Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование режима и направлений развития горных работ на угольных разрезах в условиях изменчивости внешней среды
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)
Автореферат диссертации по теме "Обоснование режима и направлений развития горных работ на угольных разрезах в условиях изменчивости внешней среды"
На правах рукописи
КАНЗЫЧАКОВ Сергей Васильевич
ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМА И НАПРАВЛЕНИЙ РАЗВИТИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЧИВОСТИ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
Специальность: 25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая, строительная)
25.00.21 - Теоретические основы проектирования горнотехнических систем
28 НОЯ 2013
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Магнитогорск 2013
005540936
Диссертационная работа выполнена в ООО «Научно-исследовательский институт эффективности и безопасности горного производства (ООО «НИИОГР»),
Научный руководитель доктор технических наук
Соколовский Александр Валентинович
Официальные оппоненты: Агафонов Валерий Владимирович,
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Подземная разработка пластовых месторождений» ФГБОУ ВПО «Московский государственный горный университет», г.Москва
Бурмистров Константин Владимирович,
кандидат технических наук, доцент кафедры «Открытая разработка месторождений полезных ископаемых» ФГБОУ ВПО «МГТУ», г. Магнитогорск
Ведущая организация ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»,
г.Красноярск
Защита диссертации состоится 25 декабря 2013 г. в 11 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.111.02 при ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» по адресу: 455000, Челябинская обл., г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, малый актовый зал.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
Автореферат разослан 23 ноября 2013 г.
Ученый секретарь У
диссертационного совета — ^ ^ Корнилов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Традиционные проектные технические и технологические решения по отработке угольных месторождений ориентированы на стабильный спрос на угольную продукцию и предусматривают длительные сроки работы с неизменными основными параметрами горнотехнической системы разреза. В последние десятилетия динамичность внешней среды - частота изменения цен на угольную продукцию и потребляемые ресурсы, контрактных условий, требований к качеству продукции - возросла в 2-5 раз, а технико-экономические показатели деятельности разреза, такие как расход материальных ресурсов на разработку, производительность оборудования и труда персонала, режим горных работ, не соответствуют быстро изменяющимся условиям функционирования. Это приводит к лишним затратам, высоким значениям упущенной выгоды, при этом задача обеспечения стабильной эффективности производства становится трудно решаемой.
Ситуация усугубляется тем, что в случае ухудшения конъюнктуры на рынках угольной продукции и потребляемых ресурсов недропользователь, как правило, принимает решение о разработке участков месторождения с благоприятными горно-геологическими условиями. Выборочная разработка месторождения в дальнейшем может привести либо к банкротству и закрытию предприятия, либо к функционированию с производственными и экономическими параметрами, худшими, чем предусмотрено проектом. Между тем ретроспективный анализ ситуации показывает, что существовали возможности обеспечения приемлемого уровня эффективности производства без последующего ухудшения технико-экономических показателей. Эти возможности могли быть реализованы при условии своевременного формирования производственных резервов. В этой связи актуальной задачей является методическая разработка способов и средств обеспечения заданного проектом уровня эффективности производства угольных разрезов в изменчивой внешней среде.
Цель работы - разработка способов и средств поддержания заданного уровня эффективности угольного разреза в условиях негативных изменений внешней среды.
Идея работы - поддержание заданного уровня эффективности угольного разреза в условиях негативных изменений внешней среды достигается путем регулирования режима и направлений горных работ при наличии рациональной структуры производственных резервов.
Основные задачи исследования:
1. Обобщение научных подходов и методической базы обоснования режима и направлений развития горных работ.
2. Установление параметров горнотехнической системы, оказывающих определяющее влияние на эффективность производства угольного разреза в краткосрочном и среднесрочном периодах.
3. Обоснование структуры производственных резервов угольного разреза, вовлекаемых в использование посредством изменения режима и направлений развития горных работ.
4. Разработка технологических схем ведения горных работ, обеспечивающих формирование и своевременное использование производственных резервов.
5. Разработка методических положений по поддержанию проектного уровня эффективности производства угольного разреза на основе изменения режима и направлений развития горных работ и апробация полученных результатов в условиях разрезов ООО «СУЭК-Хакассия» и ОАО «СУЭК-Кузбасс».
Научные положения, представленные к защите:
1. Влияние на уровень эффективности производства угольных разрезов негативных изменений цен на продукцию и потребляемые ресурсы, объемов спроса и повышения требований к качеству продукции в краткосрочном и среднесрочном периодах компенсируется своевременным и адекватным изменением технологических параметров горнотехнической системы: текущего коэффициента вскрыши, качества угля, производительности основного оборудования и грузооборота.
2. Изменение параметров горнотехнической системы в краткосрочном и среднесрочном периодах достигается путем регулирования режима и направлений развития горных работ и обеспечивается созданием рациональной структуры производственных технических и технологических резервов. Достаточность резервов для обеспечения компенсационных возможностей угольного разреза целесообразно оценивать коэффициентом устойчивости, отражающим вид и величину негативных изменений внешней среды, влияние которых может быть минимизировано.
3. Технологические схемы ведения горных работ, предусматривающие создание дополнительных рабочих площадей и транспортных коммуникаций, подготовку технологически обособленных участков и внутренних отвальных емкостей, комплектование основного и резервного оборудования, обеспечивают формирование рациональной структуры комплекса производственных резервов и своевременное их использование посредством изменения режима и направлений развития горных работ.
Научная новизна:
1. Доказано, что в краткосрочном и среднесрочном периодах поддержание заданного уровня эффективности производства угольного разреза обеспечивается регулированием технологических параметров горнотехнической системы: текущего коэффициента вскрыши, качества угля, производительности основного оборудования и грузооборота,- возможности изменения которых формируются при создании соответствующих производственных резервов.
2. Обоснована рациональная структура производственных резервов, включающая: мощность и количество оборудования; дополнительные рабочие площади с подготовленными запасами угля высокого качества; технологически обособленные участки и фронты горных работ с благоприятными условиями отработки, обеспечивающие достижение проектных технико-экономических показателей работы угольного разреза.
3. Обосновано, что коэффициент устойчивости, отражающий вид и величину негативных изменений внешней среды, которые должны быть компенсированы
посредством изменения параметров горнотехнической системы, целесообразно использовать в качестве критерия достаточности резервов для обеспечения компенсационных возможностей угольного разреза по поддержанию проектного уровня эффективности.
4. Разработаны методические положения по формированию технологических схем, позволяющих создавать производственные резервы и своевременно их использовать посредством изменения режима и направлений развития горных работ для поддержания проектного уровня эффективности угольного разреза.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается представительностью и надежностью исходных данных, соответствием полученных научных результатов фундаментальным положениям теории проектирования горнотехнических систем, достаточным объемом опытно-промышленных исследований и оценкой их результатов методами математической статистики, апробацией рекомендаций в промышленных условиях.
Практическая значимость работы состоит в разработке технологических схем и рациональной структуры резервов, обеспечивающих поддержание заданного уровня эффективности функционирования угольного разреза.
Методы исследования. В диссертации использовались статистические методы, факторный анализ, производственный эксперимент, обобщение передового отечественного и зарубежного опыта проектирования и эксплуатации угольных разрезов.
Личный вклад автора состоит в постановке задач исследования, обосновании методики разработки способов и средств поддержания заданного уровня эффективности угольного разреза в условиях изменчивой среды, определении рациональной структуры производственных резервов угольных разрезов, в разработке технологических схем, обеспечивающих формирование и своевременное использование этих резервов.
Апробация работы. Результаты исследований и основные научные положения работы докладывались на международных симпозиумах «Неделя горняка-2011, 2012, 2013» (Москва, 2011-2013), на международных конференциях «Открытые горные работы в XXI веке» (Красноярск, 2011), «Комбинированная геотехнология: масштабы добычи и качество сырья при комплексном освоении месторождений» (Магнитогорск, 2013), научных семинарах в Институте горного дела УрО РАН (Екатеринбург, 2010-2012), ОАО «НТЦ-НИИОГР» (Челябинск, 2010-2013), ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова» (Магнитогорск, 2013), научно-технических советах компаний ОАО «СУЭК», ООО «СУЭК-Хакасия», ОАО «СУЭК-Кузбасс».
Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 6 научных публикациях, 4 из них в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и приложения. Диссертация включает список литературы из 127 наименований, 43 рисунка, 35 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Развитие теории проектирования горнотехнических систем, исследование и обоснование рациональных режимов горных работ на горнодобывающих предприятиях, в том числе по критерию обеспечения постоянства заданного уровня эффективности, содержатся в работах В.Б. Артемьева, С.Е. Гавришева, В.А. Галкина, Д.Р. Каплунова, B.C. Коваленко, C.B. Корнилкова, А.И. Косолапова, Ю.И. Леля, H.H. Мельникова, М.В. Рыльниковой, С.С. Резниченко, В.В. Ржевского, A.B. Соколовского, К.Н. Трубецкого, B.C. Хохрякова, B.JI. Яковлева и др.
Обобщение опыта функционирования и развития российских и зарубежных угледобывающих предприятий в период их реструктуризации представлено в работах В.Е. Зайденварга, C.JI. Климова, Г.Л. Краснянского, В.И. Кузнецова, A.M. Макарова, Ю.Н. Малышева, В.А. Пикалова, А.Б. Яновского и др.
В данных работах создана достаточная теоретическая и методическая база для обеспечения высокой эффективности угледобывающих компаний и угольной отрасли в целом в переходный период к рыночным условиям функционирования. Вместе с тем, требуется развитие существующей методической базы с целью обеспечения и поддержания операционной эффективности в условиях изменчивой среды. Это связано с тем, что при длительных сроках функционирования разрезов с неизменными параметрами реализуются производственные и, как следствие, экономические риски, что снижает эффективность их функционирования.
Обобщение опыта работы российских угольных разрезов в условиях высокой динамики внешней среды позволило установить типичные реакции менеджмента на изменение спроса на угольную продукцию.
1. При неблагоприятных изменениях спроса на угольную продукцию недропользователь либо принимает решение о выборочной отработке недр, либо приостанавливает ведение вскрышных работ до улучшения ситуации. При этом оценка возможных последствий таких шагов, как правило, не производится. В качестве кратковременной меры это может быть допустимым. Но длительное следование такой стратегии неизбежно отрицательно повлияет на жизнеспособность и эффективность разреза в будущем. Это приведет к неустойчивой работе предприятия, и потребуются значительные инвестиционные затраты для восстановления его нормального функционирования. Кроме того, выборочная отработка противоречит действующему законодательству в области недропользования.
2. При благоприятных изменениях спроса дополнительный доход используется, как правило, на потребление, а не на ликвидацию отставания вскрышных работ или создание производственных резервов.
Ретроспективный анализ состояния горных работ на разрезах, где осуществлялась отработка запасов без соответствующих объемов вскрышных работ и обеспеченности готовыми и подготовленными к выемке запасами, что в последующем приводило к ухудшению производственно-экономической ситуации (рис. 1, а), позволил сделать вывод: на этих разрезах имелись возможности сохранения заданного уровня эффективности без последующего ухудшения условий отработки.
Эффективность отработки
а) использование возможностей без их в дальнейшего восстановления Эффективность
р-з «Таллинский». 2003-2008 гг. р-э «Сибцхинсшй». 2004-2007 гг. р-з «Черекховский». 2001-2010 гт р-з *Береэовскмй». 1996-2000 гт.
б) использование возможностей с последующим их восстановлением
Эффективность отработки
Разрезы России в период реструктуризации угольной
отрасли (1992-2000 гт.)
Восстановление параметров функционирования
в) использование возможностей с последующим улучшением показателей
Эффективность отработки
р-з «Меэдуреченский». 2004-201Огг р-з «Черногорец«», 2005-2012 тт.
/ Л х/|
Аз
Инвестирование в глучшение параметров
V
— — — Проектное (заданное) значение эффективности - фвкпмеское значение эффективности
| пределы отклонения значен! эффективности
Рисунок 1 - Возможные варианты изменения эффективности функционирования
угольных разрезов
В связи с этим очевидна необходимость разработки методических положений по поддержанию заданного уровня эффективности производства в неблагоприятных ситуациях и восстановлению производственных и экономических параметров функционирования разреза после завершения негативного воздействия (рис.1, б) или, как максимум, по улучшению эффективности отработки месторождения (рис 1, в). Последняя ситуация наиболее редка из-за отсутствия надежной методической базы, позволяющей оценивать возможности регулирования параметров горнотехнической системы разрезов в условиях изменчивости внешней среды.
Для оценки возможностей регулирования параметров горнотехнической системы разрезов в качестве основных характеристик неблагоприятных ситуаций определены амплитуда и длительность отклонений. Характеристики неблагоприятных ситуаций устанавливались на основе анализа динамики объемов добычи, цен на продукцию, а также цен на основные виды потребляемых ресурсов (дизельное топливо, ВМ и т.п.).
Пример изменения месячных объемов добычи на разрезе представлен на рисунке 2. Анализ позволил установить, что в период устойчивого функционирования колебания характеристик внешней среды не превышают 15% по амплитуде и 3 месяцев по длительности. В переходные периоды и в период неустойчивого функционирования колебания характеристик внешней среды возрастают в 2,0-2,5 и более раз.
Объем добычи, тыс.т/мес
350
Период устойчивого функционирования -50 1983-1989ГГ. Амплитуда 15%. Длительность 3 мес.
Переходный лриод-1990-1997ГГ. Амплитуда 30%. Длительность4 мес.
Период неустойчивого функционирования " 998 2004гг Амплитуда 60%. Длительность 5 мес.
1 3 3105 12 729 4116 1 8310512729 4116 1 8 3105127294116 1 8 310
Порядковый номер месяца
Рисунок 2 - Динамика объемов добычи на разрезе «Черногорский» (ООО «СУЭК-Хакассия»)
Обобщенные характеристики неблагоприятных ситуаций представлены в таблице 1. По амплитуде отклонения разделены на незначительные - до 15% и значительные - более 15%; по длительности: краткосрочные - до 6 месяцев и долгосрочные - более 6 месяцев.
Таблица 1
Характеристика возможных неблагоприятных ситуаций
л ,—
5 35
г о
гз Ч
Л ю
с
¡1 м
Длительность отклонений
Краткосрочные (до 6 месяцев)
Параметр
д< б мес
Г"а <15%
Время
Параметр
д< 6 мес
■Ч/г-
\ / а>15%
время
Долгосрочные (более 6 месяцев)
Параметр
_Та<15%
Время
Параметр
д> 6 мес
Время
Комплекс параметров внешней среды, отклонения которых оказывают влияние на величину эффективности угольного разреза в краткосрочном и среднесрочном периоде, устанавливался с использованием элементов структурно-функционального и факторного анализа.
Структурная схема формирования эффективности производства угольного разреза представлена на рисунке 3.
уОЬ-ъьи отгрузки (О) Ж^^
Доходы (Д) ^ (Качество продукции)
/ \цена продукции (Ц) «
Эффективность (Э),
Затраты (3) >
-"Объем горной массы (V) «—f (Козфф. вскрыши К.)
- Затраты удельные (Зу) *- f (Расстояние транспорта Up., производит-ть оборуд-я qoe.)
Рисунок 3 - Структурная схема эффективности деятельности угольного разреза
Определение влияния параметров горнотехнической системы (ГТС) на эффективность угледобычи осуществлялось с использованием экономико-математической модели, реализованной в среде M.Excel. Оценка влияния параметров ГТС выполнена на основе прогноза изменения эксплуатационных затрат и доходов разреза в результате изменения спроса на продукцию и цен на потребляемые ресурсы. Уровень эксплуатационных затрат складывается из суммы постоянных и переменных затрат, амортизации, прочих расходов.
Материальные затраты определялись исходя из объемов работ по каждому рабочему процессу (буровзрывные работы; экскавация и отвапообразование; транспортирование горной массы) и удельного расхода ресурсов.
Таким образом, эксплуатационные затраты (3„ руб.) определялись по формуле
Зэ= £?=i3;*Qy + 3n+ Рп + А, (1)
где 3j - удельные переменные затраты на у'-ый процесс, руб/т (руб/м3, руб/пог.м. руб/ткм); Q - объем работ, выполняемых в j-ом процессе, т (м3, пог.м, ткм); Зп - постоянные затраты, руб.; Рп - прочие расходы (в том числе НДПИ, экологические платежи), руб.; А - амортизация, руб.
Объем реализации (Д, руб.) рассчитывался по формуле
Д = Ц,*в>, (2)
где цд - цена рядового угля с учетом его качества, руб/т; Qd - объем поставок угля, т/год.
На основе этих данных рассчитывались показатели эффективности - рентабельность продаж (R) и прибыльность компании (EBITDA, руб.):
EBITDA = Д - Зэ + А. (3)
На основе экономико-математического моделирования производственной деятельности угольного разреза установлено, что определяющее влияние на финансово-экономические результаты и эффективность отработки оказывают следующие параметры: текущий коэффициент вскрыши, качество угля, производительность оборудования и грузооборот. Полученные результаты моделирования приведены на рисунке 4.
а) качество угля (для энергетического - зольность, б) коэффициент вскрыши, м3/т влажность)
Влияние 15%-ного отклонения параметра: Влияние 15%-ного отклонения:
на рентабельность продаж - +7%; -7%; на рентабельность продаж - +20%; -20%;
на EBITDA - +7%;-7% на EBITDA - +6%;-6%
10 20 30 40 50 во Отклонение производительности оборудования ?в
-40 -30 -20 -10 --ШТСЛ
Рентабсэтыюсть ихиал А • фактн*сяя аначения за 2012-13тт соответственно EBITDA и рентабельность гродэж
г) фузооборот, тыс.ткм
Отклонение показателя эффективности. %
Отдасыение грузооборота н
в) производительность оборудования, тыс.м3/период
Отклонение показателя эффективности, %
-* Рентабельность продак
А • фактические эиачегыя за 2012-13ГГ соответственно ЕВ ТОЛ н рентабельность продаж
Влияние 15%-ного отклонения параметра: Влияние 15%-ного отклонения:
на рентабельность продаж - +10%; -10%; на рентабельность продаж - +20%; -20%;
на EBITDA- +4%;-4% на EBITDA- +30%;-20%
Рисунок 4 - Влияние изменений параметров ГТС разреза на показатели эффективности разработки
Таким образом, можно утверждать, что поддержание уровня эффективности производства угольных разрезов при негативных изменениях цен на продукцию и потребляемые ресурсы, объемов спроса и повышении требований к качеству продукции в краткосрочном и среднесрочном периоде может быть обеспечено своевременным и адекватным изменением технологических параметров горнотехнической системы: текущего коэффициента вскрыши, качества угля, производительности основного оборудования и грузооборота.
Возможности изменения значений указанных параметров по участкам месторождения устанавливаются в ходе горно-геометрического анализа. На основе полученных данных осуществляется районирование месторождения, то есть его разделение на технологические блоки - участки недр с близкими горнотехническими и технологическими параметрами. Минимальный размер блока, по которому определяется значение перечисленных выше параметров, зависит от изменчивости горно-геологических и горно-технологических условий отработки месторождения.
По результатам районирования определяются места создания резервов для изменения параметров горнотехнической системы посредством регулирования режима и (или) направлений ведения горных работ, что обеспечивает поддержание требуемого уровня эффективности производства.
Необходимо создавать следующие виды резервов:
• технические, включающие мощность и количество оборудования - обеспечивают необходимые изменения производительности, объемов и мест производства работ;
• технологические, включающие:
- технологически обособленные участки разреза с благоприятными условиями отработки (низким коэффициентом вскрыши, внутренним отвалообразовани-ем, простыми горно-геологическими условиями) - обеспечивают сокращение затрат на отработку участка и повышение производительности оборудования;
- подготовленные и готовые к выемке запасы необходимого количества и качества, располагаемые на технологически независимых участках и дополнительных рабочих площадях - обеспечивают необходимые изменения качества продукции и объемов производства.
Исходя из наличия резервов по каждому параметру горнотехнической системы устанавливаются возможности компенсировать негативные отклонения по цене, объемам добычи, затратам. Эти возможности определяются на основе оценки длительности и глубины каждого вида негативного отклонения, который может быть компенсирован без потери эффективности функционирования разреза. Оценка осуществляется в баллах. Так, если определенным параметром могут быть компенсированы отклонения амплитудой более 15% и длительностью более 6 месяцев, то этому параметру присваивается 4 балла, если компенсируются отклонения амплитудой менее 15% и длительностью более 6 месяцев, то 3 балла и т.д. (табл. 2).
Таблица 2
Балльная оценка компенсационных возможностей_
Характеристики отклонений Балл
Амплитуда (а) Длительность (д)
более 15% более 6 месяцев 4
менее 15% более 6 месяцев 3
более 15% менее 6 месяцев 2
менее 15% менее 6 месяцев 1
После оценки каждого параметра определяется коэффициент устойчивости, который зависит от структуры резервов по обеспечению постоянства заданного уровня эффективности. Пример оценки компенсационных возможностей представлен в таблице 3.
Максимальное значение компенсационных возможностей равно 12 баллам. Коэффициент устойчивости разреза, в приведенном примере будет равен 0,75 (9/12) при максимальном значении коэффициента 1,0. Максимальное значение свидетельствует, что имеются возможности компенсировать отклонения и по цене, и по затратам, и по объемам производства, амплитуда которых более 15% и длительность более 6 месяцев.
Таблица 3
Регулируемый параметр Компенсируемые отклонения Вид резерва
по цене по затратам по объемам производства
а, % I д, мес а, % I д, мес а, •/. I д, мес
(балл) (балл) (балл)
Коэффициент вскрыши >15 I <6 >15 I <6 <15 I >6 Готовые и подготовленные запасы по фронту
2 2 3
Расстояние транспортирования <15 | <6 <15 | <6 <15 I <6 Участок разреза с внутренним отвалом
1 1 1
Производительность оборудования <15 | <6 >15 | <6 >15 I <6 Единичная мощность оборудования, участки с благоприятными условиями разработки
1 2 2
Качество угля >15 I >6 - I - - I - Участки с качественными запасами
4 0 0
Итого по отклонениям У,=тах(у,) 1 - регулируемый параметр; | - вид отклонения 4 2 3
Всего по разрезу 5"Vi 9
В дальнейшем решается задача поддержания заданной (приемлемой) устойчивости производства, которая базируется на оперативной оценке состояния резервов и изменения их структуры в зависимости от текущей ситуации. Так, например, уменьшая количество качественного угля, то есть угля, который при продаже имеет большую цену, необходимо создать возможность добычи угля худшего качества, но с меньшими затратами - за счет повышения производительности оборудования, сокращения расстояния транспортирования, проведения опережающих вскрышных работ. Расчет производится исходя из следующей системы уравнений: ГЭ-
з,
ДЭ; >0 (4)
Ij +кр1 <Д
^Ащ Cài, CoilC,i =M+Kpi), где Д - доход (выручка от реализации) в /-ом периоде, руб. Д, = Ц, х Q,\ Z/î - цена на продукцию в /-ом периоде, руб/т. Щ =f(An)\ Qi- объем производства продукции в /-ом периоде, т; Ij - инвестиции на создание резервов в /-ом периоде, руб.; Кр1 - инвестиции на восстановление резервов в /-ом периоде, руб.; Я, - прибыль в /-ом периоде, руб.; An, - качество продукции в /-ом периоде;
3, - затраты на производство продукции, руб. 3i=(Cài+Cui+Cei*kei) *Qt+A3i\ Q, - себестоимость добычных работ в /-ом периоде, руб/т; Сы - себестоимость обогащения угля в /-ом периоде, руб/т; Cet - себестоимость вскрышных работ в /-ом периоде, руб/м ; kei - текущий коэффициент вскрыши в /-ом периоде, м /т; A3i — затраты на содержание резервов в /-ом периоде, руб. По результатам моделирования выбирается рациональная структура резервов.
Таким образом, доказано, что изменение параметров горнотехнической системы в краткосрочном и среднесрочном периодах достигается путем регулирования режима и направлений развития горных работ и обеспечивается созданием рациональной структуры производственных технических и технологических резервов. Достаточность резервов целесообразно оценивать коэффициентом устойчивости, отражающим вид и величину негативных изменений внешней среды, влияние которых может быть минимизировано.
На основе результатов горно-геометрического анализа производится разделение карьерного поля на участки, на которых формируются технологические схемы отработки с учетом резервирования. Формирование таких схем осуществляется в первую очередь на участках, на которых значения параметров обеспечивают возможности изменения эффективности ведения горных работ на величину не менее 15% на срок более 6 месяцев.
Формирование производственных резервов для поддержания заданного уровня эффективности обеспечивается посредством применения соответствующих технологических схем. Возможности реализации этих схем, в свою очередь, зависят от горно-технологических условий месторождения и используемой системы резервирования.
Для выбора технологических схем автором произведено их структурирование (табл. 4).
Таблица 4
Классификация технологических схем по виду резервирования
Технологическая схема резервирования Направления воздействия Условия применения и особенности
Сокращение затрат Повышение произв. оборудования Регулирование объемов добычи Регулирование качества продукции
Вид резервирования Технологически обособленный участок Расстояние транспортирования. Текущий коэффициент вскрыши. Размер экологического воздействия Рациональные параметры ГТС. Сбалансированность технологической цепочки Длина добычного фронта. Количество вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов. Мощность оборудования Разведанность и структурирование угля по качеству. Возможность селективной выемки. Сортировка продукции по качеству Достаточные размеры поля разреза. Комбинации углубочных и сплошных систем разработки
Участок фронта работ по длине Углубочные и углубочно-сплошные системы разработки: - при отработке блоками; - при комбинации продольных и поперечных панелей
Участок фронта работ по высоте Углубочные и углубочно-сплошные системы разработки при отработке продольными панелями
Резерв оборудования Мощность оборудования Мощность оборудования Мощность оборудования. Количество оборудования Количество оборудования Наличие резервных площадей. Рациональные параметры рабочих площадок
Примеры графического изображения технологических схем приведены на рисунках 5-7.
Рисунок 5 - Технологическая схема с формированием обособленного участка
На
внешний отвал
Направление развития фронта работ
Цр»^
Направление развития резервного фронта
с резервированием фронта работ
Рисунок 6 - Технологическая схема
' ' .Внутренний у ' . отвал
а) типовая
б) с резервированием
Рисунок 7 - Технологическая схема создания дополнительных рабочих площадей
Для формирования технологических схем с резервированием необходимо внести изменения в нормы технологического проектирования угольных разрезов. Предлагаемые изменения представлены на рисунке 8.
Предлагаемые изменения
Прогноз динамики внешней среды:
- спрос;
- цены на продукцию
- цены на потребляемые ресурсы
Анализ горно-технологических условий в
аспекте возможностей изменения параметров горнотехнической системы
разреза_
Определение приемлемого уровня эффективности производства
Проектирование главных параметров и схем вскрытия, предусматривающих создание
резервных фронтов, площадей, технологически независимых участков
Проектирование вариантов порядка и
режимов отработки при различных сценариях изменения спроса, цены на продукцию и потребляемые ресурсы
Проектирование комплексной механизации с учетом резервирования по мощности и количеству оборудования
Проектирование технологических схем с резервированием
Рисунок 8 - Необходимые изменения норм технологического проектирования угольных разрезов
Практическое применение усовершенствованных технологических схем было осуществлено в условиях разреза «Заречный» ОАО «СУЭК-Кузбасс». На разрезе сформировано три участка: участок №1 отрабатывает пласты 82-81, участок №2 - пласт 78 и участок №3 - пласт 73. Для каждого участка определены
Существующий порядок
технологически возможные объемы добычи и эффективность производства при различных вариантах их участия в деятельности разреза. Результаты расчетов представлены в таблице 5.
Таблица 5
Формирование технологических резервов на разрезе «Заречный»
Технологический участок Регулируемый показатель Характеристика резерва Изменение эффективности при 100%-ном участии участка, доли ед.
Калорийность, ккал/кг Расстояние транспортирования, км Коэффициент вскрыши при 100%-ном участии участка, м3/т Резерв готового к выемке угля, млн.т Срок использования резерва при 100%-ном участии участка, мес. Срок включения резерва, мес.
Пласт 82-81 5400-5762 1,0-2,8 5,6 5,2 2,6 0,5-1,0 +0,16
Пласт 78 5813 2,6-2,8 7,5 - - - -
Пласт 73 5655 1,2-3,5 5,2 6,8 3,4 0,1 +0.24
Средние показател! по разрезу 5734 2,5 6,6 12,0 3,0 - 1,00
По разрезу в целом определяются компенсационные возможности с учетом регулирования эффективности посредством изменения доли участия участков в общих объемах добычи, что приводит к соответствующему изменению коэффициента вскрыши, расстояния транспортирования, качества продукции по сравнению со средними значениями.
Для формирования технологических схем с резервированием в условиях разреза «Заречный» потребовалось изменить схемы вскрытия, транспортирования и отвалообразования. Три созданных участка отрабатываются по двухблочной системе. На двух участках созданы емкости для внутренних отвалов, что позволило оперативно регулировать расстояния транспортирования, а также сформированы резервные рабочие площадки, обеспечивающих реализацию резервных мощностей технического комплекса (рис. 9, 10).
Разрез по профильной линии 2
Рисунок 9 - Конструкция рабочей зоны с учетом резервирования рабочих площадей (разрез «Заречный»)
резервный!]] фронт®л.78ЕЭ
Участок пластов 81 -82
Резервный^ фронтВлЛЗШ
Временный внутренний отвал
Участок пласта 78
Участок пласта 73
внешний отвал №1
Внутренний отвал
Рисунок 10 - Раскройка поля разреза с учетом создания технологических схем с резервированием по участкам и по фронту (разрез «Заречный»)
Комплекты основного и резервного оборудования для оснащения участков горных работ на разрезе «Заречный» определялись с учетом скорости доступа к резервным запасам. Резервные экскаваторы разделены на два типа: используемые в обычном режиме - «нагруженный» резерв и применяемые в случае необходимости - «облегченный» резерв. Экскаваторы, находящиеся в «облегченном» резерве, перемещаются по технологическим участкам, на которых поддерживаются рабочие площадки и условия для оперативного ввода и эффективной эксплуатации оборудования.
Разработанная методика поддержания заданной эффективности производства на основе формирования системы резервов опробована и на разрезе «Изых-ский», где качественные показатели угля - зольность и теплота сгорания - колеблются, соответственно, в пределах 7,8-28,1% и 3050-6116 ккал/кг. На предприятии были созданы резервные участки с запасами угля высокого качества, что позволило изменять ассортимент продукции и регулировать количество потенциальных потребителей и объем продаж в условиях пониженного спроса.
Следовательно, доказано, что технологические схемы ведения горных работ, предусматривающие создание дополнительных рабочих площадей и транспортных коммуникаций, подготовку технологически обособленных участков и внутренних отвальных емкостей, комплектование основного и резервного оборудования, обеспечивают формирование комплекса производственных резервов и своевременное их использование посредством изменения режима и направлений развития горных работ.
Реализация разработанной методики на угольных разрезах «Заречный» и «Изыхский» ОАО «СУЭК» позволила обеспечить поддержание заданной эффективности производства и получить в 2009-2013гг. суммарный экономический эффект более 120 млн.руб.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертации, являющейся законченной научно-квалификационной работой, на основе выполненных автором исследований предложено новое решение актуальной научно-технической задачи обеспечения заданной эффективности деятельности угольного разреза посредством изменения режима и направлений отработки участков месторождения на основе создания рациональной структуры резервов, что имеет существенное значение для угледобывающей отрасли страны.
Основные научные и практические результаты, полученные лично автором, а также выводы и рекомендации заключаются в следующем:
1. Типизированы производственно-экономические ситуации, возникающие на угольных разрезах при негативных отклонениях внешней среды - изменении цен на продукцию и потребляемы ресурсы, снижении спроса и росте требований к качеству продукции. Установлено, что основным способом компенсации негативных изменений факторов внешней среды в краткосрочном и среднесрочном периодах является изменение технологических параметров горнотехнической системы: объема и качества добываемого угля, текущего коэффициента вскрыши, грузооборота, производительности оборудования.
2. Проведен ретроспективный анализ состояния горных работ, показавший, что на большинстве разрезов, где при негативных отклонениях внешней среды ухудшились технико-экономические показатели функционирования, имелись горнотехнические и технологические возможности краткосрочного и среднесрочного поддержания эффективности производства без ухудшения условий ведения горных работ в последующих периодах. Данные возможности не были реализованы, поскольку не созданы резервы, обеспечивающие регулирование основных технологических параметров горнотехнической системы. На основе исследования динамики объемов добычи, цен на продукцию и на основные виды потребляемых ресурсов (дизельное топливо, ВМ и т.п.) установлено, что резервы, создаваемые в горнотехнической системы, должны позволять в краткосрочном и среднесрочном периодах компенсировать неблагоприятные отклонения амплитудой более 15% и длительностью более бмесяцев.
3. Разработана экономико-математическая модель оценки эффективности регулирования основных параметров горнотехнической системы, использование которой позволило установить, что 15%-ные отклонения горнотехнических па-
раметров от сложившегося уровня оказывают следующее влияние на рентабельность продаж и EBITDA, соответственно: производительность оборудования, качество угля (для энергетического - зольность, влажность) ±7% и ±7%; текущий коэффициент вскрыши ±20% и ±6%; грузооборот ±20% и +30%/-20%. На основании полученных данных установлено, что своевременность и адекватность изменения основных технологических параметров горнотехнической системы достигается посредством изменения режима и направлений развития горных работ, создания следующих резервов: мощность и количество оборудования; подготовленные и готовые к выемке запасы угля необходимых объема и качества, располагаемые на отдельных, технологически независимых участках; дополнительные рабочие площади для использования резервного оборудования на участках разреза с благоприятными условиями отработки.
4. Обоснован критерий достаточности резервов для обеспечения компенсационных возможностей угольного разреза. В качестве этого критерия предложен коэффициент устойчивости, отражающий вид и величину негативных отклонений, которые могут быть компенсированы в существующей горнотехнической системе. Оценка производится в условных единицах, максимальное значения показателя - 1,0. Это значение свидетельствует о том, что созданы резервы, позволяющие компенсировать амплитуду негативных отклонений факторов внешней среды более 15% в течение более 6 месяцев, что является достаточным для поддержания заданной эффективности производства в краткосрочном и среднесрочном периодах.
5. Разработаны технологические схемы ведения горных работ с резервированием, предусматривающие:
• разделение поля разреза на обособленные технологические участки (блоки) с благоприятными горно-технологическими условиями;
• формирование резерва запасов угля более высокого качества, чем в среднем по разрезу;
• создание рабочих площадок с параметрами, обеспечивающими ввод резервного экскаватора;
• формирование комплектов основного и резервного оборудования;
• создание внутренних отвалов с расстоянием транспортирования вскрышных пород менее сложившегося среднего.
Использование этих схем обеспечивает создание резервов и своевременное
вовлечение их в производство.
6. Предложены направления изменения норм технологического проектирования для обеспечения заданного уровня эффективности угольного разреза в условиях изменчивой внешней среды. При проектировании необходимо предусмотреть:
• разделение месторождения на участки с технологическими параметрами, различающимися не менее чем на 10-40%;
• формирование рациональной структуры резервов, оцениваемой коэффициентом устойчивости угольного разреза к негативным внешним факторам, значение которого должно составлять не менее 0,75;
• применение технологических схем, обеспечивающих изменение режима и направлений развития горных работ на разрезе для своевременного и адекватного формирования и использования производственных резервов. 7. Разработанные методические положения по регулированию основных параметров горнотехнической системы на основе формирования рациональной структуры резервов были успешно применены на разрезах «Изыхский» ООО «СУЭК-Хакассия» в 2008-2010гг. и «Заречный» ОАО «СУЭК-Кузбасс» в 20102013гг. Суммарный экономический эффект от реализации разработанных технико-технологических мер по компенсации негативных отклонений внешней среды составил более 120 млн. руб.
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ:
1. Канзычаков, C.B. и др. Обоснование выбора рационального направления развития горных работ на разрезе «Заречный» в условиях недостаточности площадей под отвалы / Канзычаков C.B., Василец В.Н., Лапаев В.Н., Савельев О.Ю., Соколовский A.B. // Угледобыча: технологии, безопасность, переработка и обогащение: Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала). - М., 2012. - OB № 5. - С. 98-105.
2. Канзычаков, C.B. и др. Развитие горных работ на разрезе: методический подход к управлению / Канзычаков C.B., Лапаев В.Н., Соколовский A.B. // Вестник МГТУ им.Г.И. Носова. - 2012. - № 3. - С. 73-76.
3. Канзычаков, C.B. и др. Повышение эффективности совместной открыто-подземной разработки угольных месторождений / Канзычаков C.B., Соколовский A.B., Лапаев В.Н. // Уголь. -2013. -№ 9. - С. 18-22.
4. Канзычаков, C.B. Обоснование направлений развития и режима горных работ на угольных разрезах в условиях изменчивой внешней среды: Отдельная статья Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала). -2013. -№ 10.-24 с.
Статьи и брошюры в других изданиях:
5. Канзычаков, C.B. и др. Формирование порядка отработки запасов угля с учетом их качественных характеристик и спроса на рынке /Канзычаков C.B., Жуков А.Л., Пикалов. В.А. //Открытые горные работы в XXI веке: Материалы международной научно-практической конференции. — Красноярск, 2011. - С. 442-445.
6. Артемьев, В.Б. и др. Планирование и реализация Программы совершенствования производства в условиях финансового кризиса: Отдельная статья Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала) /В.Б. Артемьев, А.Б. Килин, В.А. Азев. С.В Канзычаков и др. - М.: Горная книга, 2010. - 48 с. - (Сер. «Библиотека горного инженера-руководителя». Вып. 6).
Подписано в печать 23 09.2013, Тираж 100 экз. Цифровая печать, заказ №545 454080, г. Челябинск, пр-т Ленина, 64-д, офис 704 Типография «Проспект»
Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Канзычаков, Сергей Васильевич, Челябинск
ООО «Научно-исследовательский институт эффективности и безопасности горного производства (ООО «НИИОГР»)
На правах рукописи
КАНЗЫЧАКОВ Сергей Васильевич
ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМА И НАПРАВЛЕНИЙ РАЗВИТИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА УГОЛЬНЫХ РАЗРЕЗАХ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЧИВОСТИ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
Специальность: 25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая, строительная)
25.00.21 - Теоретические основы проектирования горнотехнических систем
Диссертация
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель:
д-р техн. наук, Соколовский А.В.
Челябинск 2013
!
СОДЕРЖАНИЕ
Введение...................................................................................................................3
1. Анализ разработки угольных месторождений в условиях внешней
и внутренней среды.................................................................................................8
1.1. Тенденции в потреблении угля....................................................................8
1.2. Научно-методическая база исследований................................................19
1.3. Методическая основа диссертационного исследования.........................26
2. Теоретические основы повышения эффективности угольного разреза
в изменчивой среде................................................................................................44
2.1. Структура и показатели эффективности угольного разреза...................44
2.2. Закономерности влияния параметров горнотехнической системы
на эффективности угольного разреза...............................................................58
2.3. Виды резервов технологического развития действующего разреза......74
3. Методические основы резервирования для поддержания эффективности разреза в условиях изменчивой внешней среды....................91
3.1. Методические принципы резервирования в горнотехнической системе угольного разреза.................................................................................91
3.2. Способы формирования и использования резервов..............................100
3.3. Оценка эффективности резервирования
в горнотехнической системе...........................................................................112
4. Технологические схемы резервирования и практика их применения
на действующих разрезах...................................................................................126
4.1. Способы создания резервов на угольном разрезе.................................126
4.2. Практическое применение рекомендаций на разрезе «Заречный» ОАО «СУЭК-Кузбасс»....................................................................................142
4.3. Практическое применение рекомендаций на разрезе «Изыхский» ООО «СУЭК-Хакассия»..................................................................................150
Заключение...........................................................................................................157
Список литературы..............................................................................................160
Приложения.................................................................................172
ВВЕДЕНИЕ
Традиционные проектные технические и технологические решения по отработке угольных месторождений ориентированы на стабильный спрос на угольную продукцию и предусматривают длительные сроки работы с неизменными основными параметрами горнотехнической системы разреза. В последние десятилетия динамичность внешней среды - частота изменения цен на угольную продукцию и потребляемые ресурсы, контрактных условий, требований к качеству продукции - возросла в 2-5 раз, а технико-экономические показатели деятельности разреза, такие как расход материальных ресурсов на разработку, производительность оборудования и труда персонала, режим горных работ, не соответствуют быстро изменяющимся условиям функционирования. Это приводит к лишним затратам, высоким значениям упущенной выгоды, при этом задача обеспечения стабильной эффективности производства становится трудно решаемой.
Ситуация усугубляется тем, что в случае ухудшения конъюнктуры на рынках угольной продукции и потребляемых ресурсов недропользователь, как правило, принимает решение о разработке участков месторождения с благоприятными горно-геологическими условиями. Выборочная разработка месторождения в дальнейшем может привести либо к банкротству и закрытию предприятия, либо к функционированию с производственными и экономическими параметрами, худшими, чем предусмотрено проектом. Между тем ретроспективный анализ ситуации показывает, что существовали возможности обеспечения приемлемого уровня эффективности производства без последующего ухудшения технико-экономических показателей. Эти возможности могли быть реализованы при условии своевременного формирования производственных резервов. В этой связи актуальной задачей является методическая разработка способов и средств обеспечения заданного проектом уровня эффективности производства угольных разрезов в изменчивой внешней среде.
Цель работы - разработка способов и средств поддержания заданного уровня эффективности угольного разреза в условиях негативных изменений внешней среды.
Идея работы - поддержание заданного уровня эффективности угольного разреза в условиях негативных изменений внешней среды достигается путем регулирования режима и направлений горных работ при наличии рациональной структуры производственных резервов.
Основные задачи исследования:
1. Обобщение научных подходов и методической базы обоснования режима и направлений развития горных работ.
2. Установление параметров горнотехнической системы, оказывающих определяющее влияние на эффективность производства угольного разреза в краткосрочном и среднесрочном периодах.
3. Обоснование структуры производственных резервов угольного разреза, вовлекаемых в использование посредством изменения режима и направлений развития горных работ.
4. Разработка технологических схем ведения горных работ, обеспечивающих формирование и своевременное использование производственных резервов.
5. Разработка методических положений по поддержанию проектного уровня эффективности производства угольного разреза на основе изменения режима и направлений развития горных работ и апробация полученных результатов в условиях разрезов ООО «СУЭК-Хакассия» и ОАО «СУЭК-Кузбасс».
Научные положения, представленные к защите:
1. Влияние на уровень эффективности производства угольных разрезов негативных изменений цен на продукцию и потребляемые ресурсы, объемов спроса и повышения требований к качеству продукции в краткосрочном и среднесрочном периодах компенсируется своевременным и адекватным изменением технологических параметров горнотехнической системы: текущего
коэффициента вскрыши, качества угля, производительности основного оборудования и грузооборота.
2. Изменение параметров горнотехнической системы в краткосрочном и среднесрочном периодах достигается путем регулирования режима и направлений развития горных работ и обеспечивается созданием рациональной структуры производственных технических и технологических резервов. Достаточность резервов для обеспечения компенсационных возможностей угольного разреза целесообразно оценивать коэффициентом устойчивости, отражающим вид и величину негативных изменений внешней среды, влияние которых может быть минимизировано.
3. Технологические схемы ведения горных работ, предусматривающие создание дополнительных рабочих площадей и транспортных коммуникаций, подготовку технологически обособленных участков и внутренних отвальных емкостей, комплектование основного и резервного оборудования, обеспечивают формирование рациональной структуры комплекса производственных резервов и своевременное их использование посредством изменения режима и направлений развития горных работ.
Научная новизна:
1. Доказано, что в краткосрочном и среднесрочном периодах поддержание заданного уровня эффективности производства угольного разреза обеспечивается регулированием технологических параметров горнотехнической системы: текущего коэффициента вскрыши, качества угля, производительности основного оборудования и грузооборота, - возможности изменения которых формируются при создании соответствующих производственных резервов.
2. Обоснована рациональная структура производственных резервов, включающая: мощность и количество оборудования; дополнительные рабочие площади с подготовленными запасами угля высокого качества; технологически обособленные участки и фронты горных работ с благоприятными условиями отработки, обеспечивающие достижение проектных технико-экономических показателей работы угольного разреза.
3. Обосновано, что коэффициент устойчивости, отражающий вид и величину негативных изменений внешней среды, которые должны быть компенсированы посредством изменения параметров горнотехнической системы, целесообразно использовать в качестве критерия достаточности резервов для обеспечения компенсационных возможностей угольного разреза по поддержанию проектного уровня эффективности.
4. Разработаны методические положения по формированию технологических схем, позволяющих создавать производственные резервы и своевременно их использовать посредством изменения режима и направлений развития горных работ для поддержания проектного уровня эффективности угольного разреза.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается представительностью и надежностью исходных данных, соответствием полученных научных результатов фундаментальным положениям теории проектирования горнотехнических систем, достаточным объемом опытно-промышленных исследований и оценкой их результатов методами математической статистики, апробацией рекомендаций в промышленных условиях.
Практическая значимость работы состоит в разработке технологических схем и рациональной структуры резервов, обеспечивающих поддержание заданного уровня эффективности функционирования угольного разреза.
Методы исследования. В диссертации использовались статистические методы, факторный анализ, производственный эксперимент, обобщение передового отечественного и зарубежного опыта проектирования и эксплуатации угольных разрезов.
Личный вклад автора состоит в постановке задач исследования, обосновании методики разработки способов и средств поддержания заданного уровня эффективности угольного разреза в условиях изменчивой среды, определении рациональной структуры производственных резервов угольных разрезов, в разработке технологических схем, обеспечивающих формирование и своевременное использование этих резервов.
Апробация работы. Результаты исследований и основные научные положения работы докладывались на международных симпозиумах «Неделя горняка-2011, 2012, 2013» (Москва, 2011-2013), на международных конференциях «Открытые горные работы в XXI веке» (Красноярск, 2011), «Комбинированная геотехнология: масштабы добычи и качество сырья при комплексном освоении месторождений» (Магнитогорск, 2013), научных семинарах в Институте горного дела УрО РАН (Екатеринбург, 2010-2012), ОАО «НТЦ-НИИОГР» (Челябинск, 2010-2013), ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова» (Магнитогорск, 2013), научно-технических советах компаний ОАО «СУЭК», ООО «СУЭК-Хакасия», ОАО «СУЭК-Кузбасс».
1. АНАЛИЗ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ВНЕШНЕЙ И ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ
1.1. Тенденции в потреблении угля
Уголь является стратегически важным сырьем в энергетическом и индустриальном комплексах России и зарубежных стран. Стремительный рост металлургической и химической промышленности и увеличение потребления электроэнергии, особенно, в странах с высокой долей использования угля в структуре потребления первичной энергии, влечет за собой повышение роли угля в мире.
Уголь занимает одну из ведущих ролей в системе энергетической безопасности стран, не обладающих значительными запасами углеводородного сырья. За период 2000-2010гг. объем добычи угля в мире увеличился примерно на 58%, что вызвано значительным увеличением объема его потребления (Рисунок 1.1).
Мировое потребление угля*, млн.т** 4000 -
3500 -
3000 -
2500 -
2000 -
1500 -
1000 -
500 -
0 -
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Рисунок 1.1 - Потребление угля в мире (в нефтяном эквиваленте (TOE) [125|)
Основные мировые запасы угля сосредоточены в США, России, Китае, Австралии и Индии (Таблица 1.1). Таблица 1.1 - Рейтинг стран по запасам угля [63]
Страна Всего запасов, в том числе: каменного угля и антрацита бурого угля
млн.т % млн.т % млн.т %
США 247 27 112 23 135 31
Россия 157 17 49 10 108 25
Китай 114 13 62 13 52 12
Индия 93 10 90 19 3 1
Австралия 78 9 39 8 39 9
ЮАР 49 5 49 10 0 0
Украина 34 4 16 3 18 4
Казахстан 31 3 28 6 3 1
Прочие 106 12 34 7 72 17
ВСЕГО: 909 100 479 100 430 100
Россия является одним из крупнейших производителей угля. Сейчас она занимает пятое место среди угледобывающих держав мира и третье место, после Австралии и Индонезии, в международной торговле углем (Таблица 1.2).
Таблица 1.2 - Доля России и других стран мира в производстве угля [124-125]
Страна Добыча угля в мире, %
Китай 37,9
США 17,5
Индия 7,3
Австралия 6,3
Россия 5,1
Прочие 25,9
Технологическое состояние мировой энергетики и развитие угольной
промышленности свидетельствует о том, что в ближайшие 20 лет доля угля в
энергетике и соответственно его добыча, особенно энергетического направления использования, будет расти.
В перспективе до 2020г. внутренний спрос на уголь со стороны электроэнергетики может утроиться. Значительный рост прогнозных потребностей российской энергетики в российском угле - до 342 млн.т в 2020г. (по максимальному варианту), стимулируют угольщиков к наращиванию угледобычи более высокими темпами [117].
«Энергетическая стратегия России на период до 2020 года» предусматривает перевод электростанций с газа на угольное топливо. Эта инициатива правительства подвигла крупнейших российских производителей первичных энергоресурсов ОАО «СУЭК» и ОАО «Газпром» объявить о намерениях создания совместного предприятия. Это предприятие рассматривается как компания мирового масштаба на рынке угля и электроэнергии. Это является одним подтверждением стратегического значения отрасли. Правительство стремится изменить структуру топливного баланса в электроэнергетике - необходимо увеличить потребление угля и уменьшить долю газа [63, 117].
Многие эксперты оценивают потенциал роста угольный промышленности как высокий - по оптимистическому сценарию, потребность России в угольной продукции к 2020г. вырастет до 420-430 млн.т в год [63, 117].
Достижение таких показателей невозможно без решения ряда важнейших проблем - повышения инвестиционной привлекательности вложения в отечественную угольную промышленность значительных капитальных вложений, рост престижа труда горняка, развитие транспортной инфраструктуры, снижении нестабильности рыночной и правовой среды, в которой осуществляют свою деятельность угледобывающие предприятия и компании. Это, прежде всего, касается возможностей развития добычи угля в таких объемах в удаленных и малоосвоенных районах. Благоприятным фактором, способствующим развитию угольной отрасли, является прогнозируемое повышение внутренних цен на газ, под влиянием которого цены на энергетический уголь, по мнению экспертов, будут так же расти [9, 10, 16, 54].
46,336
Уровень добычи угля в России в 2010г. составил 323 млн.т, а в 2011г. увеличился на 4% и составил 336,3 млрд.т.
По итогам 2009г. в десятку наиболее крупных угледобывающих компаний в России вошли: Кузбассразрезуголь, СУЭК-Кузбасс, СУЭК-Красноярск, Южный Кузбасс, Востсибуголь, Распадская, Южкузбассуголь, Якутуголь,
Воркутауголь, СУЭК-Хакасия (Рисунок 1.2). млн. тонн
Кузбассразрезуголь СУЭК-Кузбасс СУЭК(Красноярск) Южный Кузбасс Востсибуголь Распадская Южкузбассуголь Якутуголь Воркутауголь СУЭК-Хакасия
О 5 10 15 ?0 ?5 30 35 40 45 50 Рисунок 1.2 - Наиболее крупные производители угля в России за 2009г. [37, 38]
Наиболее динамично после кризиса 2008 года развиваются, судя по абсолютному приросту, следующие российские компании: Мечел, Кузбассразрезуголь, Востсибуголь. ОАО «СУЭК» занимает 7-е место по абсолютному приросту объемов добычи (+1,26 млн.т). Основную долю дополнительных объемов внутри компании обеспечили предприятия Хакасии, Красноярского края и Бурятии [9, 37, 38].
В результате резкого возрастания спроса на мировом рынке энергоносителей регистрируются новые рекордные взлеты цен на сырье, и не только на нефть и газ, но теперь уже и на уголь (Рисунок 1.3).
$/т
160
Щена на европейском рынке —Среднее значениеза период
о?) о? ¿Р1 а4 о!- о?> о!" ^ а^ а^1 о? ^ л4 Л (V» ^ ^ ^ с^ о? ^ Л
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ гсР ^ ^ ^ ^ ^
Рисунок 1.3 - Динамика цен на энергетический уголь
Как видно из приведенного рисунка, при возрастании цены на уголь,
возросла в 5-10 раз амплитуда колебаний. Такая же ситуация наблюдается с ценами на потребляемые ресурсы, а так же с объемами спроса, который косвенно отражают месячные объемы добычи (Рисунок 1.4).
Объем добычи, тыс.т/мес.
350
300
250
200
150
100
Период устойчивого функционирования -. 1983-1989ГГ Амплитуда 15% Длительность 3 мес
Переходный приод 1990-1997 гг. Амплитуда 30% Длительность 4 мес
Период неустойчивого функционирования -1998-2004 гг Амплитуда 60%. Длительность 5 мес.
НЦН1и»11Ш»)МИЯ)г)П1И|1))В!1>Ш»)Н111Ни11Ц|)ШИИ1ШШ
шттпяпптт
183 10 5 12 7294 11 61
- Канзычаков, Сергей Васильевич
- кандидата технических наук
- Челябинск, 2013
- ВАК 25.00.22
- Обоснование технологии и направления развития горных работ для управления качеством угля на разрезах
- Обоснование технологии и комплексов оборудования для модернизируемых мощных буроугольных разрезов
- Структура и природа морфологической изменчивости угольных залежей Карагандинского бассейна
- Прогнозирование изменчивости свойств горного массива для управления комплексом буровзрывных работ
- Оценка и повышение эффективности технологии добычи угля на малых разрезах Севера