Потенциальные возможности многоцелевого использования подземного пространства угольных шахт

С.А. Ярунин, проф., д.т.н.

И.М. Закоршменный, доц., к.т.н.

В.Ю. Максимов, горный инженер

Московский государственный горный институт

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

многоцелевого использования подземного

ПРОСТРАНСТВА УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Разрабатываемые в настоящее время ТЭО закрытия ряда неперспективных шахт России предусматривают только частичное использование зданий и сооружений на поверхности шахты и полную ликвидацию всего подземного комплекса горных выработок с извлечением крепи и оборудования.

Известно: что стоимость горных выработок составляет 50-70% от основных производственных фондов, от 10 до 25% этих фондов приходится на оборудование, которое после извлечения обычно не реализуется, т е. в результате традиционных решений большая часть производственных фондов теряется невозвратно. При полной ликвидации шахты запасы; оставшиеся в пределах горного отвода, практически не подлежат эксплуатации в последующем.

Анализ ТЭО на закрытие шахт показывает, что большая часть материальных затрат на ликвидацию шахты (без учета указанных выше потерь) идет не на ликвидацию шахты как предприятия, а на переквалификацию трудящихся, на выдачу единовременных пособий при расчете пенсионеров, на создание новых рабочих мест и на социальную защиту потерявших рабочие места трудящихся (до 85% от всех средств на закрытие шахты). Несмотря на это, в регионах с закрываемыми шахтами возникает высокая социальная напряженность вследствие сложностей переквалификации, отсутствия вблизи закрываемой шахты альтернативных предприятий и т.п.

Имеющийся отечественный опыт использования подземного пространства шахт под теплицы, склады, для нужд гражданской обороны является отрицательным. Это связано с тем, что в этих условиях используются выработки и камеры только околоствольных дворов, а поддерживать приходится все основные службы шахты (подъем, транспорт, вентиляцию, водоотлив), что приводит к непроизводительным затратам.

В случае же полезного использования большей части подземного пространства появляются хорошие перспективы экономически оправданной перепрофилизации шахты с сохранением основных элементов ее горного хозяйства и созданием новых рабочих мест.

Одним из возможных путей использования подземного пространства шахты является размещение в нем мелкофракционных шлаков (МФШ) от термического обезвреживания твердых бытовых отходов (ТБО). Объем выработок на момент погашения шахты составляет для условий Донбасса 600-800 тыс.м3 , что при переработке до 100 т ТБО в сутки ограничивает срок работы шахты как коммунального предприятия до 5*10 лет. для увеличения срока службы перепрофилированной шахты необходимо извлечение целиков между капитальными выработками, что обеспечивает возможность использования подзем но го пространства до 80-100 лет. Объектами исследования были шахты “Смирновская”

(АО “Тулауголь”), им. С.М.Кирова и “Горняцкая-Восточная” (АО “Ростов-уголь”). На первом этапе была выполнена оценка горнотехнических, гидрогеологических условий, показавшая принципиальную возможность использования подземного пространства для размещения нетоксичных материалов.

Закладка в выработки непеработан-ных ТБО исключается не только по экологическим соображениям, но и по технологическим, т.к. подъемно-транспортное оборудование шахты не предназначено для перемещения влажных неотсортированных материалов. В связи с этим технологическая схема переоборудования шахты предусматривает прием и термическую переработку ТБО на поверхности с использованием здания котельной и минимальное переоборудование транспортных сетей шахты.

Термическая переработка ТБО обеспечивает полное удаление органики. При этом образуется около 30% мелкофракционных шлаков (МФШ), по свойствам близких к мелкокусковым горным породам, и до 5% зольного остатка.

Известно, что МФШ и зола мусоросжигательных заводов относится к минимальному классу по токсичности и без ограничений складируется на городских полигонах (свалках).

Производительность термопечи в 100 т ТБО в сутки обеспечивает полную ликвидацию отходов, накапливаемых жителями населенных пунктов совместно с их инфраструктурой (рынки, общественные здания и др.) общей численностью 150 тыс. человек.

Изучение ситуации вокруг рассматриваемых шахт в радиусе до 30 км показало, что производство ТБО здесь превышает принятую производительность. Наиболее сложными вопросами экологической оценки технологии являются газоочистка после термического обезвреживания ТБО и нали-

чие в шлаках и золе солей тяжелых металлов и диоксидов.

Экологическая оценка проводилась с использованием данных работы Московского мусоросжигательного завода № 3, датской фирмы “Боланд’7 и др. Расчеты показали, что при использовании дымовых труб шахтных котельных и простейшей газоочистки, отходящие газы имеют максимальные приземные концентрации по элементам (СОг, окислы азота и др.) значительно ниже ПДК, при этом производительность может быть значительно (до 10-15 раз) увеличена по сравнению с базовой, Аналогичные работы проведены по солям тяжелых металлов и диоксидам. Показано, что их возможные концентрации ниже ПДК на 2-3 порядка ниже. Для более надежной возможности технологическая схема предусматривает использование установки конструкции Обнинского ФТИ, при которой исключается образование диоксидов и обеспечивается дифференцирование утилизации тяжелых металлов. Кроме того, имеется возможность получения и реализации за счет теплообмена тепловой и электрической энергии для бытовых нужд.

При экономической оценке, выполненной для условия шахты им. С.М.Кирова АО “Ростовуголь”, рассматривались три технологические схемы: вариант I - включает прием, термическую переработку твердых отходов, утилизацию и реализацию тепловой, электрической энергии, металлов и последующее размещение в горных выработках твердых продуктов сжигания отходов; вариант II - включает прием, термическую обработку твердых отходов, утилизацию только тепловой энергии и размещения твердых продуктов сжигания в горных выработках; вариант III - только прием и размещение твердых продуктов сжигания отходов сторонних организаций.

При проектируемой производительности мусоросжигательной установки ожидается годовой выход лома черных метал-

лов - 755 т и лома цветных металлов - 153 т. Возможна рекуперация тепловой (23-25 Гкал/ч) и электрической (5410 кВт*ч) энергии.

Анализ полученных результатов при сравнении трех вариантов показал, что использование горных выработок для размещения твердых отходов по варианту I наиболее эффективно. Во II варианте только

при рекуперации тепловой энергии эффективность снижается, но остается на приемлемом уровне. Если утилизация и рекуперация полезных компонентов не осуществляется, то при существующих тарифах использование горных выработок для размещения твердых отходов с термической обработкой становятся убыточным (вариант III). Результаты расчетов сведены в табл. I.

Таблица 1

Показатели Использование горных выработок для размещения твердых отходов

Варианты

I II III

Валовой доход, тыс. руб./год 19376,3 7169,35 1368,75

Капитальные затраты, млн руб./год 669,6 660,6 249,6

Эксплуатационные затраты, млн руб. /год 4099,2 4099,6 3470,2

Налоги и отчисления, млн руб./год 7494,6 2014,28 639,1

Чистая экономическая прибыль, млн руб./год 7112,9 386,3 -2989,5

Эколого-экономический ущерб, млн руб ./год:

всего 669,4 669,4 559,4

в том числе:

атмосфере 120,0 120,0 10,0

водным объектам 510,2 510,2 510,2

земным ресурсам 39,2 39,2 39,2

Народнохозяйственный эколого-экономический эффект, млн руб./год 18706,9 6499,95 809,35

Суммарный экономический эффект от применения варианта I по критерию чистой экономической прибыли с учетом коэффициента дисконтирования составляет по шахте им. Кирова в течение 30 лет -867,2 млрд руб.

Расчет эксплуатационных затрат на реализацию мероприятий по размещению МФШ по статье “Заработная плата” выполнен на начальный период работы. Расчет выполнен по расстановке рабочих по рабочим местам и предполагаемому штату ИТР и обслуживающего персонала.

Переход закрывающейся шахты на складирование МФШ в ее подземном про-

странстве приводит к сохранению около 100 рабочих мест с сохранением имеющейся квалификации персонала и до 200-250 рабочих мест на поверхности при развитии стройцеха по изготовлению шлаков для дорожных покрытий и т.п.

Такой подход в значительной степени решает задачи использования оставленных запасов, использования основных фондов шахты, трудоустройства персонала закрываемых шахт, повышения экологической чистоты шахтерских регионов и, по нашему мнению, должен прорабатывается при составлении ТЭО на закрытие шахт.

© С.А. Ярунин, И.М. Закоршменный, В.Ю. Максимов