06 | 04 | 2020

 

Р.Д. Магомет, В.А. Родионов

Санкт-Петербургский горный университет

Аннотация: В статье приводится сравнительный анализ современного состоя-

ния угольной отрасли России и перспективы ее развития. Оценивая современ-

ное состояние и перспективы развития угольной отрасли РФ необходимо учиты-

вать главные составляющие объективной картины: экономические показатели

отрасли и их колебания под воздействием внутригосударственных и внешне-

рыночных факторов; показатели промышленной безопасности и охраны труда;

показатели динамики и эффективности реструктуризации угольной отрасли.

Угольная промышленность России является сегодня одной из системообразую-

щих для экономики Российской Федерации. На фоне падения с 2011 года миро-

вых цен на уголь, в 2014 году тенденция роста потребления угля в мире сме-

нилась на сокращение объёмов международной торговли твёрдым топливом.

Состояние промышленной безопасности и охраны труда характеризует уровень

смертельного травматизма на шахтах в расчёте на тысячу работающих, который

стал ниже, чем в других отраслях, однако сохраняются высокие риски возникно-

вения аварий. Главной причиной большинства произошедших аварий явились

взрывы метана, что обусловливает острую необходимость повышения качества

профессиональной подготовки занятых на подземных работах; финансирова-

ние предупредительных мер и обучение персонала в части обеспечения безо-

пасности горных работ; приобретения оборудования по повышению безопасно-

сти, в первую очередь, надлежащего пылегазового режима и более надёжных

условий заблаговременной дегазации месторождений и проветривания горных

предприятий. Характерная черта современной дегазации – это рост газовыде-

ления, усложнение условий применения и снижение эффективности способов

дегазации. На современном этапе, обеспечить достижение безопасности под-

земных работ при обеспечении высокой производительности очистного забоя

возможно только при применении комплексных систем дегазации.

Ключевые слова: угольная отрасль России, безопасность угольной отрасли,

дегазация угольного пласта, перспективы развития угольной отрасли, взрыво-

безопасность, кадровый потенциал, экономическая эффективность отрасли.

Для цитирования: Магомет Р.Д., Родионов В.А. Повышение взрывобезопас-

ности угольных шахт Российской Федерации // Горный информационно-анали-

тический бюллетень. – 2019. – № 4 (специальный выпуск 6). – С. 147–155. DOI:

10.25018/0236-1493-2019-4-6-147-155.

Россия, является одним из мировых лидеров по добыче камен-

ноугольного сырья. К началу 2017 добыча угля составляла около

400 млн тонн угля в год [1, 2].

Большая часть общегеологических запасов угля сосредоточена

в Тунгусском и Ленском бассейнах. По промышленным запасам камен-

ного угля выделяются Канско-Ачинский и Кузнецкий бассейны [3–5].

Угольная промышленность РФ является сегодня одной из систе-

мообразующих для экономики страны. Она обеспечивает занятость

148 тыс. чел и дополнительно 500 тыс.чел в смежных отраслях [6, 7].

Современные тенденции развития технологии подземной

добычи угля на шахтах России в целом не отличаются от мировых:

использование высокопроизводительного очистного и проходче-

ского оборудования, обеспечивающего максимальную концентра-

цию горных работ в пределах одного пласта и переход к структуре

«шахта-лава»; многоштрековые схемы подготовки выемочных участ-

ков, способствующие максимальному использованию возможно-

стей современного высокопроизводительного оборудования; отказ

от поддержания выработок за лавой на границе с выработанным про-

странством [8–11].

Несмотря на имеющиеся преимущества в наличии уголь-

ных ресурсов, при сравнительном анализе можно отметить, что

на сегодняшний день общая производительность при добыче твер-

дых полезных ископаемых в России в 1,5÷4 раза ниже, чем в США,

производительность труда горнорабочих в 5÷10 раз ниже, чем

в США, производительность труда горнорабочих добычных участков

в 1,2÷2,5 раза ниже, чем в США [4, 5, 12].

Оценивая современное состояние и перспективы развития

угольной отрасли РФ – необходимо учитывать главные составляющие

объективной картины:

  • экономические показатели отрасли и их колебания под воз-

действием внутригосударственных и внешнерыночных факторов;

  • показатели промышленной безопасности;
  • показатели динамики и эффективности реструктуризации

угольной отрасли.

Характерной чертой разработки угольных месторождений явля-

ется ухудшение условий работ:

  • в среднем, ежегодный рост глубины работ составляет 10–12 м;
  • с ростом глубины увеличивается газоносность угольных пла-

стов (на глубоких горизонтах она достигает 25–30 м3/т),

  • возрастает роль вклада в формирование газового баланса

вмещающих пород, газоносность которых в ряде случаев составляет

4–6 м3/т; • значительно усложняет отработку угольных пластов возрас-

тающая с глубиной выбросоопасность [2, 3, 5, 13, 14].

Из-за взрывоопасности метановоздушной смеси угольный метан

рассматривается как одна из основных опасностей отработки и сдер-

живающего фактора применения современного высокопроизводи-

тельного оборудования [14–17].

Не может не сказываться на общих издержках и высокий удель-

ный вес импортного оборудования (до 55% механизированных кре-

пей и комбайнов, до 88% технологического автотранспорта), осо-

бенно в условиях объявленных и продолжающихся экономических

санкций, а также постоянно увеличивающаяся доля социальных

затрат в расходах на реструктуризацию (до 77%) [2, 5].

Как результат – неудовлетворительные экономические показа-

тели деятельности предприятий отрасли. На шахтах опасных по газу

(ШОГ)капиталовложения на 1 т добытого угля на 25–30% выше, себе-

стоимость угля в 1,5–2,5 раза больше, чем не газовых. Кроме того

нагрузки на очистной забой в ШОГ ниже на 40–60%, производитель-

ность труда горнорабочего на 25–30% ниже чем на шахтах другого

рода (не опасных по газовому фактору) [5, 18].

Ретроспективный анализ последних 10–15 лет показывает, что

круг проблем, связанных с угольным метаном значительно расши-

рился:

  • это объясняется усиленным вниманием к проблеме сохране-

ния озонового слоя;

  • перспективами добычи метана из неразгруженных пластов;

(в США добыча угольного метана представляет самостоятельную

отрасль экономики – в 2011 г. ими добыто 55 млрд м3 газа).

В 2009 г распоряжением президента Российской Федерации №

861-рп утверждена климатическая доктрина. В 2013 г. указом прези-

дента Российской Федерации №752 – обеспечить к 2020 г. сокращение

объемов выбросов парниковых газов до уровня не более 75% объ-

ема выбросов 1990 г. В 1990 г. выбросы шахтного метана в атмосферу

в Российской Федерации составляли 1,9 млрд м3; в 2012 г. – 1,8 млрд

м3; к 2020 г., согласно принятой климатической доктрине выбросы

шахтного метана должны быть сокращены до 1.4 млрд м3) [1–3, 5–8].

Как отмечалось выше, доля газовых шахт увеличивается и тен-

денция сохранится как устойчивая.

На фоне падения с 2011 года мировых цен на уголь, в 2014 году

тенденция роста потребления угля в мире сменилась на сокращение

объёмов международной торговли твёрдым топливом. Убытки уголь-

ных компаний в 2014 году составили более 100 млрд руб. Доля убы-

точных компаний в целом, по итогам прошлого года, – 31% [2, 4]. Отчасти, это связано с более сложными по сравнению с зарубеж-

ными странами условиями отработки пластов, низкой газовой прони-

цаемости угля и пород. Подавляющее большинство крупных аварий

с многочисленными жертвами на шахтах произошли из-за взрывов

метана, вызванных высокой метанообильностью отрабатываемых

пластов, неустойчивыми схемами проветривания горных выработок.

На фоне существенного сокращения общего числа шахт с 239

до 70, т.е. на 169 единиц, сохраняется высокий показатель травма-

тизма и аварийности [8, 11, 18].

Необходимо отметить, что массовое закрытие шахт не решает

проблему безопасности в целом, но обостряет негативное воздей-

ствие на окружающую среду по видам природных ресурсов:

недра – деформация земной поверхности территорий, на кото-

рых расположены объекты жизнедеятельности и жизнеобеспечения

(провалы земной поверхности, технологических, вентиляционных

каналов и других подземных сооружений);

земельные ресурсы – загрязнение земель промышленных площа-

док ликвидируемых шахт; выведенный из эксплуатации земельный

фонд, непригодность земель для сельскохозяйственного использо-

вания; подтопление шахтерских городов и поселков, сельскохозяй-

ственных земель, лесных угодий и иных территорий;

водные ресурсы – изменение уровня и скорости затопления

выработанного пространства ликвидируемых шахт; выход шахтных

вод на поверхность, поступление их в поверхностные водные объ-

екты и на рельеф местности; изменение качества шахтных, грунтовых

и поверхностных вод; загрязнение территорий техногенными (шахт-

ными) водами; влияние шахтной воды на большие и малые реки,

а также подземные воды – источники водоснабжения населения;

атмосферный воздух – выход на земную поверхность шахтных

газов с опасными концентрациями метана, двуокиси углерода и пони-

женного содержания кислорода, в том числе в заглубленные объекты

жилых домов и промышленно-административных зданий;

биологические ресурсы – изменение видового состава флоры

и фауны в экосистеме; снижение продуктивности и воспроизводства

биоресурсов; гибель животных и растений;

Изучение актов расследования (Н-1) причин несчастных случаев

на угольных шахтах России показывает, что одним из решающих эле-

ментов причин происшествий становится уровень профессионализма

ИТР предприятия. Кадровый вопрос обостряется негативной тенден-

цией сокращения количества работающих к 2020 г. на 7.5 млн чел.

Причем за этот же период популяция молодежи сократится на 15%,

а популяция пожилых вырастет на 16% [4, 5, 11].__ Развитие промышленности на северо-восток, особенно добыва-

ющей отрасли – дополнительно увеличит затраты (издержки):

  • связанные с логистикой,
  • особенностями более сурового климата,
  • бедной, если можно так сказать, а в отдельных случаях пол-

ным отсутствием инфрастуктуры,

  • дополнительными затратами на персонал.

При этом, необходимо исходить из того, что цены на сырье оста-

нутся низкими на ближайшие годы, а конкуренция между горными

предприятиями будет возрастать.

Мерами повышения эффективности горных предприятий может

являться внедрение новых технологий при условии оценки резуль-

татов по всей производственной цепочке, внедрение методов повы-

шения эффективности деятельности предприятия и повышения каче-

ства подготовки персонала (применение разработки пластов методом

выбуривания, газификации углей, заблаговременной дегазации).

Характерная черта современной дегазации – это рост газовыде-

ления, усложнение условий применения и снижение эффективности

способов дегазации [9–11, 20].

Возрастание с глубиной газоносности пластов наряду с уменьше-

нием газопроницаемости последних приводит к снижению эффектив-

ности дегазации [18–20].

Достижение безопасности подземных работ при обеспечении

высокой производительности очистного забоя возможно при при-

менении комплексных систем дегазации: дегазации углепородного

массива и выработанного пространства скважинами, пробуренными

с поверхности, дегазации углепородного массива и выработанного

пространства из участковых выработок, пластовой дегазации сква-

жинами пробуренными по плату из участковых выработок и после-

дующей эффективной утилизации дегазационного метана [11, 17–20].

Основными перспективными направлениями развития угольной

отрасли можно сформулировать четыре основополагающих принципа:

  • принцип ресурсосбережения;
  • принцип социальной эффективности;
  • принцип экологической безопасности;
  • принцип экономической эффективности.

Результаты проведенного анализа состояния угледобывающей

отрасли Российской Федерации и возможных направлений повы-

шения безопасности угольных шахт в первую очередь направлены

на достижение максимально комплексного, а главное эффективного

использования природных ресурсов, при проектировании новых

предприятий и реструктуризации действующих с целью повышения

их экономической эффективности. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Тарaзанов И.Г. Итоги работы угольной промышленности за январь –

июнь России 2016 года // Уголь. № 9. С.46–62. DOI:10.18796/0041–5790–2016–

9-46–62.

  1. Жихарев С.Я., Пихконен Л.В., Родионов В.А. Исследование взрывопожа-

роопасных свойств каменного угля Прокопьевского месторождения Кузнец-

кого угольного бассейна // Известия Тульского государственного универси-

тета. Науки о земле. № 3. 2017. – С. 65–74.

  1. Отрасль – в зоне внимания. Обеспечить сбалансированность раз-

вития // Уголь Кузбасса федеральный научно-практический журнал № 3 (50)

май-июнь. 2016. С.4–13.

  1. Магомет Р.Д., Серегин А.С. Некоторые тенденции развития топливно-

энергетического комплекса на примере угледобывающей отрасли // Горный

информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). –

  1. № 11. – С.345–352.
  2. Магомет Р.Д., Мироненкова Н.А. Тенденции развития топливно-

энергетического комплекса на примере угледобывающей отрасли // Труды

Международной научно-технической конференции «Инновации в системах

контроля, управления, защит и мониторинга безопасности в горной про-

мышленности». #2(516), Катовице, Польша, EMAG, 2014, С. 44–51.

  1. Зубов В.П. Состояние и направления совершенствования систем раз-

работки угольных пластов на перспективных угольных шахтах Кузбасса //

Записки Горного института. 2017. Т.225. – С. 292–298.

  1. Коршунов Г.И., Шипулин А.В., Серегин А.С. Увеличение газовой прони-

цаемости угля путем импульсно-волнового воздействия через скважины /

Газовая промышленность. – М., 2012. – Вып. 672. – С.46–47.

  1. Родионов В.А. Методологические основы изучения дисперсионного

состава шахтной каменноугольной пыли // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефте-

газовое и горное дело. – 2018. – Т.17, №1. – С.71–87. DOI: 10.15593/2224–

9923/2018.1.7.

  1. Сластунов С.В. и др. Разработка технологический рекомендация

по предварительной дегазации пласта «Болдыревский» из подготовительных

выработок на поле шахты им. Кирова ОАО «СУЭК-Кузбасс» // Горный инфор-

мационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал).– 2011. –

Отдельный выпуск 8. Экология, метанобезопасность. – С. 22–30.

  1. Шмат В.Н. Проблемы управления газовыделением при высокопро-

изводительной отработке угольных пластов // Горный информационно-ана-

литический бюллетень. – М.: Горная книга, 2011. – #7– С. 37–39.

  1. Магомет Р.Д., Серегин А.С. Повышение эффективности предвари-

тельной дегазации угольных пластов // Горный журнал. – 2017. – № 7. – С. 92 –

  1. DOI: 10.17580/gzh.2017.07.18.
  2. Лилиана Медич Пейч, Хавьер Гарсия Торрент, Ниевез Фернандез Аньез,

Хорзе Мартин Молина Эскобар. Предотвращение распространения взрывов

метана и пыли в угольных шахтах // Записки Горного института. 2017. Т.225. –

С. 307–313.

  1. Пучков Л.A. и др. Извлечение метана из угольных пластов. – М.: МГГУ,
  2. – 383 с.
  3. Управление свойствами и состоянием угольных пластов с целью

борьбы с основными опасностями в шахтах / Ржевский В.В., Братченко Б.Ф.,

Бурчаков А.С, Ножкин Н.В., М., Недра, 1984. – 327 с.__ 15. Lu T., Wang Z., Yang H. Improvement of coal seam gas drainage by underpanel

cross-strata stimulation using highly pressurized gas // International Journal

of Rock Mechanics and Mining Sciences. – 2015, Volume 77, pages 300–312.

  1. Hou B. Hydraulic fracture initiation theory for a horizontal well in a coal

seam // Petroleum Science – 2013, Volume 10, Issue 2, pages 219–225.

  1. Сластунов С.В. и др. Угольный метан: добыча или дегазация // Газо-

вая промышленность. – М., 2012. – № 10. – С.60–62.

  1. Сластунов С.В. Метанобезопасность угольных шахт России – ключе-

вая проблема угольной отрасли // Отдельный выпуск Горного информаци-

онно-аналитического бюллетеня «Неделя горняка – 2011». – М.: Горная книга,

  1. – С. 9–26.
  2. Chen Y. Dynamic permeability change during coalbed methane

production and its controlling factors / Chen Y, Liu D, Yao Y., Cai Y, Chen L. //

Journal of Natural Gas Science and Engineering, – 2015, Volume 25, рр. 335–346.

  1. Zhao J. High production indexes and the key factors in coalbed methane

production: A case in the Hancheng block, southeastern Ordos Basin, China / Zhao

J., Thang D., Xu H., Lv Y., Tao S. // Journal of Petroleum Science and Engineering –

2015, Volume 130, рр. 55–67.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Магомет Ростислав Дмитриевич1 кандидат технических наук, доцент,

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.;

Родионов Владимир Алексеевич1 кандидат технических наук, доцент,

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.,

1 Санкт-Петербургский горный университет.

Рейтинг Яндекс.Метрика