автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Разработка технологических решений подземного сжигания углей при закрытии неперспективных шахт

/• Ой- в / О у /9 7 /)

..•• / . "'/ ""/ 1.У / /V - <•-/ "7 '/ / /

# ^ ^ / / / С**"

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

УДК 622.278

САВЕЛЬЕВ ВАЛЕНТИН МИХАИЛОВИЧ

■■ *

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

ПОДЗЕМНОГО СЖИГАНИЯ УГЛЕЙ ПРИ ЗАКРЫТИИ НЕПЕРСПЕКТИВНЫХ ШАХТ

Специальность 05.15.02 - "Подземная разработка месторождений

полезных ископаемых"

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................................................................................4

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА............................................................................................8

1.1. Программа реструктуризации угольной отрасли России..............8

1.2. Программа реструктуризации угольных предприятий ОАО "Ростоппром"......................................................................................................................................................16

1.3. Анализ опыта подземного сжигания запасов, оставленных в недрах земли...............................................................................................................23

1.4. Задачи и методы исследования................................................................................................36

Выводы............................................................................................................................................................................37

2. ОБОСНОВАНИЕ ПРИЧИН ЗАКРЫТИЯ ШАХТ КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕСИИ.................................г.!......:...,..........................................................38

с »

2.1. Объект исследования................................................................ 38

2.2. Анализ производственно-хозяйственной деятельности предприятия ...................................................................................... 59

2.3. Обоснование причин ликвидации предприятия ..................... 65

Выводы..................................................................................... 86

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ

ПОСЛЕДСТВИЯ ЛИКВИДАЦИИ ГП "КАРАЧАЕВСКОЕ

ШАХТОУПРАВЛЕНИЕ"................................................................ 88

3.1. Порядок ликвидации и использования основных фондов предприятия............................................................................. 88

3.2. Социально-экономические последствия ................................. 105

Выводы...................................................................................... 118

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УЧАСТКОВ

ПОДЗЕМНОГО СЖИГАНИЯ ВЕСЬМА ТОНКИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ.............................................................................. 120

4.1. Разработка технических предложений по подготовке участка ПСУ............................................................................. 120

4.2. Обоснование и разработка технологической схемы дожигания запасов весьма тонких пластов......................................... 132

4.3. Расчет параметров участка ПСУ с учетом потребителей ............146

4.4. Расчет экономической эффективности подземного сжигания

оставленных запасов................................................................................................................................165

Выводы..........................................................................................................................................................................177

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..............................................................................................................................................................179

ЛИТЕРАТУРА..................................................................................................................................................................182

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Угольная промышленность России находится в периоде ее реструктуризации, вызванной переходом в рыночную экономику. Нормативными документами предусматривается закрытие значительного количества нерентабельных шахт и разрезов, что влечет за собой высвобождение трудящихся, потери запасов в недрах, усложнение функционирования хозяйства шахтерских городов и поселков и другие негативные последствия.

В русло реструктуризации попадают также шахты и разрезы местной топливной промышленности, которые изначально строились в основном в глубинных регионах, не имеющих альтернативного топлива.

Программой реструктуризации местной топливной промышленности в рамках ОАО «Ростоппром», в частности, предусмотрено закрытие шахт Северного Кавказа. Однако в Карачаево-Черкесии нет других источников энергии, поэтому необходимо рассмотреть возможные варианты традиционной угледобычи по закрываемым предприятиям, а при отрицательных итогах также и нетрадиционные решения. Последние направлены на обеспечение теплом местного населения.

В этой связи научно обоснованный и разработанный в диссертации комплекс технологических решений подземного сжигания тонких угольных пластов, направленный на обеспечение теплоэнергетических потребностей регионов при закрытии в них неперспективных угольных шахт, весьма актуален. Он имеет существенное значение для местной топливной промышленности, так как обеспечивает более полное использование основных фондов закрываемых предприятий и снижение социальной напряженности в регионе.

Целью работы является разработка нетрадиционных технологических решений подземного сжигания оставленных при закрытии неперспективных шахт подготовленных запасов угля дня обеспечения потребителей тепловой энергией.

Основная идея работы состоит в том, что запасы на закрытых угольных шахтах в регионах, не имеющих других видов топлива, должны преобра-

зовываться в тепловую энергию с использованием в качестве тягодутьевого оборудования турбореактивных авиационных двигателей и повышения эффективности процесса за счет дожигания горючих газов в продуктах подземного сжигания угля.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:

1. Особенностью процесса закрытия неперспективных угольных предприятий местной топливной промышленности является сокращение затрат и численности высвобождаемых рабочих при сохранении видов технических работ по их ликвидации.

2. При отсутствии вариантов безубыточной работы шахты в районах, не имеющих альтернативного вида топлива, в ТЭО закрытия обязательна проработка вопроса о выемке подготовленных запасов нетрадиционными технологиями с обеспечением теплоснабжения потребителей.

3. Основные недостатки технологии подземного сжигания угля в значительной степени устраняются использованием в качестве тягодутьевого оборудования турбогенераторных эжекционных установок.

4. Объем получаемой тепловой энергии может быть увеличен на 30-50% за счет дожигания горючих компонентов в продуктах подземного сжигания угля в камере смешения эжекционной установки.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

использованием представительного объема статистической информации по всем угольным предприятиям ОАО «Ростоппром», корректным использованием современного математического аппарата теории принятия решений и термодинамики, включением основных выводов и рекомендаций в нормативные документы.

Научное значение работы заключается в обосновании параметров подземного сжигания тонких угольных пластов на базе турбогенераторной эжек-

ционной установки в условиях реструктуризации местной топливной промышленности.

Практическое значение работы состоит в:

разработке мероприятий по реструктуризации местной угледобывающей промышленности;

выявлении технической возможности и экономической целесообразности перехода в районах без альтернативного твердого топлива к получению энергии нетрадиционными способами из оставленных при закрытии неперспективных угледобывающих предприятий запасов;

расчете параметров технологии подземного сжигания тонких угольных пластов с использованием эжекционной установки, обеспечивающих стабильное снабжение тепловой энергией потребителей;

обеспечении возможности дожигания горючих газов в составе продуктов подземного сжигания углей, позволяющих повысить количество извлекаемой тепловой энергии и экологическую чистоту процесса.

Реализация работы. Разработанные в диссертации мероприятия по реструктуризации местной угледобывающей промышленности вошли в «Подпрограмму реструктуризации угольных предприятий ОАО «Рос-топпром».

Варианты возможного развития ГП «Карачаевское шахтоуправление» использованы при составлении АО «Кузбассгипрошахт» «Технико-экономического обоснования ликвидации шахтоуправления «Карачаевское» (шахты №25 и №32)», том 1.

Предложенные в диссертации параметры подземного сжигания тонких угольных пластов переданы МГГУ и реализованы в проектах экспериментальных участков ПСУ на закрывающихся угольных предприятиях АО «Шахтуголь».

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на технических советах ОАО «Ростоппром» (1994-1998 гг.), на семинарах симпозиума «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 1997-1998 гг.).

Публикации. По теме диссертации автором опубликованы 1 монография, 1 научная статья, получен 1 патент на изобретение.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 99 наименований и содержит 23 рисунков, 40 таблиц.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 1.1. Программа реструктуризации угольной отрасли России

"Концепция реструктуризации российской угольной промышленности" [1], разработанная в 1993-94 гг., учитывала отечественный и мировой опыт в части общетеоретических предложений, методологии и практики реструктуризации отрасли в Германии, Великобритании и др. странах [2-39].

Указанная концепция реализована в "Основных направлениях реструктуризации угольной промышленности России" [40,41], разработанных компанией "Росуголь" совместно с Минэкономики России с учетом предложений других министерств и ведомств России и утвержденных Правительством РФ в июле 1995 г.

Под реструктуризацией угольной промышленности понимается комплекс взаимосвязанных мероприятий, направленных на преобразование производственной и организационной структур отрасли в целях повышения ее эффективности и решения сопряженных социально-экономических проблем с одновременной адаптацией отрасли к рыночным отношениям [40].

Основные цели реструктуризации угольной промышленности России

[40, 41]:

- формирование конкурентоспособных угольных предприятий с перспективой самофинансирования;

- обеспечение социальной защищенности работников отрасли и высвобождаемых трудящихся;

- последовательное снижение господдержки предприятий отрасли;

- социально-экономическое и экологическое оздоровление и обеспечение социальной стабильности в угледобывающих районах.

Основополагающие принципы реструктуризации отрасли:

- удовлетворение потребительского спроса на угольную продукцию в условиях свободных цен и конкуренции между производителями на рынке первичных энергоресурсов;

- создание и сохранение резерва высокоэффективных мощностей по добыче угля;

повышение конкурентоспособности угля через снижение производственных затрат и повышение качества продцкции.

Эти принципы определяют направления реструктуризации угольной промышленности, формирующие в итоге конкурентоспособную среду и обеспечение перспектив развития российского угольного рынка в условиях открытости экономики.

Основные направления реструктуризации отрасли в сфере производства:

- создание прибыльного производства на базе перспективных и стабильно работающих предприятий;

- ликвидация убыточных неперспективных предприятий.

Первое направление предусматривает ведение горных работ только в благоприятных условиях, улучшение потребительских свойств продукции; снижение издержек по всем звеньям производства; опережающее развитие открытых горных работ; техническое перевооружение перспективных предприятий и др.мероприятия.

Финансирование работ по второму направлению производится за счет бюджета, выручки от продажи части активов ликвидируемых предприятий и ряда других, менее значимых источников.

Указанные средства идут на технические мероприятия по ликвидации предприятий и социальную защиту высвобождаемых работников.

При этом предусматривается конкурсный механизм финансирования проектов ликвидации неперспективных убыточных предприятий отрасли.

Основные направления реструктуризации отрасли в социальной сфере и экологии: социальная защита высвобождаемых работников; охрана труда; повышение квалификации и переобучение работников; совершенствование социальной инфрастурктуры.

Известно, что по геологическим ресурсам на долю России приходится 35,9% от мировых, а по разведанным запасам - 12% (после США - 26,4% и Китая - 16,1%).

Россия располагает углями всех видов - от бурых до антрацитов и ее сырьевая база весьма благоприятна в отношении ее промышленного освоения.

Однако, распределение ресурсов и разведанных запасов углей по территории крайне неравномерное. Основная часть балансовых запасов энергетических и коксующихся углей (соответственно 41% и 71%) находятся в Западной Сибири. На территории России имеется целый ряд регионов, где практически нет разведанных запасов твердого топлива (Дальний Восток, европейская часть России).

До 1988 г. происходило постоянное наращивание объема добычи угля (1988 г. - 425,4 млн.т). После этого периода идет постоянное снижение объемов добычи как при подземном, так и при открытом способах при росте доли открытых работ до 56,9% в 1994 г.

Шахтный и карьерный фонд компании "Росуголь" к началу 1995 г. имел 295 предприятий по добыче угля (технических единиц), в том числе 230 шахт и 65 разрезов.

За 1988-1994 гг. выбыло мощностей почти на 100 млн.т, и увеличение их за счет нового строительства и реконструкции было втрое меньше этой величины.

В результате к начальному периоду реструктуризации отрасли из-за отставания модернизации шахтного фонда и резкого замедления процесса создания новых эффективных мощностей на многих шахтах вынуждены отрабатывать запасы, относящиеся в мировой практике к некондиционным по качеству и горнотехническим условиям (глубина работ, газообильность и т.д.).

Из общего числа шахт 195 технических единиц (85%) введены в эксплуатацию до 1980 г. и не подвергались реконструкции. В период 1981-1995 гг.число шахт, подвергавшихся реконструкции, составляет менее 10%, а введенных после 1990 г. - 4% (9 шахт).

Крайне низким остается и уровень использования производственных мощностей (около 75% на шахтах и 70% на разрезах), происходит снижение объемов проведения подготовительных выработок, недостаточен уровень механизации очистных работ, особенно на крутонаклонных и крутых пластах.

В целом технический уровень шахт отрасли к началу ее реструктуризации существенно отставал от мирового уровня, к которому близки только 10-15% отечественных шахт. Более 50% основного горношахтного оборудования исчерпало свой проектный ресурс и требует кардинальной модернизации.

Аналогичные трудности имеются и на угольных разрезах, в первую очередь в части необходимости крупномасштабной модернизации всего основного оборудования.

В основу разработки программы реструктуризации задан угледобывающего производственного потенциала отрасли положена рыночная иделогия, основанная на дифференцированном подходе к каждому предприятию, которые оцениваются в результате анализа их технико-экономического уровня и рыночного спроса на производимую ими угольную продукцию. Все шахты и разрезы отрасли были разделены на три принципиально разные группы: "перспективные", "стабильные" и "неперспективные " предприятия.

Критерии оценки предприятий:

- наличие достаточных запасов угля с благоприятными горногеологическими условиями и стабильный спрос на этот уголь у потребителя:

- возможности сокращения количества инзкопроизводительных забоев с сохранением уровня добычи;

- наличие запасов угля с особо ценными дефицитными марками;

- экономическая нецелесообразность замещения углей местного потребления (по маркам);

- региональная специфика.

В результате анализа весь шахтный фонд России был классифицирован по следующим основным группам:

1-я группа - перспективные (приоритетные) предприятия. К ней отнесены 47 шахт и 19 разрезов, обеспечивающих более 50% общей добычи угля. Среднемесячная производительность труда рабочего по добыче на шахтах составляет от 45 до 100 т, на разрезах - 110-450 т.

2-я группа - стабильные предприятия - включает 103 шахты и 45 разрезов. Эта группа предприятий обеспечивает 44,2% от общего объема отраслевой добычи. Их будут инвестировать в объемах, необходимых для поддержания достигнутого уровня. Среднемесячная производительность труда на шахтах - от 35 до 45 т, на разрезах - 110-120 т.

3-я группа - неперспективные предприятия - включает 85 шахт и 2 разреза (5,2% от общего объема добычи). Производительность труда на шахтах менее 20 т, себестоимость угля выше среднеотраслевой в 2-3 раза.

Комплекс различных технических и организационных мероприятий по реструктуризации производственного потенциала угледобывающей отрасли реализуется с учетом вышеизложенного в следующих направлениях:

- реструктуризация баланса производственных мощностей отрасли и совершенствование структуры угледобычи в рыночных условиях;

санация и поэтапное выведение из эксплуатации всех неперспективных предприятий;

- техническое перевооружение уг�