,2 млн руб. Оставшаяся часть вложений в размере 4601,2 млн руб. будет покрываться за счет заемных средств.

Согласно срокам реализации программных мероприятий развития ОАО ХК "Якутуголь", начало строительства шахты "Холодниканская" было предусмотрено в 2005 г., однако под действием различных субъективных и объективных причин, обусловленных реструктуризацией системы управления и организационной формы предприятия в связи с продажей сначала контрольного пакета, а затем оставшейся части акций "стальной"группе "Мечел", срок строительства был отодвинут к 2008 г. Окончательное решение о строительстве предприятия в настоящее время зависит от нового собственника. Тем не менее при соблюдении существующих требований эффективной отработки месторождений угля запасы участка "Пятиметровый" Нерюнгринского месторождения не должны быть потеряны и превращены в производственные отходы. Кроме того, максимально эффективно должны быть использованы уже созданная организационно-техническая база Нерюнгринского разреза, а также производственная и социальная инфраструктуры Южно-Якутского угольного комплекса.Поэтому подготовленный к разработке запас при любых обстоятельствах, видимо, будет вовлечен в народно-хозяйственный оборот не позже 2009 г. Такой комбинированный метод разработки месторождений со сложными горно-геологическими условиями при различных конфигурациях площади развития пластов, глубины залегания, а также толщины рабочего пласта достаточно распространен не только в нашей стране, но и в зарубежной практике. И он считается одним из основных способов не только повышения эффективности добычи, но и максимального снижения потери полезных ископаемых в недрах. Следовательно, эксплуатация Нерюнгринского месторождения методом, сочетающим открытый и подземный способы разработки, является одним из приоритетных направлений ОАО ХК "Якутуголь" при формировании инновационной экономики в производстве.

Реализация данного подхода в перспективе позволит значительно увеличить масштабы добычи коксующихся и энергетических углей, а также эффективность работы холдинговой компании. По прогнозным оценкам, объем добычи угля в 2008 г. достигнет не менее 10000 тыс. т, в 2009 г. - 11000 тыс. т и в 2010 г. - 11500 тыс. т., в том числе выпуск коксового концентрата соответственно по годам составит 4259, 5263 и 5860 тыс. т [24]. Добываемые угли по своему марочному составу в основном являются высококачественными коксующимися и могут быть использованы в коксохимическом производстве. По расчетным данным специалистов компании, годовая чистая прибыль только от ввода первой очереди шахты "Холодниканская" составит не менее 632 млн руб. А если учитывать многоплановую деятельность предприятия, направленную на концентрацию производства, технологии, продукции и финансовых ресурсов, а также на увеличение производительности труда и снижение себестоимости добычи и обогащения, то можно с уверенностью сказать, что угольная промышленность Южной Якутии обладает огромным потенциалом, способствующим ее дальнейшему развитию. Подтверждением тому являются результаты прогнозных оценок финансово-экономической деятельности ОАО ХК "Якутуголь" в обозримой перспективе. Так, например, в течение 2007-2010 гг. выручка от реализации угольной продукции увеличится на 5095 млн руб., или на 73,1%. Рост прибыли предприятия будет обеспечен за счет увеличение объемов реализуемой продукции и роста цен на угольную продукцию, а также максимального снижения производственных затрат и составит 33,8%. Средняя заработная плата к 2010 г. вырастет на 19%, а выработка реализуемой продукции на ППП на 28%. В течение прогнозируемого периода темп роста выработки будет опережать темп рост среднемесячной заработной платы в среднем на 2-3%. Таким образом, в Южной Якутии завершается первый этап развития угольного комплекса, обеспечивающего экспорт концентрата коксующихся углей в Японию и энергетических в Южную Корею, топливные потребности Южной Якутии и других соседних регионов Дальнего Востока.

Второй этап предполагается увеличение объемов экспорта с учетом благоприятных условий рынка угольных ресурсов в странах Тихоокеанского побережья, строительство Дальневосточного металлургического завода, дальнейшее развитие предельных заводов "Амурсталь" и "Петровск-Забайкальский", а также возможное использование высокоценных южно-якутских коксующихся углей для шихтовки с углями Кузнецкого бассейна и промпродуктов их обогащения в качестве топлива в электроэнергетике.

В качестве базы технологического топлива могут быть рассмотрены варианты строительства шахт "Денисовской" и "Чульмаканканской" на одноименных месторождениях коксующихся углей. При этом проектные мощности предприятий первой очереди исходя из возможных объемов потребления, горно-геологических и технических условий освоения месторождений определялись на уровне соответственно по предприятиям 1,2 и 2,4 млн т и второй очереди - 2,6 и 3,5 млн т. Однако общий объем добычи энергетических углей в Южной Якутии при освоении этих месторождений не изменится и будет находиться на уровне 3 - 3,5 млн т в год. Расширение добычи энергетических углей за счет освоения угольных ресурсов Алдано-Чульманского угленосного района и поставки их потребителям Дальнего Востока, в том числе зоны БАМа, а также на экспорт является весьма серьезной проблемой. Дело в том, что Южно-Якутский угольный бассейн в основном представлен коксующимися углями, причем преимущественно ценных марок Ж, КЖ, К. Слабоспекающиеся, тощие и другие угли, малопригодные или непригодные для коксования, имеются в сравнительно небольших количествах и изучены слабо. Кроме того, все известные месторождения Алдано-Чульманского угленосного района, за исключением Нерюнгринского, разрабатываются дорогим подземным способом и это в экономическом и техническом плане ограничивает масштабы добычи для энергетических целей [24].

Вообще вопрос о добыче и использовании коксующихся углей Южной Якутии для целей энергетики следует изучить целенаправленно. Самое главное, нужно определить, какие угли и каких месторождений по трудности обогащения и другим технологическим свойствам непригодны для коксования. Из выявленных и разведанных в настоящее время месторождений для энергетики могут быть использованы угли марок Т и частично СС, ОС. Их залежи до глубины 600 м во всем бассейне определяются в 6,5 млрд т. Из них в подготовленных к освоению месторождениях - только угли марок СС и ОС в количестве 146 млн т. Значительные запасы тощих углей сосредоточены во многих месторождениях Алдано-Чульманского района, в частности на Синсирикском, Алданском, Беркакитском, по которым геологическая информация крайне недостаточна для того, чтобы определить технические и экономические возможности добычи. Ясно одно - воспроизводство запасов и увеличение добычи энергетических углей способствуют ускоренному развитию крупной угольной промышленности в Южной Якутии. В настоящее время наиболее перспективным для освоения не только по степени изученности, но и по ресурсному потенциалу считается Эльгинское каменноугольное месторождение, расположенное в 415 км восточнее г.Нерюнгри и в 300 км от Байкало-Амурской магистрали. Детально разведанные запасы его северо-западного участка кат. В + С₁ + С₂ оцениваются в 2,1 млрд т и полностью пригодны для отработки открытым способом. При этом производственную мощность предприятия определяют на уровне 18-30 млн т в год со сроком службы в течение 45-50 лет.

Угли Эдьгинского месторождения в основном представлены неокисленными, частично окисленными и полностью окисленными углями.

Неокисленные с высокой спекаемостью угли представляют собой ценное технологическое сырье для производства металлургическое сырье для производства металлургического кокса, кроме того, они могут служить спекающей основой шихт для производства высококачественного кокса с различными углями других месторождений Южной Якутии и Кузнецкого бассейна по современной технологии слоевого коксования.

Частично окисленные и полностью окисленные угли, характеризующиеся пониженной и нулевой спекаемостью, могут быть использованы в качестве энергетического топлива. По мнению специалистов, они на мировом рынке будут вполне конкурентно-способными, поскольку по сравнению с подобными углями из других из других стран-экспортеров характеризуются очень низким содержанием серы, хлора, азота, естественных радионуклидов и других вредных примесей, а также высокой теплотворной способностью, что является важным преимуществом при использовании их в качестве топлива в Японии, Корее, Тайване и других странах АТР. Кроме того, из эльгинских углей можно получить синтетическое жидкое и газообразное топливо. Запасы энергетических углей северо-западного участка Эльгинского месторождения составляют около 500 млн т. Таким образом, угли, являясь высококачественным сырьем для использования в коксохимическом производстве и энергетике, относятся к комплексным ресурсам и могут удовлетворять современным требованиям экономики не только Дальневосточного экономического района, но и страны в целом. Технико-экономические исследования по обоснованию освоения Эльгинского месторождения проводились с 1989 г. В разработке проекта участвовали также такие крупные проектные институты страны, как Сибгипрошахт, Гипроуголь, Мосгипротранс, Кузнииуглеобогащение, ВУХИН, Ленгипромаш и др., а также зарубежные компании: английская IMC (InternationalMiningConsalting) (1999), американская "Джон Т. Бойд" (2001), австралийская ВНР (1990-1992). Результаты исследований трех последних компаний, на наш взгляд, кажутся слишком противоречивыми. Так, например, ВНР, считая проект достаточно эффективным (норма прибыли проекта составляла 14,35%), решила не продолжать изучение Эльги из-за неопределенности стоимости эксплуатации железной дороги, емкости мирового рынка энергетического угля и тарифов поставки угля местным теплоэлектростанциям. Компания IMC в своем заключении в качестве констатирующего факта отметила, что "проект технически осуществим, но не осуществим финансово до тех пор, пока строительство железной дороги и, возможно, линии электропередач не будут финансироваться независимо от проекта", т.е. из других инвестиционных источников, не входящих в проект.

Компания "Джон Т. Бойд" значительно расширила круг исследований с учетом допущенных предыдущими проектами недоработок. В качестве предлагаемого для практической реализации был принят вариант освоения Эльгинского месторождения разрезом мощностью 30 млн т угля в год. При этом проект характеризуется весьма высокими технико-экономическими показателями. По расчетным данным, чистая прибыль на каждую тонну конечной продукции при ее прогнозируемой цене 35,38-35,51 дол./т составляет порядка 9,25-9,62 дол./т. Однако здесь настораживает то, что в проекте приводятся практически нереально высокие технические и экономические показатели. Так, производительность труда рабочего на добыче была определена на уровне 1666 т/мес, в 4,7 раза превышающая (500 тыс./т мес) максимально достигнутую на Нерюнгринском разрезе. Эксплуатационные затраты добычи равняются всего 4,5-6,5 дол./т (в ценах 1998 г.) при учитываемом в проекте курсе доллара 6,3 руб., или же 27-39 руб./т. Между тем предлагаемая проектом технология эксплуатации Эльгинского разреза по сравнению с Нерюнгринским отличалась высокой трудоемкостью и затратностью из-за дополнительных работ по созданию условий работы конвейерного транспорта в экстремальных условиях Севера, а также переработки энергетических углей из-за их высокой зольности и влажности. Для сравнения отметим, что себестоимость добычи Нерюнгринского разреза в 1998г. Составляла 132-140 руб./т [24].