Исторический экономико-географический очерк

Донбасс — один из наиболее старых и крупных горнопромышленных районов в мире. История его развития насчитывает более 200 лет. Первые сведения о геологическом строении бассейна относятся к началу 18 века и связаны с экспедицией петровской Берг-коллегии во главе с известным на то время рудознатцем Г.Г.Капустиным. В 1864-1869 гг. была создана первая геологическая карта западной части бассейна. В 1932 г. П.И.Степановым была выдвинута гипотеза о том, что известная до того времени область распространения угольных месторождений (отложений) является лишь частью крупного угольного бассейна - Большого Донбасса.

В 1913 г. Было построено около 1200 шахт со среднегодовой добычей на шахту21,1 тыс.т. За годы гражданской войны 1918-20 гг. угольная промышленность Донбасса подверглась большим разрушениям. В 1920 г. Угля добывалось в 6 раз меньше, чем в 1916 г. В восстановительный период началось возрождение Донбасса. К 1928 г. Добыча достигла 30,7 млн.т. С 1929 по 1940 гг. построено свыше 100 новых шахт, заводы горношахтного оборудования, углеобогатительные фабрики и др. предприятия. В 1940 г. Добыча угля составила 83,5 млн.т. Рост добычи сопровождался коренной технической реконструкцией шахтного фонда, концентрацией производства, 87% угля добывалось на шахтах суточной производительностью свыше 500 т. В 1941-43 гг. промышленность, особенно угольная, была почти полностью разрушена немецкими оккупантами. Восстановленная в послевоенный период, она развивается на базе новой техники, на основе крупного капитального строительства и роста производительности труда. За период 1951-70 гг. обновлена большая часть шахтного фонда, построено и реконструировано несколько сот новых шахт и обогатительных фабрик. В бассейне работают 372 шахты.

В настоящий момент место восемнадцати холдинговых компаний и шести производственных объединений по добыче угля, а также двухсот предприятий, которые входят в их состав сегодня, создано двадцать государственных угольных компаний. Уже проведена инвентаризация имущества на 14 предприятиях, переданы на баланс госпредприятий "Артемуголь" и "Орджоникидзеуголь" основные фонды и материальные ценности. Найдено решение относительно реорганизации других холдинговых компаний по добыче угля в Донецкой области, рабочая группа готовит заключения по вопросам анализа и перспектив развития Центрального района Донбасса.

Целью работы является обзор и сравнение технологии разработки крутого пласта (современных и альтернативных), с учетом горно-геологических условий и особенностей, выбор наиболее рациональной с точки зрения безопасности ведения работ и экономического аспекта.

Актуальность темы

Уголь – неотъемлемая составляющая электроэнергетики и металлургии. Доля угля в общем объеме органического топлива в недрах Украины составляет 95 %. Угольная промышленность Украины является одной из базовых отраслей экономики. Ее участие в ВВП Украины в 1999 г. составило 5,1%. Согласно детальных предварительных расчетов, общая потребность Украины в энергетических и коксующихся углях определенного марочного состава с учетом всех нужд, в том числе и экспорта не будет превышать в дальней перспективе 140-150 млн. тонн в год.

В последние годы на базе широкой реконструкции и модернизации шахт проводится попытки по созданию и внедрению новой высокопроизводительной техники и прогрессивной технологии добычи угля, повышению безопасности и улучшению условий труда.

Однако изменения не коснулись шахт с крутым залеганием пластов: выемка угля на большей части крутых пластов не механизирована и производится в основном примерно в 70% отбойными молотками. Постановлением совместной коллегии Минуглепрома, Госнадзороохрантруда, Минтруда и Президиума ЦК профсоюзов работников угольной промышленности с 1 января 1998 г. Запрещено подготавливать и вводить в эксплуатацию новые лавы на крутых пластах с выемкой угля отбойными молотками.

И если до середины 60-х годов показатели шахт, разрабатывающих крутые пласты, были на уровне показателей шахт, разрабатывающих пологие (без антрацитов), а по Донецкой области в 1963 г. Даже превышал их (месячная производительность труда рабочего по добыче соответственно 30,3 и 28,6 т), то к настоящему моменту положение диаметрально изменилось.

В настоящее время до 85% запасов сосредоточены в тонких и весьма тонких крутых пластах (среднединамическая мощность по району - 0,85 м.); природная газоносность - 12-25 м3 на 1 тонну добычи, причем она имеет устойчивую тенденцию к росту. Месторождение отличается высокой степенью выбросоопасности: на его долю приходится до 55% выбросов угля и газа от общего количества по отрасли. С учетом геологической нарушенности постоянно 76% действующих очистных забоев переходят геологические нарушения.

Исходя из мировой практики, каждая угледобывающая страна в определенные периоды времени испытывала кризис в угольной промышленности, по различным причинам. Украина не стала исключением. Вот основные из них :

-снижение конкурентоспособности на мировом рынке угля;

-изменение в балансе энергоносителей на международном рынке;

-падение эффективности производства из-за устаревших технологий, изношенного оборудования;

-экологические аспекты.

На основании специфики угольной промышленности:

-является базовой в тяжелой промышленности Украины;

-для поддержания и развития требует больших капиталовложений;

-высокая занятость рабочих на производстве;

-производимая продукция весьма дорогая;

-специфическая и опасная с точки зрения функционирования;

-довольно продолжительное, но не стационарное место работы;

-отрасль одна из крупнейших загрязнителей окружающей среды;

с середины 90-х годов государство признало необходимость коренных перемен в угольной отрасли и в данный момент разрабатывается концепция стратегического развития и реформирования отрасли.

Так в последние годы сложилось большое противоречие между чрезвычайно важным значением угольной отрасли и техническо-экономическим состоянием, в котором она сейчас находится. Особенно остро проблема стоит в ЦРД с крутым залеганием пластов. Это обусловлено не только спецификой угла падения и всеми вытекающими отсюда последствиями в их поведении, но и большим количеством пластов склонных к внезапным выбросам угля и газа, высоких температур вмещающих пород, возрастающих с увеличением глубины, а отсюда сложности с вентиляцией и обеспечением нормальных условий труда.

Можно отметить основные технические и технологические направления по совершенствованию технологии разработки крутых пластов:

-создание и внедрение высокоэффективных средств комплексной механизации очистных и подготовительных работ во всем диапазоне устойчивости боковых пород,

-создание и внедрение средств механизации очистных работ во всем диапазоне устойчивости боковых пород

-создание и внедрение средств механизации технологических процессов, исключающих постоянное присутствие людей в очистном забое;

-разработка технологических решений, обеспечивающих эффективное применение средств новой техники;

-концентрация горных работ и создание безопасных условий труда;

-проведение комплексных исследований, связанных с созданием новых средств механизации и технологии.

Для улучшения качества угольной продукции необходимо через новый механизм ценообразования создать реальную мотивацию для осуществления поставок на электростанции только высококачественной угольной продукции. Новая система формирования цены на угольную продукцию поможет развитию прогрессивных схем хозяйственной деятельности и продвижению решения проблем, связанных с:

-Внедрением новых технологий и оборудования, позволяющих добывать уголь с меньшей зольностью или производить предварительное улучшение качественных показателей рядового угля и снижение объемов перевозимой породы (мобильные обогатительные установки).

-Рациональным использованием существующих мощностей обогатительных фабрик и ликвидацией (или уменьшением доли) высокозатратных процессов обогащения, при сохранении качественных показателей угольной продукции. [1]

Значение работы

Научное значение работы состоит в том, чтобы доказать целесообразность дальнейшей разработки угольных месторождений с крутым падением на основе применения новых технологий очистных работ.

На сегодняшний день существует ряд технологий очистных работ при разработке крутого пласта, которые можно свести к следующей таблице.

Если провести анализ по опыту применения механизации и внедрению безлюдной технологии выемки угля в лавах крутого залегания пласта, можно прийти к выводу о целесообразности применения комбайна или щитового агрегата в зависимости от мощности пласта [3].

Попробую доказать вышесказанное кратким анализом каждой из технологий выемки угля и указания на основные преимущества и недостатки:

1) Наиболее распространенной является технология отработки отбойными молотками, однако на сегодняшний день эту технологию можно рассматривать лишь в качестве применения во вспомогательных операциях (создание технологических ниш, вентиляционных окон и других).

Достоинством данной технологии является возможность применения практически в любых горно-геологических условиях, дешевое оборудование по выемке угля, отсутствие необходимости производить работы по профилактике и ремонту оборудования.

К недостаткам можно отнести постоянное присутствие людей в забое, отсутствие механизации, необходимость использования весьма большого количества леса для крепления выработанного пространства.

2) Технология отработки угольного массива путем гидроимпульсного воздействия обладает рядом достоинств и недостатков, которые проявились в процессе использования ее на шахте им. Гаевого г. Горловка.

Так к достоинствам можно отнести отсутствие необходимости постоянного присутствия людей в забое, крепления выработанного пространства.

К недостаткам относятся высокая влажность угля и воздуха, большие притоки воды по откаточным штрекам, необходимость ручной подрубки угля в выработанном пространстве при невозможности воздействия гидромонитором, возможность возникновения экзогенных пожаров в результате воздействия увлажненного угольного массива с воздухом.

3) Выемка угля комбайнами и комплексами показало перспективность данной технологии, что можно показать на конкретном примере:

Так бригада И.М. Шаповалова с шахты им. Калинина АО «АртемУголь», работала в лаве, оборудованной механизированной крепью 1КГУ и комбайном «Темп-1».

Работы велись на участке №96, пласт k8 Каменка. Разрабатываемый пласт газоносный, угрожаемый по внезапным выбросам угля и газа. Вынимаемая мощность пласта 0,91 м , угол падения 520. Длина лавы 120 м. В непосредственной кровле пласта залегает глинистый сланец средней крепости и слабой устойчивости мощностью до 4 м. Основная кровля ( до 0,5 м)-песчаник средней крепости и устойчивости. В непосредственной почве пласта залегает песчаный сланец средней крепости и устойчивости, невыдержанный по мощности ( но не более 0,4 м), ниже переходящий в слоистый сланец (2-5 м). Основная почва-песчаник средней устойчивости мощностью более 10 м. Пласт содержит три прослойки мягкого углисто-глинистого сланца, мощность каждого соответственно 0,13; 0,1; и 0,04 м. Система разработки сплошная. Крепится очистное пространство в машинной части лавы с помощью секций 1КГУ, а в уступной-индивидуальной деревянной крепью, в каждый комплект которой входят два обапола ( по кровле и почве ), три стойки и три затяжки по кровле пласта.

В итоге за июнь бригада добыла свыше 15 000 тонн угля при среднесуточной нагрузке 524 т, подвигание линии очистного забоя составило 81м. Производительность труда машинистов и забойщиков по сравнению с молотковой лавой возросла на 74%, а рабочего по добыче на 64%. В целом основные технико-экономические показатели работы участка по сравнению с предыдущими показателями улучшились в 2-2,5 раза.

Если проанализировать работу участка, то видно что четкое техническое обслуживание комплекса, своевременная подготовка участка к работе, умелая организация труда механизаторов-все это доказало возможность в сложных горно-геологических условиях вести высокопроизводительную выемку, используя механизированный комплекс 1КГУ с комбайном «Темп-1» [4]

Достоинствами данной технологии являются отсутствие необходимости постоянного присутствия людей в забое, снижение расхода лесоматериалов, повышение производительности труда, снижение себестоимости продукции.

Однако проявился и основной недостаток способа - проблема удержания комплекса от сползания, вследствие склонных к сползанию пород кровли и почвы, а также выдерживание ровной линии очистного забоя.

4) Опыт применения щитовых агрегатов показал:

Достоинства выемки заключаются в:

- комплексном решении вопросов механизации выемки угля, креплении и управлении горным давлением

- дегазация выработанного пространства происходит равномерно

-снижается напряженное состояние боковых пород и угля в выработанном пространстве

-возможность проведения мероприятий по борьбе с внезапными выбросами угля и газа.

К недостаткам относятся следующие :

-возможность возникновения пожаров при разработке опасного по самовозгоранию угля вследствие утечек воздуха в выработанное пространство

-значительная трудоемкость монтажно-демонтажных работ на каждой отрабатываемой полосе, что снижает производительность труда

-0большая трудоемкость работ по поддержанию углеспускного ската

-неудовлетворительная управляемость щита в плоскости пласта

5) Энергосберегающие технологии определяются исходя из структуры электропотребления:

1.Компрессорные установки-50%

2.Водоотливные установки-25%

3.Вентиляторные установки ВГП-10%

Достоинством технологии является применение высокоэкономичных средств, что ведет к снижению себестоимости угля.

Основным недостатком является чисто экономическое применение, так как нет возможности вмешательства в технологический процесс работ в забое, поэтому данную технологию можно рассматривать лишь в качестве теоретической задачи.

Первые шаги в практическом применении технологии выемки угля с помощью комбайнов и комплексов АНЩ можно отметить, на сегодняшний день, в Государственном предприятии «Артемуголь», где уровень механизации добычи угля составляет 36 %. Добыча угля с помощью щитовых агрегатов АНЩ-1 и АНЩ-2 ведется на восьми пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа, что значительно повышает безопасность условий труда при отработке этих пластов. По Шахтоуправлению имени В.И. Ленина, на сегодняшний день механизированными комплексами отрабатываются три пласта. Но нами намечена отработка пласта «Уманский» на горизонте 1080 метров: на восток - комбайном типа «Темп -1», планируется ввод в эксплуатацию комбайновой лавы по пласту «Соленый» на горизонте 1070 метров. До конца 2004 года из 12 добычных участков по Шахтоуправлению им. В.И. Ленина будет работать 5 механизированных лав, что составит - 41,7%. В начале года процент механизации составлял - 16,7%. По Шахтоуправлению имени М.И. Калинина в работе находятся одиннадцать участков, пять из которых механизированы. Процент механизации - 45,5%. К концу текущего года планируется ввод в эксплуатацию участков, с выемкой угля щитовыми агрегатами по пласту «Каменка» и по пласту «Мазурка» . Процент механизации вырастет до 63,6%. Ввод в эксплуатацию новых механизированных лав даст нам возможность увеличить уровень добычи угля , повысить рентабельность предприятия, снизить уровень травматизма и профзаболеваемости.

В настоящее время нами ведется работа по повышению механизации добычи угля на шахтах ГП «Артемуголь». В связи этим 2004 год объявлен по предприятию «Годом механизированной добычи угля». При рассмотрении годовой программы на 2004 год, руководством Государственного предприятия был рассмотрен ряд мероприятий по вводу в эксплуатацию механизированных лав.

Выводы: на сегодняшний день очень остро стоит проблема о целесообразности разработки крутых пластов из-за высокой себестоимости угля, низкой механизации работ по добыче, использование изношенного оборудования, высокой степени использования ручного труда, весьма высокого травматизма. Если подойти к этим вопросам комплексно, то на сегодняшний день существуют технологии и опыт их использования, позволяющие вести механизированную добычу угля на крутых пластах в сложных горно-геологических условиях. Нельзя отрицать что существует ряд проблем в использовании данных технологий, однако необходимо вести дальнейшие разработки по их усовершенствованию и внедрению, что позволит не только снизить себестоимость продукции, но свести травматизм к минимуму.

Литература

1. «Энергетическая политика Украины» №6 (декабрь 2000 г.)

2. «Интернет Донбасс», 2004

3. «Уголь Украины», июль 1974

4. «Уголь Украины», январь 1979

5. «Инструкция по разработке крутого пласта»

Здесь вы можете посмотреть данную статью в немецком варианте