Перспективы развития добычи угля в Кузнецком бассейне

ЭКОНОМИКА

УДК 622.33

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДОБЫЧИ УГЛЯ В КУЗНЕЦКОМ

БАССЕЙНЕ

В.И. Ефимов, И.Б. Никулин, Г.Г. Рябов

Изложены основные принципы оценивания эколого-экономических перспектив развития добычи в Кузнецком бассейне. Обоснована целесообразность доработки оставшихся запасов коксующихся углей на ликвидируемых шахтах Кузбасса. Эколого-экономическую оценку целесообразности увеличения добычи коксующихся углей следует осуществлять посредством реализации экономико-математической модели для оптимизации развития добычи угля с целевой функцией, учитывающей размеры запасов угля, стоимость запасов, качественную характеристику угля, а также экологическую нагрузку на окружающую среду.

Ключевые слова: Кузнецкий угольный бассейн, экология, рентабельность, коксующийся уголь, металлургия, экономическая эффективность.

В результате осуществляемой реструктуризации угольной промышленности России и ликвидации нерентабельных угледобывающих предприятий произошла ликвидация шахт, добывающих особо ценные марки коксующихся углей, которые необходимы для получения высококачественного кокса для черной металлургии. Для получения кондиционного кокса важна оптимальная структура угольной шихты, однако она на сегодняшний день отличается по марочному составу используемых углей от оптимального состава. Анализ добычи углей для коксования по маркам и пропорциям содержания в угольной шихте даже на период до 2005 г. показывает, что отсутствовали ресурсы ценных марок коксующихся углей К, КО, ОС. Дефицит в коксовой шихте этих марок приводит к снижению качества металлургического кокса, увеличению его расхода в доменном производстве и снижению производительности доменных печей. Деформирование ресурсной базы добычи различных марок коксующихся углей и сокращения производства особо ценных коксующихся углей в условиях

ликвидации угольных шахт предопределили необходимость завоза (импорта) карагандинских углей до 2 млн т. Одновременно с этим в коксохимическом производстве пришлось использовать малопригодные коксующиеся угли марки СС, Т, что отрицательно повлияло на работу соответствующих отраслей промышленности (коксохимической, металлургической, машиностроительной и др.) [1-2].

Основная часть запасов особо ценных коксующихся углей сосредоточена в Кузнецком бассейне на действующих предприятиях, а также на ликвидируемых нерентабельных шахтах. Потребность коксохимических предприятий и металлургической отрасли в особо ценных марках коксующихся углей за последние годы возросла в два раза и достигла в 2003 г. 6,7млн т. Удовлетворение внутренней потребности в особо ценных марках коксующихся углей осуществлялось в основном за счет сокращения экспорта поставок российских углей с 2,7 до 0,8 млн т в 2003 г. Для покрытия дефицита потребности в особо ценных марках коксующихся углей был прирост их добычи на действующих и вновь вводимых предприятиях, а также при доработке оставшихся запасов углей на ликвидируемых шахтах. Однако проблема доработки оставшихся запасов связана не только с возможностью наращивания добычи, но и с повышением нагрузки на окружающую среду. Так, в пределах земельного отвода ликвидируемой шахты «Северный Маганак» нарушенность земельных площадей составляет 108,97 га, которые не будут рекультивированы до полной отработки запасов. Объем выбросов вредных веществ в атмосферу при возобновлении работы шахты увеличится в 4 раза и составит 298,5 т/год.

Современные условия добычи коксующихся углей в Кузбассе и производства высококачественного кокса для черной металлургии с учетом создания оптимальной угольной шихты на перспективу с целью покрытия дефицитности экономики России, увеличения экспорта и ликвидации импорта требуют проведения эколого-экономического обоснования выбора варианта увеличения добычи, направленного на изыскание возможностей расширения добычи на действующих предприятиях, ввода новых мощностей добычи угля на месторождениях Кузбасса и доработки оставшихся запасов коксующихся углей на ликвидируемых шахтах.

Запасы коксующихся углей России составляют 40 млрд т, из них особо ценных марок углей - 20 млрд т., в том числе марок «К» - 260 млн т. Запасы промышленных категорий коксующихся углей сосредоточены в основном на глубоких горизонтах, они требуют дополнительного геологического изучения и значительных капитальных затрат на их освоение. Средняя обеспеченность шахт запасами коксующихся углей составляет 13 лет. Основная часть запасов коксующихся углей сосредоточена в Кузнецком бассейне на действующих предприятиях, а также на ликвидируемых нерентабельных шахтах [3-4].

Потребление угля на металлургических заводах России увеличилось за период 1998-2003 гг. на 11,7 млн т, (с 32,4 до 44,1 млн т) или в 1,36 раза. Однако почти в два раза выросло потребление углей марки К (в основном концентрата) на КХЗ России: с 3,5 до 6,7 млн т. Причем ресурсы для увеличения внутреннего потребления марки «К» были изысканы в основном только за счет сокращения экспортных поставок этой марки. Добыча коксующихся углей возросла с 74,3 млн т в 2003 г. до 83,5 млн т к 2010 г., при этом марки угля «К» - с 8,0 до 12,0 млн т. Имевшийся избыток углей для коксования направлялся на экспорт, объемы которого без всякого ущерба для металлургов выросли с 10,3 млн т в 2003 г. до 14 млн т в 2005 г. и 17,3 млн т в 2010 г.

В период до 2005 года имел место незначительный прирост объемов добычи углей дефицитных марок «К», «КО», «ОС». В Кузбассе на действующих угледобывающих предприятиях в 2004 году был прирост объемов добычи коксующихся углей марок «К»; «КО», «ОС» на 1 млн т (УК «Кузбассуголь» - 0,3 млн т, УК «Прокопьевскуголь» - 0,5 млн т, УК «Южный Кузбасс» - 0,2 млн т). С вводом в эксплуатацию новых шахт прирост добычи в 2005 г. составил 2,4 млн т в год за счет строительства шахт «Томусинская» № 5-6 и «Владимировская».

В соответствии с прогнозом экономического развития черной металлургии ее потребности в коксе на период до 2010 г. определились в размере 36 млн т в сравнении с 33,2 млн т в 2003 г. Дефицит особо ценных марок угля «К» возрос с 0,6 до 1,4 млн т к 2010 г. и мог быть покрыт за счет доработки оставшихся коксующихся запасов ликвидируемых шахт. Освоение новых или расширение действующих предприятий не всегда целесообразно с точки зрения эффективности их развития, не принимая во внимания целесообразность доработки уникальных запасов углей ликвидируемых шахт. Определяющим критерием развития добычи коксующихся углей выступает эколого-экономический потенциал, определяющий рентабельность запасов, экологический ущерб, эффективность производственной деятельности, размер экспорта [5]. Рентабельность доработки оставшихся запасов при закрытии угольных шахт R определяется по формуле

R = зщ-(Э+Н) Э(1+% - ¿У '

где ? - период прогноза ? = 1,2,3......п, год; З - оставшиеся запасы на шахтах, т; Ц - цена единицы продукции их освоения, руб/т; Э - суммарные затраты, необходимые для их доработки, руб; ] - удельный коэффициент качества коксующихся углей в цене продукции, ед.; (1+ен - ¡/ - коэффициент дисконтирования; ен - нормативная процентная ставка; / - уровень инфляции, %; Н - налоги на прибыль, руб.; I - индекс шахты.

Возникающая экологическая нагрузка на окружающую среду определяется как интегральный показатель воздействия. Расчет экологической

нагрузки на окружающую среду ликвидируемых шахт по различным элементам ее воздействия (загрязнение водных ресурсов и воздушной среды, нарушенность почвенного слоя, накопления твердых отходов производства) производится путем определения относительных коэффициентов на основе соотношения объемов загрязнения ликвидируемых шахт к показателям объемов загрязнения действующих предприятий. Коэффициент загрязнения водных ресурсов Кв.р. определяется по формуле

V

ту __и.ш.в /'ОЧ

К- - V б •

с.ш.в с.сб.в

где Vи.ш.в - объем сброса шахтной воды после затопления горных выработок и восстановления исходного уровня подземных вод, м /сут; Vс.ш.в - объем сброса шахтных вод на рельеф при работе шахты, м /сут; Vс.сб.в - объем сброса сточно-бытовых вод при работе шахты, м /сут.

Коэффициент загрязнения воздушной среды за счет выброса в атмосферу вредных веществ Кв.с определяется по формуле

V л

Кв.с- ,

в.в

где Vв.вл- объем выбросов вредных веществ в атмосферу, оставшимися после ликвидации шахты объектами, т/год; Vв.в - объем выбросов вредных веществ в атмосферу действующими объектами шахты в период ее функционирования, т/год.

Коэффициент нарушенности земельных ресурсов в пределах земельного отвода шахты Кз.р определяется по следующей формуле:

е _ е

Кзр - ,

где 8н.з - площадь нарушенных земель в пределах земельного отвода шахты, га; 8р.з - площадь земель, подлежащих рекультивации при ликвидации шахты, га; 8з.о - площадь территории шахты в пределах земельного отво-да,га.

Коэффициент загрязнения территории шахты твердыми отходами производства Ко.п. определяется по следующей формуле:

Рк

Коп —-к-,

Р + Р + Р

пр зола ил

где Рк - масса отходов от работающих после ликвидации шахты объектов, т/год; Рпр - масса породы, выдаваемой на поверхность от проходки горных выработок, т/год; Рзола - масса отходов котельного производства в период функционирования шахты, т/год; Рил - масса отходов от работы очистных сооружений, т/год.

Учитывая, что абсолютные значения экологических показателей, характеризующих последствия функционирования шахты и ее ликвидации

из-за их разнонаправленности невозможно объединить, оценку эффективности природоохранных мер предложено осуществлять на основе интегрального критерия экологического воздействия действующих и ликвидируемых шахт, который численно равен сумме относительных величин, характеризующих то или иное последствие с учетом значимости изменения экосистемы КЭ,

Кэ = а Кв.р + а Квх + аз К3.р + а4 Ко.п,

где аь а2, а3, а4 - коэффициенты значимости экосистемы, зависящей от ценности земельных и водных ресурсов, уровней нагрузки на окружающую среду в районе работы шахты.

Определение экономической эффективности отработки запасов сводится к разделению запасов каждого шахтопласта на однородные блоки и определению для них, с одной стороны, потребительской ценности (оптовой цены) и объемов добываемого из этого блока угля (промышленные запасы), а, с другой стороны, - удельных затрат на вскрытие и подготовку (капитальные затраты) и на отработку запасов (эксплуатационные затраты). Эколого-экономическое обоснование выбора варианта увеличения добычи угля осуществляется на основе учета рентабельности дорабатываемых запасов углей и возникающих дополнительных экологических последствий. Определяющим уровнем целесообразности доработки оставшихся запасов выступает эколого-экономический критерий Т(.

1 = R - Кэ ,

где R - рентабельность доработки оставшихся запасов при ликвидации угольных шахт; КЭ - интегральный критерий оценки экологического воздействия действующих и ликвидируемых шахт.

Эколого-экономический показатель оценки целесообразности доработки оставшихся запасов коксующихся углей позволит предопределить возможности доработки этих углей по предприятиям с учетом потребности экономики России в коксующихся углях на перспективу при одновременном снижении импорта и увеличения экспорта отдельных марок коксующихся углей с учетом развития действующих предприятий и вновь освоенных. Целевая функция реализации экономико-математической модели оптимизации развития добычи имеет следующий вид:

Т _ ЗЦ]-(Э + Н) к

1 _ V ол ,-V -КЭ  тах

Ь Э(1 + ^ - О

t

Максимум целевой функции определяют приследующих ограничениях:

0 < ^¡-^ + Н) - Кэ < 1, КЭ > 0, ЗЦ]> Э + Н ,

Ь Э

t

где ] - удельный коэффициент качества коксующихся углей в цене про-

дукции; Н - налоги на прибыль, руб.; З - оставшиеся запасы на шахтах, т; Ц- цена единицы продукции ее освоения, руб./т; Э - суммарные затраты, необходимые для их доработки, руб.

На основании предложенного механизма выбора варианта развития добычи угля и технико-экономического обоснования целесообразности доработки оставшихся запасов коксующихся углей на ликвидируемых шахтах к разработке были приняты восемь шахт из 18: «Бирюлинская», «Байдаевская», «Нагорная», «Северный Маганак», им. Калинина, «Тай-бинская», «Северная» и «Наградная». Остальные шахты признаны непригодными для дальнейшей разработки. Причинами являются незначительность запасов, деконцентрация их на различных участках угольных пластов, а также неблагоприятные горно-геологические условия (маломощные пласты, углы залегания свыше 35о). На основе эколого-экономической оценки целесообразность доработки запасов возможна на шахтах «Бирюлинская», «Байдаевская», «Северный Маганак», им. Калинина, где эколого-экономический критерий имеет положительное значение.

Себестоимость добычи углей по рассматриваемым шахтам изменялась в пределах 336-343 руб./т при отпускной цене на товарную угольную продукцию в размере 500 руб./т. Издержки производства на действующих предприятиях и вновь строящихся составляли 400 руб./т. Реализация программы развития добычи коксующихся углей в Кузбассе позволила ликвидировать дефицит в особо ценных коксующихся углях, повысить качество шихты для коксохимического производства и обеспечить увеличения экспорта коксующихся углей к 2010 г. до 17,3 млн т, против 10,3 млн т в 2003г., а также ликвидировать импортные поставки коксующихся углей. Общий эколого-экономический эффект от увеличения добычи угля за счет освоения оставшихся запасов особо ценных марок коксующихся углей на ликвидируемых шахтах с учетом расширения добычи угля на действующих и вновь вводимых предприятиях оценивается в пределах 144 млн руб. в год.

Рекомендуемый вариант увеличения добычи коксующихся углей в Кузнецком бассейне предусматривал прирост их добычи к 2010 г. до 8,9 млн т, а особо ценных марок коксующихся углей до 5,4 млн т.

Таким образом, на основе выполненных исследований осуществлено решение актуальной научно-практической задачи по эколого-экономическому обоснованию возможности увеличения добычи особо ценных марок коксующихся углей в Кузбассе за счет расширения мощности действующих предприятий, вновь вводимых мощностей и возможности доработки запасов на ликвидируемых шахтах, что позволяет ликвидировать дефицит потребности черной металлургии в этих марках угля и повысить качество производства кокса.

Основные выводы и рекомендации выполненных исследований заключаются в следующем.

1. На основе анализа разработанной программы развития добычи кузнецких коксующихся углей и установленной потребности их в экономике России определен дефицит в добыче отдельных особо ценных марок углей, который возможно покрыть за счет расширения их добычи на действующих предприятиях, нового строительства, а также доработки оставшихся запасов коксующихся углей на ликвидируемых шахтах.

2. Обоснование целесообразности доработки оставшихся запасов коксующихся углей на ликвидируемых шахтах Кузбасса необходимо осуществлять на основе многокритериальной оценки рентабельности добычи оставшихся запасов углей ликвидируемых шахт, возникающей экологической нагрузки на окружающую среду, а также технико-экономических показателей работы шахт с учетом потребительского спроса на коксующиеся угли различных марок.

3. Эколого-экономическую оценку целесообразности увеличения добычи коксующихся углей следует осуществлять посредством реализации экономико-математической модели оптимизации развития добычи угля с оптимизирующей функцией, учитывающей размеры запасов угля, цену запасов, качественную характеристику угля, а также размер экологической нагрузки на окружающую среду по различным элементам ее воздействия.

4. Механизм выбора варианта увеличения добычи угля формируется на основе изучения экологических, экономических и рыночных показателей и достижения на этой основе максимального эколого-экономического эффекта.

5. Разработанный вариант увеличения добычи кузнецких коксующихся углей за счет расширения мощности действующих предприятий, нового строительства, а также доработка оставшихся запасов угля на ликвидируемых шахтах позволяет ликвидировать дефицит потребности черной металлургии в особо ценных марках коксующихся углей, увеличить экспорт углей до 17,3 млн т (против 10,3 млн т 2003 г.).

6. Себестоимость добычи по дорабатываемым запасам угля на шахтах составила 339,5 руб./т при оптовой цене на угольную продукцию 500 руб./т, а себестоимость добычи на действующих предприятиях и вновь вводимых определена в размере 400 руб./т. Эколого-экономический эффект за счет доработки оставшихся запасов с учетом расширения добычи угля на действующих предприятиях и нового их строительства оценивается в пределах 144 млн руб. в год.

Список литературы

1. Гридин В.Г. Прогноз производства и потребления коксующихся

углей в России на период до 2010 года: сб. науч. тр. М.: МГГУ, 2003. С.17-22

2. Качурин Н.М., Ефимов В.И., Воробьев С.А. Методика прогнозирования экологических последствий подземной добычи угля в России// Горный журнал. 2014. №9. С. 138-142.

3. Качурин Н.М., Воробьев С. А., Факторович В.В. Теоретические положения и модели воздействия на окружающую среду подземной добычи полезных ископаемых// Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2013. Вып. 3. С.126 - 134.

4. Гридин В.Г. Оценка остаточных запасов коксующихся углей ликвидируемых шахт ОАО «Кузбассуголь»: сб. науч. тр. М.: МГГУ, 2003. С.23-28.

5. Ефимов В.И., Гридин В.Г., Поляков В.В. Методика эколого-экономической оценки целесообразности доработки оставшихся запасов угля закрываемых шахт: сб. науч. тр. М.: МГГУ, 2004. С. 42-48.

Ефимов Виктор Иванович, д-р техн. наук, проф., Discovery2089 agmail.com, Россия, Москва, НИТУ МИСиС,

Никулин Иван Борисович, асп., ecology@tsu.tula.ru , Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Рябов Геннадий Гаврилович, д-р техн. наук, проф., ecology@tsu.tula.ru , Россия, Тула, Тульский государственный университет

PERSPECTIVES OF MINING DEVELOPMENT IN KUZNETCK BASIN V.I. Efimov, I.B. Nikulin, G.G. Riybov

Basic principals of evaluating environmental-economical perspectives of mining development in Kuznetck Basin were recited. Practicability of retreating residual reserves of coking coal at the liquidated mines of Kuznetck Basin was substantiated. Environmental-economical evaluation of increasing mining coking coal reasonability have to be done with using economical-mathematical model for optimizing mining coal development with objective function, which taking account coal reserves, cost of coal reserves, quality of the coal and anthropogenic upon environment.

Key words: Kuznetck Basin, ecology, profitability, coking coal, metallurgy, economical efficiency.

Efimov Victor Ivanovich, Doctor of Science, Full Professor, Discovery2089 a gmail.com, Russia, Moscow, National Research Technological University "MISiS",

Nikulin Ivan Borisovich, postgraduate, ecology@tsu.tula.ru , Russia, Tula, Tula State University,

Ryabov Gennadiy Gavrilovich, Doctor of Technical Sciences, Full Professor, gali-na_stas@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University