авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Методологические основы прогнозирования подземной разработки угольных месторождений с учетом показателей сырьевой базы

На правах рукописи

ЛИННИК ВЛАДИМИР ЮРЬЕВИЧ

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНОЙ

РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С УЧЕТОМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЫРЬЕВОЙ

БАЗЫ

Специальность 08.00.05 – «Экономика и управление народным хозяйством»

(экономика, организация и управление предприятиями, отраслями,

комплексами (промышленность)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора экономических наук

Москва - 2012

Работа выполнена на кафедре «Экономика и управление в нефтегазовом комплексе» ФГБОУ ВПО «Государственный университет управления»

Научный консультант: доктор экономических наук, профессор Афанасьев Валентин Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор Петровский Евгений Сергеевич доктор экономических наук, профессор Гранин Игорь Владимирович Лауреат Государственной премии СССР и премии правительства РФ, доктор технических наук Мышляев Борис Константинович

Ведущая организация ФГБОУ ВПО Московский государственный открытый университет им. В.С. Черномырдина (г. Москва)

Защита состоится 29.12.2012 в 15.00 на заседании диссертационного совета Д.212.049.09 в ФГБОУ ВПО «Государственный университет управления» по адресу: 109542, г. Москва, Рязанский проспект, д. 99, Бизнес-Центр, аудитория 211.

С авторефератом и диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государ ственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Госу дарственный университет управления».

Автореферат разослан «»_2012 г. и размещен на официальном сайте Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации http://vak.ed.gov.ru

Ученый секретарь диссертационного совета Д.212.049. доктор экономических наук, профессор Н.П. Масленникова I.

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Отличительной особенностью топливно-энергетического комплекса России является то обстоятельство, что последние три десятилетия угольная генерация в России развивается значительно более низкими темпами, чем газовая. Кроме того, топливно энергетический баланс страны ориентирован преимущественно на использование газа. Доля при родного газа при выработке тепла и электроэнергии на ТЭС достигла почти 70 %, а доля угля упа ла до 27 %. Последнее, в совокупности с взятыми Россией на себя международными обязатель ствами по поставкам газа, резко снижает энергетическую безопасность государства. Затянувшаяся «газовая пауза» связана с тем, что добываемый в стране уголь неконкурентоспособен по сравне нию с природным газом в силу его (угля) высокой себестоимости добычи и больших затрат на транспортировку. В значительной мере, это связано с весьма низким уровнем применяемого в настоящее время на угольных шахтах и разрезах России отечественного оборудования и техноло гий добычи угля.

В настоящее время, в условиях сокращения запасов природного газа назрела необходи мость определить политику государства в продвижении к более рациональной энергетике, осно ванной на использовании угля при выработке электричества и тепла, ресурсы которого достаточ ны для обеспечения потребностей экономики России более чем на 500 лет. В этой связи, Энерге тической стратегией России на период до 2030 года предусмотрено существенное наращивание объемов добычи угля и замещение им значительной доли природного газа.

Угольная промышленность России является сложной производственно-экономической си стемой, поскольку ее функционирование оказывает влияние на электроэнергетику, производство тепловой энергии, металлургию, экологию, социальное развитие угледобывающих регионов и др.

Методология прогнозирования такой системы должна учитывать все основные факторы, связан ные с ее развитием. Что касается угольной промышленности России, в том числе подземной до бычи угля, то к таковым относится сырьевая база с ее показателями. Кроме того, показатели сы рьевой базы напрямую влияют на требования к техническому и технологическому оснащению угольного производства, а большие пределы изменения величин этих показателей обусловливают необходимость применения широкого спектра номенклатуры угледобывающей техники. Послед нее связано с тем, что использование техники, обладающей высокой энерговооруженностью, эко номически нецелесообразно при работе в относительно благоприятных условиях, и наоборот, применение легкой техники в тяжелых горно-геологических условиях приводит к снижению про изводительности и увеличению себестоимости добычи угля. Следовательно, объективный прогноз развития угольной отрасли невозможно осуществить, рассматривая показатели сырьевой базы, уровень технического и технологического оснащения угольного производства в отрыве друг от друга. Осуществить достоверное прогнозирование становится возможным только при комплекс ном рассмотрении этих показателей.

Разработанные Энергетическая стратегия России на период до 2030 г. и Долгосрочная про грамма развития угольной промышленности России на период до 2030 г. не учитывают вышеобозна ченных факторов, а прогнозные значения объемов добычи угля носят в этих документах скорее де кларативный характер и сформированы исходя из ожидаемого спроса на уголь.

Таким образом, прогнозирование развития угольной промышленности немыслимо без методо логии, основанной на системном подходе, с учетом показателей сырьевой базы, а также требований к уровню технического и технологического оснащения подземной добычи угля, а ее разработка позво лит решить крупную научную проблему, связанную с прогнозированием подземной добычи угля, имеющую важное хозяйственное значение для экономики России.



В научном плане речь идет об исследовании, имеющим двоякую направленность. С одной стороны, необходимо разработать методологию и средства, позволяющие прогнозировать показа тели сырьевой базы и добычу угля, а с другой - разработать комплекс управленческих мероприя тий, направленных на повышение технического и технологического уровня подземной добычи уг ля, обеспечивающих требуемые объемы добычи в прогнозируемых условиях эксплуатации.

В диссертации достаточно широко и глубоко рассмотрены сложившиеся в угольной отрасли проблемы эффективной добычи угля. При этом рассмотрены методологические основы прогнозирова ния подземной разработки угольных месторождений, разработаны теоретические, технологические и экономические подходы к развитию подотрасли.

Степень научной разработанности проблемы. Вопросам прогнозирования Российской эко номики и, в частности, энергетического комплекса страны посвящены научные труды таких ученых, как: Р.Н. Андреасян, А.А. Арбатов, А.Б. Брагинский, Г.Г. Вахитов, А.Н. Дмитриевский, В.М. Капустин, А.А. Конопляник, А.Э. Конторович, Н.П. Лаверов, А.М. Мастепанов, В.А. Язев и других не менее из вестных ученых. Большой вклад в разработку проблем развития ТЭК России внесли ученые-практики:

В.Ю. Алекперов, С.В. Алафинов, Ф.Т. Ахмедов, В.Л. Богданов, П.В. Семенов, Ю.П. Трутнев, Н.А.

Цветков и другие.

Научные аспекты настоящего диссертационного исследования, помимо трудов вышеперечис ленных ученых, формировались на основе изучения, критического анализа и переосмысления методи ческих и практических подходов, изложенных в трудах российских ученых-угольщиков: И.В. Гранина, В.Г. Гридина, Н.К Гринько, В.Е. Зайденварга, А.В. Корчака, Г.Л. Краснянского, Ю.Н. Малышева, Б.К.

Мышляева, А.В. Харченко, А.Б.Яновского и др.

Отмечая большие заслуги вышеперечисленных исследователей в разработке и развитии теории и практики прогнозирования российской угольной промышленности, вместе с тем следует отметить, что в них не учитывались факторы, связанные с показателями сырьевой базы и развитием техническо го и технологического уровня угольного производства, которые в существенной мере влияют на про изводительность подземной добычи угля, условия безопасности горных работ и, в конечном счете, на объемы добычи угля.

Таким образом, целью данного диссертационного исследования является теоретическое обоснование методологии прогнозирования развития подземной добычи угля, как подотрасли угольной промышленности, на основе оценки показателей ее сырьевой базы с учетом требований к техническо му и технологическому уровню производства и, на этой основе, разработка основных управленческих мероприятий по развитию подземной добычи угля.

Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- исследовать методологические основы отраслевого прогнозирования, как научного подхода к решению научной проблемы, связанной с прогнозированием подземной добычи угля;

- дать общую характеристику угледобычи в России и выполнить анализ ее экономического со стояния для оценки резервов отрасли;

- определить систему факторов, влияющих на формирование прогноза развития подземной до бычи угля и разработать структурную схему их взаимодействия;

- выявить показатели сырьевой базы подземной разработки угольных месторождений, влияю щие на эффективность добычи угля и на их основе разработать типизации угольных пластов;

- оценить технико-экономический уровень горно-шахтного оборудования;

- оценить технологический уровень подземной разработки угольных месторождений;

- разработать методики, математические модели, базы данных и информационную систему для прогнозирования технико-экономических характеристик подземной добычи углей различных марок, с учетом показателей сырьевой базы;

- разработать инструментарий для обоснованного принятия управленческих решений по тех ническому и технологическому оснащению подземной добычи угля с учетом показателей сырьевой базы.

Объектом исследования является угольная промышленность России как наиболее важная и сложная производственно-экономическая система в сырьевой базе страны, связанная с подземным спо собом добычи угля, который по сравнению с открытым способом является более опасным и, вместе с тем, капиталоемким и где в настоящее время добываются наиболее ценные сорта угля, идущие на энер гетику и металлургию.

Предметом исследования являются методологические подходы, используемые при прогнози ровании развития различных отраслей промышленности, в том числе угольной, учитывающие систему взаимосвязанных факторов, влияющих на развитие объекта исследований (подземная добыча угля), управление которыми позволит обеспечить заданные объемы добычи.

Хронологические рамки исследования включают период от 1985 года прошлого века до кон ца 2011 года, т. е. охватывают период реструктуризации угольной отрасли, ее кризиса и становления.

При этом особое внимание уделялось периоду последнего десятилетия, когда, по сути, завершилась реструктуризация угольной промышленности.

Теоретической и методологической основой диссертационной работы явились теоретические и фундаментальные исследования отечественных и зарубежных ученых в области прогнозирования развития экономики страны и отдельных подсистем топливно-энергетического комплекса, стратегиче ского планирования и управления, информатики и инструментариев, используемых при составлении баз данных для оперативного и долгосрочного прогнозирования, а также методы сравнительного, фак торного, экономического анализов и прогнозирования. При обработке и анализе статистических и экс периментальных данных использовались методы математической статистики и регрессионного анали за.

Информационной базой исследований являются: Энергетические стратегии России на период до 2020 и на период до 2030 года;

Долгосрочная программа развития угольной промышленности на период до 2030 года;

ежегодно издаваемые ООО «Росинформуголь» аналитические таблицы о работе угольной промышленности России;

планы и паспорта горных работ, программы развития угольных шахт;

научные отчеты институтов (ННЦГП ИГД им. А.А. Скочинского, КузНИУИ, НИИОГР, Печор НИИПроект);

экспериментальные данные, полученные автором в ходе выполнения настоящей диссер тационной работы.

При подготовке данной диссертации были использованы материалы научных отчетов по теме НИР «Разработка направлений развития угольной промышленности в условиях реализации энергети ческой стратегии России на период до 2030 года», выполняемой в государственном университете управления по контракту с Министерством образования и науки в рамках федеральной целевой про граммы «Научные и научно-педагогические кадры для инновационной России» на 2009-2013 годы, в которых автор являлся ответственным исполнителем.

Научной новизной проведенного исследования является обоснование и разработка методоло гических основ и методических подходов к прогнозированию развития подотрасли подземной добычи угля в топливно-энергетическом комплексе России на среднесрочную и долгосрочную перспективу, учитывающих:

- показатели сырьевой базы угольной промышленности, характеризующие горно-геологические условия залегания угольных пластов, их марки и качественный состав, условия безопасности ведения горных работ;

- состояние и перспективы развития подземной угледобычи с точки зрения обеспеченности ее ресурсной базы на среднесрочную и долгосрочную перспективу;

- математические модели и методики для оперативной и прогнозной оценки показателей под земной добычи углей различных марок на основе характеристик сырьевой базы и требований к техни ческому и технологическому обеспечению угольной отрасли.

В рамках проведения исследования получены следующие наиболее значимые научные ре зультаты:

1. Определен теоретический смысл и значение методологии прогнозирования развития подзем ной добычи угля, как подотрасли угольной промышленности России.

2. Установлены взаимосвязи технико-экономических показателей работы угольных шахт.

3. Разработана структурная схема взаимодействующих между собой систем факторов, влияю щих на эффективность подземной добычи угля.

4. Уточнена классификация угольных пластов по степени их технологической и экономической пригодности для разработки.

5. Разработана экономико-математическая модель для определения стоимостных затрат, свя занных с уменьшением производительности добычных машин и увеличением энергоемкости добычи угля из-за отказов забойного оборудования, которая легла в основу отраслевой инструкции по опреде лению области рационального применения различных типов исполнительных органов угледобываю щих машин.

6. Разработаны технико-экономические критерии оценки горных машин, позволяющие дать сравнительную оценку эффективности применения различных вариантов комплектации добычных комплексов.

7. С помощью разработанных технико-экономических критериев впервые выполнена сравни тельная оценка технико-экономического уровня отечественного и зарубежного горно-шахтного обору дования и сделаны важные в экономическом отношении выводы о целесообразности его применения на шахтах России.

8. Установлены корреляционные зависимости показателей эффективности применения угледо бывающих комбайнов от характеристик, определяющих горно-геологические условия их эксплуата ции.

9. Уточнена методика технико-экономической оценки, позволяющая рассчитывать стоимостные показатели различных вариантов технологических схем разработки угольных пластов и обосновывать прогрессивные параметры добычного забоя.

10. Разработана математическая модель, информационная система и база данных для оператив ной и прогнозной оценки объемов добычи углей различных марок, с учетом показателей сырьевой ба зы.

11. На базе предложенного инструментария разработаны методические рекомендации и управ ленческие мероприятия, направленные на эффективное инновационное развитие угольной отрасли России.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в:

- разработке базы данных показателей сырьевой базы подземной добычи углей для оперативной и прогнозной оценки условий безопасности ведения подземных горных работ, горно-геологических условий залегания угольных пластов, их характеристик разрушаемости, объемов добычи угля различ ных марок с учетом их качественных характеристик, на которую Роспатентом выдано Свидетельство об официальной регистрации базы данных для ЭВМ 2012-620-451 от 21.05.2012;

- создании программы для ЭВМ «Выбор средств выемки угольного пласта на основе установ ления характеристик его разрушаемости», на которую Роспатентом выдано свидетельство об офици альной регистрации N 990896 от 10.12.1999 г;

- разработке направлений развития подземной добычи угля, обеспечивающих объемы его до бычи, определенные Энергетической стратегией России на период до 2030 года.

Внедрение и апробация результатов исследования. Научные и практические результаты выполненных исследований нашли свое отражение при выполнении в Государственном университете управления шести этапов научно-исследовательской работы «Разработка направлений развития угольной промышленности в условиях реализации энергетической стратегии России на период до 2030 года», выполняемой по контракту с Министерством образования и науки в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно педагогические кадры для инновационной России» на 2009-2013 годы.

Результаты исследований легли в основу разработанной и внедренной на шахтах России отраслевой инструкции по выбору исполнительных органов очистных комбайнов, которая была утверждена Генеральным директором компании «Росуголь».

Материалы выполненных исследований используются Министерством образования и науки Российской Федерации для определения приоритетных направлений при финансировании научно исследовательских и проектно-конструкторских работ, а также ООО «Управляющая компания «Шахтострой» для стратегического планирования работ по строительству шахт в России.

Результаты исследований, полученные при выполнении данной работы, использованы в Госу дарственном университете управления при корректировке учебных программ для студентов, обучаю щихся по специальности «Международный топливно-энергетический бизнес» и чтении лекций по дис циплинам «Технологические основы топливно-энергетического комплекса» и «Разведка и использова ние топливных ресурсов», а также при разработке новой образовательной программы «Менеджмент организации топливно-энергетического комплекса» для подготовки бакалавров по учебному курсу «Основы добычи, транспорта и использования угля».

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на совещаниях, круглых столах, научных конференциях и семинарах, посвященных проблемам ТЭК, а также опубли кованы в сборниках статей международных и всероссийских научно-практических конференций, в том числе: международной конференции «22nd World Mining congress and expo», 26-й Всероссийской кон ференции молодых ученых «Реформы в России и проблемы управления – 2011», 16-й Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы управления», Всероссийской научно практической конференции «Неделя горняка».

Публикации. Результаты диссертационной работы и основные ее положения изложены авто ром в 32 публикациях, в том числе в трех монографиях, общим объемом 34 п.л. и в 24 научных статьях в рецензируемых журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией (ВАК), общим объ емом 21 п.л.

Структура работы определяется целью и поставленными задачами исследований. Диссертаци онная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников, при ложений. Работа общим объемом 385 страниц включает 7 приложений, 92 таблицы, 36 рисунков, формул, список литературы из 115 наименований использованных источников.

II. Основное содержание работы

1. Выполнены исследования современного состояния вопроса в области прогнозиро вания отраслей промышленности, дана характеристика стратегических программ развития угольной отрасли и характеристика угледобычи в России. Обоснована и определена система факторов, влияющих на эффективность развития подземной добычи угля, и схема их взаи модействия. Сформулированы основные направления разработки методологии прогнозиро вания развития подземной добычи угля.

Прогнозирование является одним из основных инструментов экономического регулирова ния отраслей народного хозяйства. Процесс разработки отраслевых экономических прогнозов осуществляется на двух уровнях: отраслевом и межотраслевом. На отраслевом уровне отрасль рассматривается как совокупность входящих в нее компаний, предприятий, объединений. Назна чение прогноза на этом уровне – выявление тенденций развития отрасли и использование полу ченных результатов при разработке прогнозов развития отрасли.

На межотраслевом уровне отрасль рассматривается как единое целое. Основное внимание при прогнозировании на этом уровне уделяется достижению согласованности различных отрасле вых прогнозов с выходом на макропрогноз развития экономики всей страны.

При составлении отраслевых прогнозов одним из основных объектов прогноза является по казатель объема выпуска продукции отрасли. Для построения прогноза по данному показателю исследуют тенденции развития экономики всей страны и рассматриваемой отрасли. При выборе методов построения отраслевого прогноза наиболее приемлемыми считаются методы экстраполя ции, экспертных оценок и метод математического моделирования, результатом применения кото рого являются математические модели (однофакторные или многофакторные), имитирующие ре альные хозяйственные процессы.

В настоящее время известны методики прогнозирования различных показателей, характе ризующих развитие отраслей промышленности, в том числе и добывающих, к которым относится угольная промышленность. Однако ни в одной из них не учитываются показатели сырьевой базы, характеризующие, в числе прочих, горно-геологические условия залегания пластов, оказывающих значительное влияние на процесс добычи угля. Известно, что при определении геологической и экономической обеспеченности отрасли ресурсами очень большое значение имеет прогнозирова ние адаптационных возможностей угледобывающей отрасли применительно к качественным из менениям состава природных источников сырья, соотношения технических и технологических ограничений в их эффективном разрешении. Существующие же в настоящее время методологии прогнозирования развития угледобывающей отрасли носят частный характер, не учитывая доста точно большого количества разнообразных факторов, оказывающих влияние на объемы добычи угля. Кроме того, большинство из этих факторов имеют широкие пределы изменения, либо, если речь идет о техническом или технологическом обеспечении, могут характеризоваться достаточно большим разнообразием моделей или типов оборудования. Процесс построения прогноза при этом требует сбора и анализа достаточно большого массива разнообразных по характеру влияния на объемы добычи угля данных, что, в свою очередь, требует применения системного подхода к раз работке методологии прогнозирования развития угольной промышленности.

Основными документами, определяющими развитие угольной промышленности России, в настоящее время являются принятая в 2009 г. Энергетическая стратегия России на период до 2030 г. и Долгосрочная программа развития угольной промышленности России на период до 2030 г. Оба доку мента определяют цели и задачи долгосрочного развития энергетического сектора страны (в т.ч. уголь ной отрасли) на долгосрочный период, приоритеты и ориентиры, а также механизмы государственной энергетической политики, обеспечивающие достижение намеченных целей. Однако и Стратегия и Программа задают лишь целевые установки, касающиеся объемов добычи угля и очерчивают в общем виде круг задач, необходимых для достижения этих установок. Установленные документами объемы добычи угля к 2030 году сформулированы на основе предполагаемого рыночного спроса на уголь.

Прогнозируемый прирост подземной добычи, согласно Программе, составляет около 57 млн. т. Однако ни в одном из документов не указано, каким именно образом предлагается осуществить подобный прирост добычи. Кроме того, при разработке этих документов не учитывается изменение состояния сырьевой базы угольной промышленности. Тем не менее, усложнение горно-геологических условий добычи угля, уменьшение потерь на различных технологических стадиях производства, повышение качества продукции и энергоэффективности требуют соответствующего ускорения научно технического прогресса.

Прежде чем перейти к рассмотрению факторов, влияющих на прогноз развития угольной про мышленности, дадим краткую характеристику ее основных показателей, которые необходимо учиты вать при разработке методологии прогнозирования отрасли.

В отечественной угольной промышленности, по состоянию на 01.01. 2012 г., действовало угледобывающих предприятий, в том числе 130 разрезов и 81 шахта, которые, в общей сложности, до были в 2011 году порядка 336 млн. т. угля.

По сравнению с 2000 г. общая добыча угля к 2011 г. увеличилась на 62,1 млн. т. или на 19,4 % (см. рисунок 1). Прирост достигнут, в основном, за счет увеличения объемов добычи угля в Си бирском (Западная Сибирь) и Дальневосточном Федеральных округах. Рост добычи угля произошел, главным образом, за счет каменных углей, на которые приходится две трети от общего объема угледо бычи в России. Общее увеличение добычи каменных углей в целом по России на 82,4 млн. т. произо шло, главным образом, за счет роста производства угля на предприятиях Кузбасса и Восточной Сиби ри. Удельный вес добычи угля в Кузбассе в общей добыче угля по России вырос с 43,9 % до 60,2 %.

Добыча бурых углей за этот период несколько снизилась и стабилизировалась (за исключением года) на уровне 70-75 млн. т., что явилось следствием снижения спроса на данные угли. Также ста бильна и динамика добычи антрацита.

Рост добычи угля в России в период 2000 – 2011 годов связан с ростом экономики страны и, в первую очередь, с ростом потребления угля электростанциями и увеличением объема экспорта угля.

Причем объемы добычи угля растут темпами, превышающими рост добычи нефти и газа.

Доля подземной добычи угля в общей угледобыче, составляет примерно 35-36 % и составляет около 100 млн. т. ежегодно.

Прогнозные ресурсы углей Российской Федерации составляют порядка 3 928 млрд. т., что сви детельствует о лидирующих позициях России в мире по угольным ресурсам. Однако, несмотря на огромный потенциал прогнозных ресурсов угля, вовлечение их в промышленное освоение в перспек тиве до 2030 года будет затруднено рядом обстоятельств, в том числе большой отдаленностью разве данных месторождений от экономически освоенных районов, потребителей и транспортных магистра лей, а также отсутствием трудовых ресурсов, большой глубиной залегания, превышающей нижнюю экономически обоснованную границу рентабельного освоения.

Запасы угля категории А+В+С1 в Российской федерации, учитываемые Государственным ба лансом (балансовые запасы) по состоянию на 1 января 2009 года, составляют 193 240,8 млн. т., катего рии С2 – 79 552,3 млн. т., забалансовые - 50 186 млн. т. Большая их часть сосредоточена в Сибирском федеральном округе.

млн т 326, млн т 184,1 320, 182,4 181,8 181, 200 312, 307, 174,2 300, 298, 166, 284, 158,0 276, 269, 257,9 253, Ев.часть и Урал 144, 131, Западная Сибирь 127,7 222,6 219, 204, 199, 113,9 Восточная Сибирь 194,8 193, 183,3 182, 174, Дальний Восток 167,0 166, 86,3 83, 79, 76,1 75,3 75, 73,5 73,5 71, 67, 65,7 108, 107,9 107, 104, 103, 101,7 100, 95,2 93, 90,9 86, 35,6 34, 34,4 32,4 32,4 32, 32, 31, 28, Всего 27, 26, Подземный способ Открытый способ 24, 24,9 26,5 25,9 25,8 25, 25,6 24,3 24,0 20, 19,5 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 2008 2009 млн т млн т 350 350 350 326,6 326, 312,6 312, 307,5 307, 300,6 300, 298,3 298, 284,1 284, 300 300 300 276,5 276, 269,3 257,3 257, 269, 257,9 244,3 257, 244, 241, 253,4 253,4 240,6 240,4 239, 233,0 228, 223, 250 214, 250 209, 207, 206,0 204, 196, 189,1 190, Всего 176,5 170, 200 200 161, Каменный Всего Бурый Энергетический Антрацит 150 150 Коксующийся 86,2 83,1 81, 79,3 75, 74,7 74, 73,3 74, 71, 70,2 72, 67,6 69,5 69, 69, 100 66, 100 64,8 63,1 62, 61, 61, 50 50 10,1 9, 9,7 9,7 9, 9,3 9,3 8, 8,1 7,9 6, 0 0 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 2008 2009 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 2008 Рисунок 1 – Динамика добычи угля в России в период с 2000 по 2011 гг.

По марочному составу балансовые запасы угля распределяется следующим образом. В запасах промышленных категорий (А+В+С1) преобладают бурые угли, составляющие 52,4% от суммарных запасов по России. На долю каменных приходится 44,1%, антрацитов -3,5%. В запасах каменных углей преобладают угли марок Д, Г, Ж, Т, которые соответственно составляют 22,9, 13,7, 12,8, 9,3% от сум марных разведанных запасов каменных углей по России. Балансовые запасы коксующихся углей кате гории А+В+С1 составляют 20,5% от всех запасов или 46,6% от запасов каменных углей и сосредоточе ны они в основном в Сибирском федеральном округе — 80,3%. Наибольшие запасы особо ценных ма рок каменных и коксующихся углей залегают на значительной глубине и поэтому могут добываться только подземным способом. Напротив, 92,5% запасов бурых углей предназначены для добычи откры тым способом.

Согласно разработанной долгосрочной программе развития угольной промышленности России на период до 2030 года, в таблице 1 приведена динамика и оценка спроса на российские угли, откуда видно, что прогнозируемый спрос на уголь внутренним потребителем существенно ниже уровней со держащихся в Энергетической стратегии России на период до 2030 года. Последнее связано с вероят ностью сохранения тенденции ограниченного ввода новых электрогенерирующих мощностей на угле, по сравнению с параметрами «Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики России до 2020 года с учетом перспективы до 2030 года».

Таблица 1 - Динамика и оценка спроса на российские угли, млн. т.

Годы Направления использования 2007 2008 2009 2015 2020 2025 (факт) (факт) (факт) ТЭС 91,6 108,3 91,6 110 105 115 Нужды коксования 44,3 42,5 37,5 42 42 40 Ком.-быт, население, АПК 26,3 25,9 24,4 20 18 16 Прочие 29,7 24,4 23,0 20 30 40 в т.ч. глубокая - - - - - 10 переработка Экспорт 98,6 101,2 107,4 140 150 155 в т.ч. энергетические 88,6 87,6 94,1 115 115 115 Коксующиеся 10 13,6 13,3 25 35 40 Всего – ресурсы угольной 289,8 302,3 283,9 327 350 365 продукции Оценивая в целом состояние угольных ресурсов Российской Федерации, следует отметить его как удовлетворительное. Однако при достаточно высоких объемах балансовых запасов углей, величина благоприятных для освоения запасов невелика, а степень их разведанности - низкая.

Анализ технико-экономического уровня развития угольной промышленности России, который оценивался на основе фактических данных о работе шахт и разрезов отрасли за последние 10-15 лет, позволил сделать следующие выводы:

1. Производительность комплексно-механизированных очистных забоев существенно выше, чем в целом по отрасли, однако ее средний уровень до настоящего времени все еще значительно ниже, чем в передовых угледобывающих странах (США, Германия).

2. Начиная с 1995-1996 гг., с ростом производительности шахт и разрезов увеличивается произ водительность труда шахтеров и связанный с ней уровень заработной платы (рисунок 2). Вместе с тем видно, что, при примерно равном уровне заработной платы, производительность труда рабочих на раз резах примерно в 3 раза выше, чем на шахтах.

3. В последнее десятилетие отмечается устойчивый рост себестоимости добычи угля на разре зах и шахтах. Уровень себестоимости угля на шахтах существенно (в 1,6-1,9 раза) выше, чем на разре зах, что объясняется более сложными условиями эксплуатации на угольных шахтах и связанными с этим затратами на обеспечение требований безопасности ведения горных работ и другими факторами.

4. С ростом себестоимости закономерно возрастает и отпускная цена на угль, уровень которой в среднем по отрасли на шахтах несколько выше, чем на разрезах. Связано это с тем, что на разрезах в основном добывают малоценные сорта бурого угля.

3500 Среднесуточная добыча по КМЗ В среднем по шахтам В среднем по разрезам Среднесуточная добыча по всем очистным забоям Среднемесячная производительность Среднесуточная добыча угля, т труда рабочего, т Годы Годы (а) (б) В среднем по шахтам В среднем по разрезам В среднем по шахтам В среднем по разрезам Себестоимость добычи 1 т. угля, руб Среднемесячная заработная плата рабочего по добыче угля, руб 20000 5000 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Годы Годы (г) (в) Рисунок 2 –Изменение технико-экономических показателей работы угольных шахт и разрезов по годам эксплуатации Вышеизложенное свидетельствует о том, что на добычу угля влияет множество различных фак торов, требующих углубленного анализа как по характеру влияния каждого из них в отдельности, так и во взаимосвязи. В этой связи был рассмотрен процесс формирования объемов подземной добычи угля на уровне всей отрасли как иерархическая структура, в которой годовые объемы добычи по каждой шахте на нижнем уровне суммируются на вышестоящем по угледобывающим компаниям и затем в це лом по отрасли. Общий объем добытого угля целесообразно группировать по его марочному составу и качеству, горно-геологическим условиям залегания пластов и показателям, характеризующим безопас ность добычи, оказывающим большое влияние на применяемые на шахтах технику и технологии. Ана лиз показал, что слагаемые общего объема добычи угля прослеживаются уже на самом нижнем уровне описываемой системы - на уровне шахт. При этом составляющими, характеризующими добычу угля на отдельно рассматриваемой шахте, являются показатели сырьевой базы в условиях конкретной шахты и применяемые на шахте техника и технологии добычи угля. Каждая из этих составляющих оказывает существенное влияние на объемы добычи угля и на его себестоимость, что дало основание рассматри вать их в качестве базиса для построения прогнозных оценок. Анализ предложенной иерархической структуры показал, что построение прогноза объемов подземной добычи угля на основе указанных па раметров требует анализа большого массива данных. Количественные характеристики каждого из уровней предложенной структуры показали, что, например, сырьевая база характеризуется 19 показа телями, которые необходимо отслеживать по 215 угольным пластам, отрабатываемым в настоящее время 46 различными угледобывающими компаниями. Более того, конечные прогнозные оценки объе мов добычи угля представлены в четырех аналитических разрезах. По каждому из этих разрезов, могут быть доступны дополнительные показатели для анализа. Так, например, объем добычи угля по типо вым условиям применения характеризуется девятью различными значениями в зависимости от усло вий применения угледобывающей техники и т.д. Следовательно, для построения прогнозных оценок, необходимо подробно рассмотреть все факторы, в наибольшей степени, влияющие на процесс подзем ной добычи угля.





Выполненные исследования позволили сформировать перечень факторов, оказывающих наибольшее влияние на процесс формирования прогноза добычи угля с учетом состояния сырьевой базы угольной промышленности России. Структурная схема их взаимодействия представлена на ри сунке 3.

Согласно представленной на рисунке 3 схеме, процесс формирования прогноза добычи характеризуется следующими параметрами:

1. Группа входных параметров, являющихся характеристиками сырьевой базы, включающая три подгруппы:

(а) горно-геологические характеристики пластов и характеристики их разрушаемости;

(б) условия, характеризующие безопасность ведения горных работ, включающих перечень показателей;

(в) качественные характеристики угля, в зависимости от которых происходит разделение углей по их марочному составу.

2. Группа регулирующих параметров, описывающих технико-экономический уровень оборудования для добычи угля:

(а) теоретическая и техническая производительность добычного и проходческого оборудования;

(б) гарантированный ресурс очистного и проходческого оборудования;

(в) удельные затраты на добычу угля;

(г) удельные затраты на проведение горных выработок.

3. Регулирующие воздействия, описывающие технологический уровень ведения очистных и подготовительных (проходческих) работ.

4. Группа выходных параметров, сформированная с учетом совокупного влияния всех вышеперечисленных параметров. Они формируют прогнозные данные по объемам добычи углей различных марок в типовых условиях эксплуатации и технико–экономические показатели горнодобывающих машин, обеспечивающие заданные объемы.

ВХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ (показатели сырьевой базы) Качественные Горно-геологические характеристики пластов и показатели Условия характеризующие характеристики угля их разрушаемости безопасность ведения горных работ свойства пород и кровли геологическая мощность сопротивляемость угля абразивность пласта и обводненность пласта самовозгоранию угля пластовая зольность физико-технические угол падения пласта содержание меры в строения угольного устойчивость пород резанию породных вмещающих пород литотип, удельное глубина залегания сопротивляемость угольного массива прослоев в пласте и пласта резанию угольного пласта управляемость и высшая теплота геологического влажность угля газообильность выход летучих содержание и особенности склонность к запасы угля марка угля сухом угле сгорания кровли пласта пласта теоретическая, Показатели технического уровня ведения проходческих работ техническая и технологический уровень эксплуатационная очистного оборудования Группа показателей производительность очистного оборудования определяющая (угольный комбайн, крепь, конвейер) способ проходки (буровзрывной или комбайновый) гарантированный ресурс РЕГУЛИРУЮЩИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ РЕГУЛИРУЮЩИЕ ПАРАМЕТРЫ очистного оборудования удельные затраты на Процесс добычу угля формирования прогнозных варианты комплектации очистного оборудования Группа показателей определяющая технологический уровень ведения теоретическая и техническая данных Показатели технического уровня производительность проходческого оборудования проходческого системы разработки оборудования угольного пласта (проходческий комбайн, очистных работ породопогрузочная машина) схема проветривания очистного забоя гарантированный ресурс проходческого оборудования способ управления кровлей угольного пласта удельные затраты на длина выемочного проведение горных столба и лавы выработок ВЫХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ Объемы добычи (по марочному составу, по типовым условиям применения, по категориям безопасности ведения горных работ) Технико-экономические показатели (теоретическая, техническая и эксплуатационная производительность, показатели надежности, удельные затраты на добычу и другие) Рисунок 3 – Схема взаимодействия факторов, влияющих на формирование прогноза развития подземной добычи угля.

Характер влияния и вес каждого из показателей в процессе формирования выходных результа тов не представлены с целью упрощения восприятия схемы. Отметим лишь, что данные группы пока зателей не только влияют на формирование прогнозных значений, но и оказывают взаимное влияние друг на друга. В частности, для выбора эффективных технологических схем ведения горных работ и высокопроизводительного оборудования в качестве исходных данных принимаются горно геологические характеристики угольного пласта и вмещающих горных пород. Это подтверждает нашу гипотезу о том, что в процессе прогнозирования развития угольной промышленности необходимо в совокупности рассматривать показатели сырьевой базы (входные параметры) и показатели техническо го и технологического уровня горного производства (регулирующие параметры и регулирующие воз действия), а также учитывать их взаимное влияние друг на друга.

Обобщая вышеизложенное, следует констатировать, что угольная промышленность России яв ляется сложной производственно-экономической системой и важным звеном в ТЭК страны. Большая часть угля используется на тепловых электростанциях и как топливо для коммунально-бытовых нужд, а также как технологическое сырье в металлургии и химической промышленности. Выявленные запа сы угля размещены по территории России более дисперсно, чем нефть и природный газ. Кроме того, характеристики углей, залегающих в различных угольных бассейнах России, варьируют в очень боль ших пределах, что требует применения широкого спектра угледобывающей техники и технологий до бычи угля.

В этой связи нами были сформулированы направления дальнейших исследований, заключаю щиеся в следующем:

1. Исследование входных параметров, характеризующих показатели сырьевой базы угольной промышленности.

2. Исследование регулирующих параметров, описывающих технический уровень добычи угля.

3. Исследование регулирующих воздействий, определяющих технологический уровень добычи угля.

4. Разработка математической модели, базы данных и информационной системы прогнозной оценки угольных пластов и объемов добычи угля с учетом характеристик сырьевой базы.

5. Разработка управленческих решений, направленных на развитие угольной промышленности.

2. Рассмотрены показатели сырьевой базы угольной промышленности как входные параметры, влияющие на формирование прогноза развития подземной добычи угля. Обос нован и предложен критерий для комплексной оценки характеристик угольных пластов, с которым установлена связь показателей эффективности функционирования угледобываю щих комбайнов. Разработана классификация угольных пластов и предложена их типизация по степени пригодности с точки зрения экономически эффективной разработки.

В период с 2000 по 2010 гг. в отработку были вовлечены более 207 пластов. По состоянию на 01.01.2011 г в разряд рабочих отнесено 209 шахтопластов. Анализ показал (таблица 2), что подавляю щее их большинство (69,6%) приходится на полого-наклонные, из которых 40,6 % составляют пласты средней мощности (мощность пласта 1,8-3,5 м), 38,2 % мощные (более 3,5 м) и лишь 4,3% тонкие пла сты. Доля крутопадающих (более 45 град.) и круто-наклонных (36-45 град.) пластов в общем объеме разрабатываемых подземным способом составляет 30,4 %. Однако такие пласты разрабатываются ис ключительно в Прокопьевско-Киселевском районе Кузбасса без применения средств комплексной ме ханизации. Анализ данных о распределении шахтопластов России за последние 10 лет показал, что по всем основным угледобывающим районам наблюдается увеличение геологической мощности пластов.

Связано это с тем, что в рассматриваемый период происходило постепенное замещение неперспектив ных шахт с неблагоприятными горно-геологическими условиями новыми шахтами с более мощными угольными пластами.

Таблица 2 – Распределение шахтопластов по мощности и углу падения Количество шахтопластов Мощность пласта, м Угол падения пласта, градус Всего, шт. Удельное участие, % до 35 свыше 36- до 1.2 12 - - 12 4, 1,21-1,8 26 3 5 34 16, 1,81-3,5 64 4 17 85 40, более 3,5 45 4 31 80 38, Всего 147 11 53 209 Удельное участие, % 69,6 5,2 25,2 100 Максимальная глубина разработки угольных пластов на шахтах России колеблется от 45- метров в Дальневосточном районе до 1200 м. в Восточном Донбассе. Тонкие пласты мощностью до 1, залегают преимущественное на значительной глубине, превышающей в среднем 500 м. В основном это шахты Восточного Донбасса и Печерского угольных бассейнов. Напротив, пласты мощностью 1,8 – 3, м и мощные залегают в основном на небольшой глубине (от 100 до 400 м) и разрабатываются преиму щественно шахтами Кузбасса, Восточной Сибири и Дальнего Востока.

Шахты России работают в весьма неравнозначных горно-геологических и горнотехнических условиях, определяющих уровень безопасности ведения горных работ (таблица 3).

Таблица 3 – Распределение шахт России по категориям газовой опасности Всего Категории шахт по газу Угольные районы шахт нега- I кат. II кат. III кат. сверх- опасные по России зовые кате- внезапным горная выбросам Северный 7 - - 1 1 2 Северо-Кавказский 11 11 - - - - Урал 1 - - - 1 Западная Сибирь 59 - 6 9 16 17 Восточная Сибирь 3 - 3 - - - Дальний Восток 9 - 7 1 - 1 В целом по России 90 12 16 11 18 20 В целом по России угольные шахты представлены всеми 6-ю категориями по газовой опасно сти: негазовые, I, II и III категории, сверхкатегорные и опасные по внезапным выбросам угля и газа.

Негазовыми являются 13,3 % шахт России, 17,8% отнесены к I категории, и 12,2% - ко II категории. Та ким образом, суммарная доля предприятий, осуществляющих добычу угля подземным способом в от носительно благоприятных по газовой опасности условиях, практически исключающих необходимость выполнения дегазационных работ, составляет 43,3%. Достаточно стабильной остается группа шахт, отличающихся высокой степенью метаноопасности, представленная шахтами III категории, сверхкате горными и пластами, относящимися к опасным по внезапным выбросам угля и газа. Их суммарная до ля в общем количестве шахт составила 56,7%.

Большинство разрабатываемых пластов (52,0%) имеют повышенную (16-25 м3/т) и высокую (свыше 25 м3/т) природную газоносность, что негативным образом влияет на работу шахты и требует проведения значительных по трудоемкости и капитальным затратам мероприятий по дегазации пла стов. Остальные шахтопласты имеют относительно невысокую газоносность (до 15 м3/т), что способ ствует увеличению уровня технологичности работы очистных забоев.

Очень высоким уровнем газовой опасности характеризуются шахты Кузбасса, на территории которого действуют 19 из 25 в целом по России шахт, опасных по выбросам угля и газа (76,0%), 15 из 19 сверхкатегорных шахт (79,0%). Большинство удароопасных пластов (75,8%) также разрабатывается в Кузбассе. При этом абсолютно все шахты опасны по газу. Наиболее благоприятными условиями по газу отличается Северо-Кавказский регион (Восточный Донбасс), где все 12 шахт являются негазовы ми. Высоким уровнем опасности по данному фактору отличаются шахты Северного региона, где доля шахт с высоким уровнем газовой опасности составляет почти 100%.

Природная газоносность пластов в существенной мере определяет также уровень опасности пластов по внезапным выбросам угля и горным ударам. Установлено, что из 208 обследованных шах топластов 44,7 % не опасны по внезапным выбросам угля. Напротив, 17,8% и 37,5% шахтопластов от носятся к угрожаемым и опасным по внезапным выбросам угля, соответственно. По опасности прояв ления горных ударов пласты распределяются следующим образом: 30,9% шахтопластов не опасны, 43,8 % - угрожаемы и 25,2% опасны по горным ударам.

Подавляющее большинство пластов, разрабатываемых в России, являются опасными по взры вам угольной пыли, при этом значительное их количество относится к опасным, склонным и весьма склонным по самовозгоранию угля. Большинство из них также отрабатывается на шахтах Кузбасса, число которых составляет 108 или 85,7% от общего по России количества шахтопластов.

Результаты анализа горно-геологических условий залегания угольных пластов легли в основу уточнения ранее предложенной типизации угольных пластов по степени их пригодности к эффектив ной отработке. В соответствии с ней все пласты делятся условно на высокотехнологичные (рентабель ность 20-35%), технологичные (рентабельность 10-25%) и нетехнологичные (рентабельность менее 10% или равная нулю). Характеристика типовых условий по степени пригодности к эффективной раз работке приведена в таблице 4.

Анализ показал, что при существующих в настоящее время уровнях технической и технологи ческой оснащенности очистных забоев, в том числе и за счет применения зарубежного оборудования, на шахтах, где отрабатываются пласты, отнесенные к высокотехнологичным, нагрузка на забой со ставляет более 4000 т/сутки, а на шахтах с технологичными и нетехнологичными пластами – менее 4000 и от 350 до 100 т/сутки, соответственно.

Таблица 4 – Характеристика горно-геологических условий залегания угольных пластов с различ ным уровнем технологичности отработки Группы запасов по техно- Угол па- Вынимаемая Разрывная нару- Газоносность Опасность логичности разработки дения мощность пла- шенность, м/га пласта, м3/т по выбросам ласта, ста, м угля и газа град Высокотехнологичные менее 21 менее 5,0 менее 15 неопасные 1,7-7, Технологичные менее 21 0,9-1,7 и 7,0 менее 5,0 любая угрожаемые менее 5,0 любая угрожаемые 21-35 1,7-7, Нетехнологичные более 35 до 120,0 любая любая 0,9-7, Следует, однако, отметить, что по мере развития техники и технологии добычи угля, нетехноло гичные пласты могут перейти в разряд технологичных, а технологичные – в высокотехнологичные. Бо лее того, выполненные ранее в Гипроуглемаше, ИГД им. А.А. Скочинского и других институтах ис следования показали, что проблема выемки удароопасных пластов может быть решена за счет создания соответствующей выемочной техники, что отражено в соответствующих ГОСТах на механизирован ные крепи, разработанные Гипроуглемашем совместно с ВНИМИ.

Далее были проанализированы пласты по управляемости пород кровли, их устойчивости и прочности пород почвы. Анализ показал, что на шахтах Кузбасса преобладают породы кровли средней устойчивости и устойчивые (41%) и прочные породы почвы (57%). Трудноуправляемые породы кров ли встречаются в 36% случаев. Ложная кровля на значительной площади (более 30%) встречается в 35 % случаев. В Печорском бассейне наиболее распространены следующие сочетания боковых пород:

ТНП – 23,1 %;

ТУП – 53,8. Из всего количества шахтопластов, разрабатываемых на шахтах Восточного Донбасса, 75 % относится к пластам с труднообрушаемыми породами основной кровли и 75 % пластов с прочной почвой.

Анализ качественных характеристик угольных пластов позволил установить следующее:

1. Бурые угли, сосредоточенные в основном в Челябинском и Дальневосточном районах, кото рые, в отличие от других марок, отличаются высокой зольностью (от 25 до 34%), очень высоким со держанием влаги – от 21,5% до 57,6%, достаточно высоким уровнем выхода летучих (от 27% до 45%), низкой теплотой сгорания (от 6683 до 7300 ккал/кг) и повышенным содержанием серы (в основном бо лее 1,2%).

2. Из всего разнообразия каменных углей наибольшее количество их марок представлено длин нопламенными и газовыми углями, а также группой спекающихся и слабоспекающихся углей коксо вых марок.

3. Группа длиннопламенных и газовых углей, относящихся к каменным, добыча которых в ос новном сосредоточена в Кузбассе, характеризуется низким содержанием влаги (от 2,9 до 10,5%), невы сокой пластовой зольностью (в основном 5-15%), высоким выходом летучих (от 35 до 49,8%) и соот ветственно высокой теплотой сгорания.

4. Ценные сорта группы спекающихся и слабоспекающихся углей коксовых марок также в ос новном добываются в Кузбассе. Их качество характеризуется низким содержанием влаги (от 1,3 до 10,2%) и невысоким содержанием серы (в основном от 0,3 до 0,6%). Выход летучих по данной группе углей составляет от 16,8 до 38,3%.

Значительными ресурсами коксующихся углей располагает также Печорский угольный бас сейн. Коксующиеся угли разведаны на Воркутинском и Воргашорском месторождениях. По своему составу они относятся к ценным маркам Ж, реже К и характеризуются средним содержанием золы 14 20%, низким содержанием серы – 0,5-0,7%.

5. Антрациты, добываемые в основном на шахтах Восточного Донбасса обладают самой высо кой из всех марок угля теплотой сгорания (от 8000 до 8560 ккал/кг) и очень низким выходом летучих (от 2,8 до 5,8%). В силу этих отличительных особенностей антрацит в основном используется в комму нально-бытовом секторе и в энергетике. Они обладают также низким содержанием влаги, что харак терно для каменных углей, достаточно высоким содержанием серы (до 2,6%) и повышенной пластовой зольностью.

Для решения вопросов, связанных c экономически эффективной выемкой угля, а также с экс плуатацией угледобывающих машин, необходимо знание ряда показателей, которые характеризуют пласт как объект разрушения. С этой целью учеными в области разрушения угольных пластов предло жен ряд показателей (сопротивляемость угля и пласта резанию, крепость породных прослойков и твер дых включений и их удельное содержание в пластах, абразивность пласта и др.). Однако использование этих показателей в отдельности, дает оценку пласта лишь по какой либо одной из его физических ха рактеристик, используемых для решения частных вопросов, связанных с эксплуатацией угледобываю щих машин. Для комплексной же оценки угольных пластов важно выявить такой критерий, который бы, с одной стороны, интегрально учитывал все влияющие характеристики пласта, а с другой, был бы достаточно чувствителен к изменению каждой из них. Для установления такого критерия был исполь зован способ, сводящийся к тому, что на основе физической модели исследуемого процесса, исходя из инвариантных характеристик свойств пласта, был получен обобщенный показатель, полностью удо влетворяющий предъявленным выше требованиям. Проведенный анализ и выполненные расчеты пока зали, что в качестве обобщенной характеристики свойств угольных пластов может быть выбран пока затель Аэ, представляющий собой комбинацию сопротивляемостей пласта резанию Апл и обобщенного показателя содержания и свойств неоднородностей А *, имеющих размерность Н/мм. Поэтому Аэ был н назван показателем эквивалентной сопротивляемости пласта резанию. Для общего случая, когда наря ду с чистыми пластами имеют место и пласты сложного строения он равен Аэ = A пл А* k н, (1) н Для практического использования показателя Аэ, например, для выбора параметров угледобы вающих машин, необходимо было изыскать достаточно простой и точный метод расчета коэффициен та k, который представляет собой вероятность появления (или долю) внезапных отказов элементов уг ледобывающих машин при наличии в пласте неоднородностей, характеризуемых показателем А н, * Н/мм, т.е.

k 1, (2) где можно рассматривать как вероятность безотказной работы (в смысле появления внезапных отка зов) угледобывающих машин при наличии в пласте неоднородностей (вероятность «выживания» си стемы).

Как всякая вероятность, равна отношению числа исходов, благоприятных тому, что внезап ный отказ не произойдет, к общему числу исходов. Применительно к процессу разрушения угольного массива сложного строения, содержащего помимо угля крепкие породные прослои и твердые включе ния, возможно предположить A пл A уг, (3) А*н где Aпл А уг - часть показателя Апл, формирующего средние нагрузки на угледобывающей машине, образованная за счет содержания в пласте прослоев и твердых включений. Поскольку известно, что средние нагрузки влияют на постепенные отказы, то они могут рассматриваться как благоприятное со бытие тому, что внезапный отказ не произойдет. Показатель А*, в данном случае, может рассматри н ваться как сумма событий (как благоприятных, так и неблагоприятных внезапному отказу), связанных с наличием в угольном пласте неоднородностей.

Подставляя в формулу (1) значение коэффициента k, выраженное через (2) и произведя необхо димые преобразования, окончательно имеем Аэ А уг А*, (4) н Анализ последнего выражения показывает, что показатель Аэ всегда либо равен A уг (для пла стов простого строения), либо больше A уг, причем тем больше, чем больше неоднородностей в пласте и чем больше разница между собственно сопротивляемостями резанию угля и неоднородностей, сла гающих угольный пласт.

Далее были выполнены исследования, направленные на установление зависимостей показате лей эффективности функционирования угледобывающих комбайнов от показателя Аэ, в результате ко торых были получены эмпирические выражения, позволяющие рассчитывать:

- среднюю теоретическую производительность при работе комбайна в конкретных условиях эксплуатации по показателю Аэ 3 k мк Н в Вз n об уг q ср ;

(5) А 0,9 n рл э - максимально возможную теоретическую производительность комбайна 66,2 k мк k p Н в Вз n об уг q max ;

(6) A1,36 n рл э - техническую производительность комбайна 180 Н в В з К мк n об уг q тех ;

Vп (7) 1 L Т н А 0, n рл э где kмк, kр - коэффициенты, определяющие влияние на толщину стружки установленной мощности комбайна Рк (кВт) и радиального вылета резца lр (мм) соответственно;

Нв - вынимаемая мощность пла ста, м;

В3 - ширина захвата исполнительного органа, м;

nоб – частота вращения исполнительного органа комбайна, об/мин;

- плотность угля, т/м3;

nрл - число резцов в линии резания на исполнительном ор гане;

Vп – скорость подачи комбайна, м/мин;

L - длина лавы, м;

Тн - суммарное время непроизводи тельной работы лавы за цикл, обусловленное конструкцией и надежностью комбайна, мин.

На рисунке 4 (а) и (б) приведены расчетные зависимости средней и максимально возможной теоретической производительности угледобывающих комбайнов 1К101У, 1ГШ68 и К500 в зависимо сти от показателя Аэ, анализируя которые видно, что с увеличением показателя Аэ средняя и макси мальная производительность комбайнов всех типов гиперболически снижается.

qср, т /м ин qmax, т /м ин 7.0 15. 6.0 12. 5.0 10. 4.0 7. 3.0 5. 2.0 2. 1.0 Aэ, Н/м м Aэ, Н/м м 50 100 150 200 250 50 100 150 200 (а) (б) Рисунок 4 - Зависимости средней qср (а) и максимально возможной qmax (б) теоретической произ водительности комбайнов 1К101У, 1ГШ68 и К500 Ю (кривые 1, 2, 3 соответственно) в зависимо сти от показателя Аэ Полученные выражения для определения производительности комбайна следует учитывать при прогнозировании объемов добычи угля исходя из прогнозных оценок характеристик разрушаемости угольных пластов на период до 2030 г.

Систематизация данных о шахтопластах по особенностям их геологического строения и харак теристикам разрушаемости послужила основой для разработки классификации угольных пластов. В целом классификация базируется на типизации строения пластов в зависимости от наличия в них раз личных типов породных прослоев и твердых включений, а также разделении пластов по категориям разрушаемости в зависимости от сопротивляемости угля резанию и его хрупко-пластических свойств.

Описания типовых условий по особенностям строения пластов приведены в таблице 5. Типиза ция угольных пластов по категориям разрушаемости приведена в таблице 6. Она разрабатывалась при менительно к требованиям ГОСТ 26914-86 «Комбайны очистные. Общие технические требования», разделившего область применения комбайнов на группы по уровням энерговооруженности и энерго емкости.

Таблица 5 – Типизация угольных пластов по особенностям геологического строения Группа Обобщенный показатель сложности Характеристики строения пласта содержания и свойств неод строения А* нородностей Н пласта 0 Пласты с чистыми углями и с прослоями углистого аргиллита или (и) ар гиллита с сопротивляемостью резанию Апп200 Н/мм или (и) с раздроб 1 2, ленными твердыми включениями удельным содержанием до 1% Пласты с прослоями аргиллита или (и) углистого аргиллита, или (и) алев- 1 ролита с 200Апп400 Н/мм или (и) с раздробленными твердыми вклю 34, чениями содержанием более 1%, или не раздробленными и консолидиро ванными – до 2,5 % 4 Пласты с прослоями алевролита, известняка и песчаников с Апп Н/мм или (и) не раздробленными твердыми включениями содержанием 39, более 2,5% и консолидированными любого содержания Таблица 6 – Типизация угольных пластов по разрушаемости Категория разрушае- Значение показателей сопротивляемости угля резанию Ауг(Н/мм) и степени его хрупко мости сти Е Вязкие угли (Е2.1) с Ауг 150 или хрупкие с Ауг I Вязкие с Ауг = 151 - 240 или хрупкие с Ауг = 201 – II Вязкие с Ауг 240 или хрупкие с Ауг III Кроме типизаций по особенностям строения и разрушаемости все пласты по назначению были разделены на подлежащие рассортировке и обогащению и рядовые угли.

Для решения прикладных задач, используется матрица (таблица 7), каждое окно, которой соот ветствует определенным условиям по разрушаемости и может приниматься в качестве классификаци онного показателя.

Таблица 7– Классификация угольных пластов по сложности геологического строения и характе ристикам разрушаемости угольных пластов Группы сложности геологического Категории разрушаемости пласта строения пласта I II III 1 1-I 1-II 1-III 2 2-I 2-II 2-III 3 3-I 3-II 3-III 3. Определены основные технико-экономические показатели работы угольной промыш ленности РФ в области механизации очистных и горно-подготовительных работ при подземном способе добычи угля. Рассмотрены регулирующие параметры, характеризующие технический уровень применяемого очистного и проходческого оборудования. Обоснован удельный стои мостной критерий, учитывающий производительность, ресурс и стоимость применяемого на шахтах оборудования, с использованием которого была выполнена экономическая оценка эф фективности применения отечественного и зарубежного добычного и проходческого оборудова ния.

В таблице 8 приведены значения основных показателей работы очистных забоев за послед нее десятилетие.

Таблица 8 - Основные показатели работы очистных забоев шахт Российской Федерации в период 2001-2009 годов Показатели Годы 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Добыча подземным способом, 95,2 86,6 93,2 101,7 103,5 107,9 108,6 104,0 104,3 100, млн. т.* Добыча из КМЗ, млн. т. 81,6 73,0 78,8 85,0 86,2 90,0 91,3 88,1 88,5 87, Количество очистных забоев, 225 203 183 169 157 149 131 123 122 всего Количество КМЗ 163 151 128 113 104 103 92 85 88 Среднесуточная добыча из одно- 1192 1233 1365 1671 1722 1986 2076 2211 2403 го очистного забоя, т.

Среднесуточная добыча из КМЗ, 1485 1567 1759 2330 2410 2760 2854 3060 3303 т Из таблицы видно, что основной объем подземной добычи угля приходится на забои, оборудованные средствами комплексной механизации очистных работ (КМЗ). Так из 100,8 млн. т подземной добычи угля 87,6 млн. т. приходится на КМЗ, в том числе в Кузнецком угольном бас сейне – 65,7 млн. т., Донецком – 4,2 млн. т., Печорском – 11,8 млн. т. Видно также, что при сокра щении более чем в два раза количества очистных забоев среднесуточная добыча угля как в целом по забоям, так и по КМЗ возросла в 2,2-2,4 раза.

Рост нагрузки на очистной забой достигнут, в основном, за счет концентрации очистных работ на базе современных средств комплексной механизации. Показатель концентрации очистных работ за 2010 г. составил 0,134 забоев на 100 тыс. т. очистной добычи, а в КМЗ он был доведен до 0,099 очист ных забоев на 100 тыс. т. очистной добычи. Таким образом, из одного забоя в среднем за год добывали около 746 тыс. т. угля, а в КМЗ – 1010 тыс. т. угля.

Распределение добычи угля из действующих очистных забоев в зависимости от мощности и уг лов залегания угольных пластов показало (таблица 9), что более 97 % угля (88 очистных забоев) добы вается на полого-наклонных пластах и только около 3 % из круто-наклонных и крутых пластов. При этом доля тонких пластов составляет менее 2 %. Основная добыча приходится на полого-наклонные пласты средней мощности и мощные.

Таблица 9 - Распределение добычи угля из действующих очистных забоев в зависимости от мощ ности и углов залегания угольных пластов Углы залегания Добыча угля из действу- Удельный вес добычи угля в зависимости от мощности пласта, м пласта, град. ющих очистных забоев, млн. т.

свыше 3, 0,71-1-20 1,21-1,80 1,81-3, до 35 88,6 1,67 6,9 47,51 43, 36-45 0,2 - - 100 более 45 2,3 0,11 5,36 22,17 72, Всего 91,1 1,62 6,85 46,98 44, Многообразие горно-геологических условий разработки угольных пластов на шахтах Россий ской Федерации определило применение различных типов и типоразмеров механизированных ком плексов как отечественных, так и зарубежных. Анализ 138 очистных забоев показал, что из общего их количества находившихся в работе, 53 было оборудовано крепями импортного производства.

Еще более высоко присутствие техники зарубежного производства в парке действующих угле добывающих комбайнов, что свидетельствует о недостаточно высоком технико-экономическом уровне некоторых машин отечественного производства. Из 133 работавших в 2010 г очистных комбайнов приходились на комбайны, изготовленные в Западной Европе (Польша, Германия, Чехия) и США и на комбайны производства Украины, производство которых было начато еще 20-30 лет назад.

На рисунке 5 приведены данные о динамике применения импортных крепей и угледобывающих комбайнов на шахтах России.

(а) (б) 45 40 Доли, % Доли, % 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 Годы Годы Рисунок 5 – Доля механизированных крепей (а) и угледобывающих комбайнов (б) зарубежного про изводства в общем количестве работающих по годам Видно, что в последнее десятилетие наблюдается устойчивое увеличение доли забойной техни ки импортного производства на шахтах России. При этом, если для крепей доля зарубежных к 2010 г.

составляла около 38% и наметилась тенденция к выполаживанию кривой, то для комбайнов эта доля возрастает и к 2010 г. составила около 80%. В этой связи был выполнен анализ технического уровня и эффективности применения отечественного и зарубежного добычного оборудования. Показатели, ха рактеризующие технический уровень горной машины были объединены в три группы:

- технические, включая рациональность и оптимальность конструкторских решений, энергово оруженность, уровень системы управления, соответствие машины условиям эксплуатации, создание безопасных условий работы, удобство управления и обслуживания машины, габариты и масса машины и т.д.;

- технико-экономические, включая производительность и ресурс машины;

- экономические, включая первоначальную стоимость машины и затраты на обеспечение надежности ее работы до исчерпания ресурса.

Первую группу показателей практически невозможно оценить экономически, но эти показатели являются основой обеспечения технико-экономических и экономических показателей, которые следует рассматривать как критерии качества машины, характеризующие его техническое совершенство.

С учетом вышеизложенного, под понятием «технический уровень горной машины» понимается относительная технико-экономическая характеристика машины по сравнению с применяемой в данных условиях или аналогами-конкурентами, предназначаемыми для тех же условий эксплуатации. В таком понимании «технический уровень горной машины» - категория экономическая.

В качестве критерия оценки технико-экономического уровня очистного оборудования принята величина удельных затрат на добычу угля, связанных с его покупкой, эксплуатацией и ремонтом в конкретных горно-геологических условиях. Этот показатель является обобщенным, учитывающим производительность, ресурс и затраты на приобретение и обеспечение нормальной работы оборудова ния. Он позволяет оценивать конкурентоспособность машины по сравнению с другими в конкретных условиях эксплуатации.

В общем случае удельные затраты на добычу определяются по формуле:

Ц уд Соб 1 а з.ч а т.о R Q,руб/т;

(8) где Соб –стоимость оцениваемого оборудования, млн. руб;

RQ – гарантированный ресурс оборудо вания в объемах добытого угля по горной массе, млн. т;

а з.ч ;

а т.о - доля затрат на запасные части и доля трудозатрат на техническое обслуживание и ремонт от первоначальной стоимости оборудо вания, соответственно.

Учитывая, то обстоятельство, что ресурс крепи зависит от ее типоразмера и вынимаемой мощ ности пласта проф. Мышляевым Б.К. величину ресурса предложено рассчитывать по формуле:

R Q 0,9H max l ср L кр 10 6, млн. т, (9) где Hmax – максимальная конструктивная высота секции крепи, м;

lср – средняя длина лав, намечаемых для отработки данной крепью, м;

Lкр – общее подвигание крепи до исчерпания ресурса, м;

- объем ный вес добываемого угля, т/м3.

Суммарные удельные затраты по очистному комплексу определяются из равенства:

Цу.комп.=КY(Цу.к. + Цу.конв. + Цу.кр.), руб./т (10) где Цу. к., Цу.конв, Цу.кр. – удельные затраты на очистной комбайн, забойный конвейер и крепь соответ ственно;

КY – коэффициент, учитывающий стоимость вспомогательного оборудования, его величину предложено принимать для пластов вынимаемой мощности 2,0, от 2,0 до 3,5 и более 3,5 м равным 1,1;

1,07 и 1,05 соответственно.

Технико-экономический уровень механизированных крепей Для выяснения причин столь значительного объема применения импортных крепей была вы полнена оценка эффективности их применения в сравнении с лучшими образцами крепей отечествен ного производства при работе в различных горно-геологических условиях. Сравнение производилось при эксплуатации примерно в равных условиях по вынимаемой мощности пластов. При этом для большей объективности сравнивались крепи эксплуатировавшиеся в комплексе только с зарубежными комбайнами. Анализ показал, что при практически одинаковой средней мощности пластов, лавы, обо рудованные отечественными комплексами имели среднесуточную нагрузку в 1,13 раза выше по срав нению с польскими и в 2,28 раза ниже, чем английского и германского производства.

Ниже в таблице 10 приведены технико-экономические показатели импортных крепей в сравне нии с лучшими отечественными образцами, откуда следует, что стоимость крепей американской и гер манской фирм JOY и DBT существенно выше, чем крепей аналогичных типоразмеров российского производства. Связано это, прежде всего, с более высокой надежностью американских крепей. Так, ес ли гарантированный ресурс первых в среднем составляет 49,5 и 53,7 млн. т., то ресурс российских со ставляет всего от 20 до 25 млн. т1.

Таблица 10 - Сравнительные данные о ресурсе и стоимостных затратах при работе отечествен ных и зарубежных механизированных крепей Страна-производитель (тип Отпускная Ресурс до капитального ремонта по Удельные Область крепи) цена металлоконструкциям затраты на применения тыс. руб. добычу, руб/т по мощности тыс. циклов млн. т.

пласта, м.

от-до Россия (2У-16/33;

4У-16,5/35;

от 4846 до от 10,0 до 33,2 от 0,29 до 0,34 от 1,6 до 5, 30, 4У-22/42;

2Ш-26/53;

КМ700/800 и КМ1000) Украина (МКД 90Т) 1540 30,0 4,5-7,4 0,23 0,9-1, США (JOY) 16000 50,0-80,0 30,1-88,6 0,30 1,8-5, Германия (DBT) 16800 50,0-80,0 16,7-88,6 0,34 1,0-5, Польша (Fasos 22/45;

Tagor;

от 9,4 до 28,2 от 0,30 до 0,39 От 1,5 до 4, 6200 30, Glinik) Сравнивая крепи по удельным стоимостным затратам на добычу установлено, что, имея значи тельно более высокую цену и соответственно больший ресурс, удельные затраты на добычу тонны угля при использовании крепей фирм JOY и DBT примерно такие же как и при применении российских крепей сопоставимых типоразмеров 4У-22/42 и 2Ш-26/53 производства Юргинского машинострои тельного завода и более, чем в 1,6 раза ниже по сравнению с крепями КМ700/800 и КМ1000. Польские крепи как по цене, так и по ресурсу, а следовательно и по удельным затратам на добычу угля примерно равнозначны российским аналогичных типоразмеров.

Ввиду большой стоимости зарубежных комплексов, применение которых, как показывает прак тика, не окупается значительным приростом добычи, следует ориентироваться на применение отече ственных крепей нового технического уровня.

Технико-экономический уровень очистных комбайнов Обращаясь к рисунку 5б видно, что интенсивность роста объемов применения импортных ком байнов существенно выше, чем механизированных крепей, что свидетельствует о том, что темпы мо дернизации первых существенно отстают от вторых. Доказательством этому служат данные о сравни тельной оценке их технического уровня. Так, например, среднесуточная нагрузка на забой по лавам, оборудованным комбайнами EDW-300/600 фирмы Eickhoff (шахта им 7 Ноября) в 1,7 раза выше по сравнению с отечественным К500Ю.

Сравнение данных по надежности показало (таблица 11), что гарантированный ресурс комбайна К500Ю сопоставим с ресурсом комбайнов производства Украины и Чехии, в 1,6 раза ниже, чем ком байнов польского производства и более чем в 4 раза ниже, чем комбайнов производства США и Гер мании.

Таблица 11 – Сравнительные данные о ресурсе и стоимостных затратах при работе очистных комбайнов различных стран - производителей Страна производитель(тип Отпускная цена Гарантированный Вынимаемая Удельные затраты комбайна) с НДС, млн. руб. ресурс до капиталь- мощность на добычу угля, ного ремонта, млн. т пласта, м. руб./т Россия (К500Ю) 36,3 5 1,6-3,5 7, Украина (1К101, РКУ10, от 7,4 до 29,0 от 3 до 5 от 0,78 до 4,3 от 2,5 до 5, 2ГШ68Б, 1КШЭ, УКД 200-250) Приведенные в таблицах 10-13 и 16 данные о ресурсе и стоимости зарубежного добычного оборудования и проходческих комбайнов взяты из рекламных источников соответствующих зарубежных фирм, а по отечественному оборудованию – на основании официальных запросов на заводы изготовители.

США (серияLS) от 84,5 до 180,0 от 1,15-4,3 от 4,2 до 9, Германия (серии SL и ЕL от 205 до 328 от 20 до 30 от 1,8 до 6,0 от 10,2 до 13, Польша (серии KGS и KSW) от 42,9 до 69,7 от 8 до 10 от 1,4 до5,2 от 5,2 до 7, Чехия (серия MВ) от 29,4 до 53,3 от 5 до 8 от 1,8 до 5,0 от 5,9 до 6, Удельные стоимостные затраты комбайна К500Ю в 1,25 раза выше, чем комбайна сопоставимо го типоразмера 1КШЭ украинского производства, примерно такие же как при эксплуатации чешских и польских комбайнов, в 1,24 и в 1,8 раза ниже по сравнению с комбайнами американского и германско го производства.

Большое разнообразие применяемых на отечественных шахтах типов и типоразмеров очистных комбайнов говорит об отсутствии единой технической политики в отрасли, которая должна функцио нировать в целях обеспечения эффективности и безопасности горных работ. Для этого необходимо разработать и внедрить типовые технические решения на основе технологических схем высокопроиз водительной разработки полого-наклонных (до 350) угольных пластов.

Технико-экономический уровень забойных конвейеров Из отечественных конвейеров наименьшие удельные затраты на добычу при эксплуатации имеют конвейеры Анжера-34Л, гарантированный ресурс рештачного става которых наибольший по сравнению с другими образцами. Остальные конвейеры в силу их относительно низкого гарантирован ного ресурса до капитального ремонта сопоставимы по стоимостным затратам с конвейерами произ водства украинских заводов-изготовителей. Напротив, сравнение отечественных конвейеров с конвей ерами ведущих фирм Германии и США показало (таблица 12), что удельные затраты при применении последних в среднем в 1,6 раза ниже по сравнению с российскими. Связано это в основном с высоким ресурсом импортных конвейеров, который в 2,5-7 раз выше ресурса отечественных конвейеров.

Таблица 12 – Сравнительные данные о ресурсе и стоимостных затратах при работе забойных конвейеров различных стран - производителей Тип конвейера, страна произ- Приведенная к 200 м Гарантированный ресурс до ка- Удельные затраты, водитель цена, млн. руб. питального ремонта, млн. т руб./т Россия (серия «Анжера», Юрга от 81,3 до 146,8 от 3,0 до 8,0 от 22,5 до 27, 850) Украина (серия СПЦ) от 42,5 до 75,2 от 2,0 до 2,5 от 21,7 до 30, Польша (серия Rybnik) от 92,2 до 95,7 от 5,0 до 8,0 от 12,0 до 18, США (JOYсерия AFS) 283,8 20,0 14, Германия (DBT серии PF4 и НВ) от 244,1 до 315,6 от 15,8 до 12, 20, Чехия (CSK 228/732) 91,15 5,0 18, Низкие технико-экономические показатели отечественных забойных конвейеров связаны с тем, что:

- фактическая техническая производительность отечественных комбайнов значительно ниже теоретической;

- загрузка конвейера одним комбайном производится неравномерно;

- коэффициент машинного времени (КМВ) конвейера обычно на 5-15% выше КМВ комбайна.

Комплексная оценка эффективности применения в очистного оборудования Для окончательных выводов об эффективности применения отечественного и зарубежного очистного оборудования были выполнены расчеты, с использованием вышеприведенных формул.

Установлено (таблица 13), что при практически равных удельных затратах на добычу угля по крепям и сопоставимых затратах по комбайнам, из за высоких удельных затрат при применении отечественных конвейеров суммарные удельные затраты по всему комплексу российского очистного оборудования существенно выше чем по комплексам производства ведущих зарубежных фирм (DBT, JOY) и немного ниже по сравнению с украинскими.

Таблица 13 – Комплексная оценка эффективности применения комплектов очистного оборудова ния Страна производи- Комплект забойного оборудования Удельные затраты на добычу угля, руб./т тель Россия (Юргинский крепь 2Ш-26/53;

комбайн К500Ю;

кон- 0,34(крепь)+7,26 (комбайн)+25,10 (конвейер)= машзавод) вейер КСЮ - 271 32, Украина крепь КД90Т;

комбайн УКД 200-250;

кон- 0,23(крепь)+3,92(комбайн)+15,78(конвейер)= 34, вейер СПЦ - Германия (DBT) крепь DBT;

комбайн SL500;

конвейер RF4 0,34(крепь)+12,3(комбайн)+25,10 (конвейер)= 28, США (JOY) крепь JOY;

комбайн 7LS3;

конвейер AFS 0,30(крепь)+9,00(комбайн)+14,19(конвейер)= 23, Польша крепь Glinik;

комбайн KSW1140E;

кон- 0,30(крепь)+6,97(комбайн)+18,44(конвейер)= 25, вейер Rjbnik По данным сравнительного технико-экономического анализа результатов работы комплексов отечественного производства и ведущих западных фирм, выполненного проф. Мышляевым Б.К., было установлено, что, несмотря на более высокий технический уровень импортных комплексов по энерго вооруженности, надежности и ресурсу, их применение из-за высокой стоимости, даже без учета затрат на прохождение таможни и транспортировку, приводит в ценах 2004 г к потере шахтами до 30 млн.

руб. на каждый млн. т. добытого угля.

Расчеты показали, что кроме этого применение импортных машин приводит к следующим по терям при добыче одного миллиона т. угля: по забойному транспорту – до 14 млн. руб.;

очистным ком байнам – до 10 млн. руб.;

механизированным крепям – до 7 млн. руб. В 2004 г. шахтами Кузбасса, при менявшими зарубежные комплексы, потеряно не менее 0,7 млрд. руб., а общие потери шахт с учетом затрат от применения разнообразного оборудования составили порядка 1,7 – 2,0 млрд. руб. Кроме этого применение импортного оборудования приводит к устойчивой потере рабочих мест в стране. Так, каж дый млн. т. угля, добытый импортным комплексом приводит к потере 120-150 квалифицированных рабочих мест в машиностроении страны в течение одного года. По экспертной оценке в 2004 г. за счет применения в Кузбассе импортной очистной техники потеряно, в первую очередь в Кемеровской обла сти, не менее 3-х тысяч рабочих мест в машиностроении и электротехнической промышленности.

Технико-экономический уровень проходческого оборудования Подготовительные работы (проведение горных выработок различного назначения) на шахтах играют исключительно важную роль, так как позволяют осуществить доступ к угольным пластам, обеспечивают рациональную раскройку шахтного поля и обеспечивают возможность ведения очист ной выемки.

В последние годы на шахтах России проводится порядка 531,0 км горных выработок. Из них более 400 км вскрывающих и подготавливающих и около 90 км нарезных, для чего было задействовано от 507 в 2010 г. до 706 в 2001 г. подготовительных забоев и около 300 проходческих комбайнов. Соот ношение объема вскрывающих и подготавливающих к общему объему проводимых выработок на шах тах Кузбасса составляют 0,791, Печорского бассейна – 0,865 и Донбасса – 0,643. Последнее свидетель ствует о недостаточном удельном весе вскрывающих и подготавливающих выработок в общем объеме проведения выработок на шахтах Кузнецкого и особенно Донецкого бассейнов, и находится в пределах допустимого уровня на шахтах Печорского бассейна.

Анализ динамики удельного проведения вскрывающих и подготовительных выработок за по следние 15 лет показал (таблица 14), что как в целом по отрасли, так и по отдельным угольным регио нам отмечается снижение объемов проведения выработок приходящихся на 1000 т добычи угля. Ис ключение составляет Печорский угольный бассейн, где этот показатель достаточно стабилен.

Таблица 14 - Динамика изменения объемов удельного проведения подготовительных выработок на 1000 т добычи угля (всего/вскрывающих и подготавливающих) Бассейны Годы, м 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2008 2009 Минэнерго 8,5 7,5 6,9 6,7 6,3 6,1 5,3 5,7 5,1 5, РФ 5,9 5,6 5,3 5,2 4,9 4.8 4,0 4,4 4,0 3, Кузнецкий 11,0 9,8 8,7 7,9 7,1 6,8 5.7 6,3 5,3 5. 8,3 7,3 6,8 6,2 5,6 5.3 4,2 4,9 4,2 4, Печорский 3,4 3,3 3,0 2,7 2,6 3,4 3.3 3.2 3,9 3, 3,1 2,9 2,6 2,3 2,4 2.9 2,9 2.7 3,4 3, Донецкий 6,6 5,3 5,6 5,1 4,5 3,9 3,8 3,5 4,3 3, 3,9 3,1 2,7 3,4 2,9 2,7 2,8 2,7 3,2 2, Для проведения горных выработок применяются в основном два способа: комбайновый и буро взрывной (рисунок 6а). На шахтах Донецкого бассейна основным способом проведения горных выра боток является буровзрывной, в Печорском - комбайновый. На шахтах Кузнецкого бассейна комбайно вый способ применяется более чем в 60% проводимых выработок при еще значительном объеме при менения буровзрывного способа.

Основу парка проходческих комбайнов составляют комбайны производства Копейского машза вода типов: ГПКС (40%) и КП21 (21%). Так же как и по очистной технике за последнее десятилетие отмечается рост числа импортных проходческих комбайнов, применяемых на шахтах России. Прирост происходит как за счет комбайнов производства Украины (с 84 в 2005 г до 104 в 2010 г), так и комбай нов производства ведущих западных фирм (с 10 до 32).

(а) (б) всего забоев 600 с погрузкой угля и породы 478 500 422 проходческими 400 Доли комбайными 300 погрузочными машинами скреперами 44 32 100 вручную 0 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 Годы Рисунок 6 – Распределение способов проведения горных выработок на шахтах РФ(а) и динамика удельного веса (в % к общей длине проведения выработок) проведения подготовительных вырабо ток проходческими комбайнами (б) Эффективность ведения горно-подготовительных работ зависит от темпов проведения подгото вительных выработок. Поэтому в качестве характеристики, по которой оценивалась эффективность функционирования проходческого оборудования, наряду с его гарантированным ресурсом и удельны ми затратами на проходку, была принята величина среднемесячной скорости проходки.

Анализ показал (таблица 15), что среднемесячные темпы проходки выработок зарубежными комбайнами за период их эксплуатации составляют 100,1 м/мес., а на отдельных шахтах колеблется от 55 до 285 м/мес. При этом наивысшей производительности комбайны достигают на 2-ой год работы, что свидетельствует о низком уровне организации труда и сервисного обслуживания. Приведенные данные свидетельствуют о том, что как отечественные, так и зарубежные проходческие комбайны ис пользуются, в основном, еще недостаточно эффективно. Средние темпы проведения выработок ком байнами не достигли рациональной величины, которая должна быть не менее 200 – 300 м/мес.

Таблица 15 – Эффективность применения проходческих комбайнов зарубежных фирм на шахтах РФ Комбайн (фирма, страна) Количество комбай- Пройдено всего, м Среднемесячное подви нов в работе гание, м От 41, до 285, Joy 15 MD1100, Dosko 3 1911 213, От 55 до Eickhoff 3 Серия АМ50z, Альпине-Майнер От 45,7 до 126, 5 П-110 (Украина) 18 9102 93, КСП-32, КСП-33 (Украина) 10 3089 64, Расчеты показали, что в среднем за год для обеспечения необходимого фронта очистных работ надо проходить более 4 км всех выработок и более 3 км вскрывающих и подготавливающих. Причиной тому являются несовершенные технологические схемы, планирование и организация работ.

В таблице 16 приведены сравнительные данные о некоторых технико-экономических показате лях проходческих комбайнов различных стран производителей.

Таблица 16 –Технико-экономические показатели проходческих комбайнов Страна производитель, тип ком- Отпускная Гарантиро- Предел проч- Типоразмер Удельные байна цена с НДС, ванный ре- ности на сжа- комбайна по затраты, млн. руб. сурс, тыс. м3 тие породы, весу руб./м сж, Мпа Россия (1ГПКС 01), легкого типа 10,024, 110 70 91, Россия (КП 21 00) среднего 19, 980 120 100 166, Украина (П110.01, КСП32.01, КПД) среднего 25,1- 27,8 120 100 209,2-231, Австрия (АМ50) легкого 43,5 150 50 290, Австрия (АМ75) среднего 72,65 150 75 483, Австрия (АМ105) тяжелого 130,5 200 105 652, Англия (DoskoMD1100) н.д. среднего 53,12 150 354, Видно, что отличительной чертой отечественных комбайнов является их низкая цена и соответ ственно низкие удельные затраты на разрушение 1 м3 горной породы. Если по сравнению с комбайна ми производства Украины удельные затраты при применении комбайна среднего типа КП21 в среднем ниже в 1,3 раза, то по сравнению с АМ75 и MD1100 – в 2,9 и 2,1 раза соответственно. Последнее, по видимому, и явилось причиной широкого распространения на шахтах России морально и технически устаревших комбайнов 1ГПКС и КП21 (61%) по сравнению с комбайнами ведущих зарубежных фирм.

Увеличение темпов проведения горных выработок станет возможным на основе внедрения про грессивной технологии, более надежных и производительных отечественных проходческих комбайнов, в том числе нового технического уровня.

4. Дана оценка технологического уровня подземной разработки угольных месторождений и рассмотрены регулирующие воздействия, характеризующие технологический уровень подзем ной угледобычи. Проанализированы технологические схемы отработки угольных пластов с применением механизированных комплексов. Выполнен технико-экономический анализ раз личных вариантов комплектации очистного оборудования. Определено влияние длины лавы и выемочного столба на технико-экономические показатели работы КМЗ и обоснованы размеры выемочных штреков.

Выполненный анализ технологического уровня подземных работ на шахтах основных угольных регионов России позволил выявить общие тенденции, которые состоят в следующем:

1 Принятые на шахтах раскройка шахтного поля и планировочные решения во многом опреде ляют последующие варианты подготовки угольных пластов к их отработке и системы разработки, вы бор которых зависит от горно-геологических условий, среди которых важное значение имеет угол па дения пласта. При прочих равных условиях определяющим для выбора наиболее рационального спо соба подготовки угольного пласта и его варианта в конкретных горно-геологических условиях является показатель возможной длины выемочного столба.

2 До недавнего времени основным способом подготовки угольных пластов с углами падения менее 10° являлся погоризонтный. В настоящее время он применяется только в 5 % случаев в двух ва риантах - с отработкой выемочных столбов по восстанию и падению. В настоящее время основными способами подготовки шахтных полей при разработке полого-наклонных (до 35°) угольных пластов являются панельный.

3 Основной системой разработки угольных пластов на шахтах России является столбовая в ва рианте длинные столбы, удельный вес которой (по объему очистной добычи) составляет около 90%.

4 Принятые на шахтах пространственно-планировочные решения формируют структуру и определяют протяженность горных выработок. Установлено, что около трети всей протяженности вскрывающих и подготавливающих выработок приходится на уклоны и бремсберги, что говорит о сложности шахтной инфраструктуры. Данное заключение к тому же подтверждается относительно вы сокой удельной протяженностью вскрывающих и подготавливающих выработок на 1000 т годовой до бычи угля подземным способом, которая составляет порядка 56 м. Поэтому необходимо изыскивать для конкретных горно-геологических условий наиболее рациональные способы подготовки и системы разработки, определяющие эффективность и безопасность подземной угледобычи.

Были выполнены исследования технологических схем разработки угольных пластов, позволив шие выявить основные тенденции в их развитии, которые состоят в следующем:

1 По бесцеликовой технологии (сплошная система разработки) на шахтах России добывается немногим более 30% от общей подземной добычи угля. Только на шахтах Печорского бассейна в по следние годы не наблюдается заметного снижения объема применения бесцеликовой технологии, в то время как на шахтах Кузнецкого бассейна по бесцеликовой технологии работает всего лишь около 24% забоев от их общего числа. Повсеместный переход на выемку угля с оставлением целиков угля сопро вождается ростом потерь угля в недрах, что необходимо учитывать при ориентации на данную техно логию.

2 Отработка полого-наклонных угольных пластов на шахтах России производится, в основном, длинными столбами по простиранию, падению и восстанию. На отдельных шахтах Кузнецкого бассей на мощные пласты разрабатываются наклонными слоями, главным образом по системе «слой-пласт».

3 Параметры столбов (длины столба и очистного забоя) определяются сложившейся на шахтах инфраструктурой, включая и пространственно-планировочные решения. Наметилась тенденция увели чения длины столба и очистного забоя. Длины очистных забоев, в большинстве своем, превышают значения, предусмотренные технологической характеристикой применяемых комплексов, что стало возможным в результате создания и внедрения более надежных и эффективных забойных конвейеров.

Средняя длина одного очистного забоя на шахтах РФ составила по всем забоям, включая забои на кру то-падающих пластах, 164 м, в том числе на шахтах Кузнецкого бассейна – 148 м, Печорского бассейна – 236 м, Донбасса – 216 м. Длина лав высокопроизводительных забоев находится в пределах 170 – м, что существенно меньше общемирового уровня.

Расчет технико-экономических показателей различных вариантов комплектации очистного оборудования производился с учетом горно-геологических условий эксплуатации и технических пара метров оборудования.

К основным расчетным показателям были отнесены техническая производительность выемоч ной машины, нагрузка на очистной забой, скорость подвигания очистного забоя, коэффициент машин ного времени, а также годовые эксплуатационные затраты по рассматриваемым вариантам комплекта ции оборудования, которые определялись по формуле:

Смд С1 М( N ст N кр ), (11) мд где С мд - удельная стоимость монтажно-демонтажных работ, приходящаяся на 1 т. оборудования ла вы, руб.;

М - вес оборудования, т;

N ст - количество отработанных выемочных столбов, шт.;

N кр количество капитальных ремонтов в течение периода эксплуатации.

Количество отработанных выемочных столбов рассчитывалось по выражению:

N ст 300vt / L, (12) где v - скорость подвигания очистного забоя, м/сутки;

L - длина столба, м;

t - период эксплуата ции, лет.

С учетом вышеуказанных показателей для оценки экономической эффективности вариантов комплектации очистного оборудования определялась себестоимость добычи угля при использовании данной схемы и альтернативной. Затем для выбранного варианта с наименьшими затратами произво дилось определение интегрального экономического эффекта, срока окупаемости, рентабельности про дукции и рентабельности инвестиций, на основании которых принимается решение о целесообразно сти применения той или иной комплектации оборудования. Предложенная выше методика оценки поз воляет обоснованно определять параметры КМЗ из условий минимизации затрат по очистному ком плексу.

Сравнивались три варианта комплектации забойного оборудования:

- отечественный комплекс 2КМ144Б, оснащенный гидрофицированной крепью 2М144Б, ком байном К500Ю и конвейером СПЦ 3100;

- комплекс, оснащенный отечественной крепью 2М144Б2, импортным комбайном 6LS фирмы «Джой» 6LS и отечественным конвейером СПЦ 100;

- зарубежный комплекс фирмы «Джой», оснащенный крепью «Джой» 2х650, комбайном 6LS и конвейером «Джой 1000».

Расчеты показали, что, по таким показателям как нагрузка на очистной забой и производитель ность труда, комплекс зарубежного производства фирмы «Джой» существенно превосходит комплекс, полностью оборудованный отечественной забойной техникой. По стоимостным затратам и, как след ствие, по себестоимости добычи угля, в силу высокой стоимости зарубежного очистного оборудова ния, такого заметного превосходства не отмечено. Так, если удельные затраты на добычу угля по лаве, оборудованной комплексом зарубежного производства составляют 122,6 руб./тонну, то по лаве с оте чественным комплексом они выше всего в 1,05 раза, т.е. практически равноценны. По показателю ин тегрального экономического эффекта вышерассмотренные варианты комплектации забойного обору дования также равноценны. Напротив, при работе комплекса, в комплект оборудования которого, наряду с крепью и забойным конвейером отечественного производства входит импортный комбайн 6LS, суммарные удельные затраты и себестоимость добычи угля значительно возрастает по сравнению с двумя другими его комплектациями. Связано это с высокой по сравнению с комбайном К500Ю стои мостью импортного комбайна и значительными затратами на его обслуживание и запасные части.

Наблюдения за стабильно работающими КМЗ на шахтах РФ, оборудованных отечественными и импортными крепями в нормальных условиях по состоянию боковых пород пласта и отсутствию гео логических нарушений, показывают, что коэффициент машинного времени (КМВ) в лавах длиной 140 180 м в среднем составляет 0,41, а в лавах длиной 180-220 м – 0,44. Основными причинами низких КМВ на шахтах России являются затраты на прием-сдачу смены (до 5% рабочего времени) и на конце вые операции в лаве (13-15% времени), а также простои комплекса составляющие 56-59% рабочего времени.

Выполнены исследования влияния длины лавы на технико-экономические показатели работы КМЗ. С этой целью сравнивались комплексно-механизированные забои с длиной лавы 150, 200 и 250 м, отрабатывающие мощные угольные пласты (более 3,5 м). Было установлено:

- экономически наиболее обосновано при выемке мощных пластов ориентироваться на лавы длиной 130-180 м с площадью забоя 500-750 м2, обеспечивающие более высокую интенсивность нагрузки на забой и наименьшие удельные затраты при применении комплексов;

- наименьшие удельные затраты на добычу угля, более высокая интенсивность нагрузки на очистной забой и меньшие сроки окупаемости обеспечиваются при длине лав на уровне 150м;

- при увеличении длины лавы до 250 м и связанными с ней КМВ комбайна и расчетной нагруз кой на забой увеличивается масса и соответственно стоимость комплекса. При этом резко увеличива ются затраты на запасные части, техническое обслуживание и ремонт оборудования и связанные с ни ми удельные затраты на добычу угля;

- для снижения удельных затрат при добыче угля из лав длиной 200 и 250 м до уровня затрат в лавах длиной 150 м КМВ необходимо повысить до 0,52 - 0,65.

При обосновании длины выемочного столба было выполнено исследование современного со стояния по очистному оборудованию и механизации монтажных работ, который показал, что при 10-ти кратном соотношении длин столбов и лав и монтаже (демонтаже) крепи без разборки секций стои мостные затраты снижаются до 4-5%.

Анализ зарубежного опыта показал, что на шахтах США наметился переход на лавы длиной 430 м и столбов длиной до 5500 м при их почти 13-ти кратном соотношении.

Увеличение кратности длин столбов до 10-ти и более раз на шахтах РФ ограничивается горно геологическими условиями эксплуатации применяемого оборудования.

При обосновании размеров выемочных штреков учитывались предусмотренные Энергети ческой стратегией России объемы подземной добычи угля, которые в зависимости от сценария развития составляют 120 -140 млн. т. Расчеты показали, что для обеспечения таких объемов, нагрузка на шахту должна составлять 1 млн. т. угля в год и более. При этом ширина ленты конвей ера должна быть не менее 1200 мм и в конвейерном штреке необходимо размещать средства вспо могательного транспорта. Исходя из этих данных ширина конвейерного штрека в свету должна составлять порядка 5-5,5 м, ширина вентиляционного штрека – 4,5-5,0 м, высота в свету – 2,5 м.

5. Определен перечень объектов прогнозирования подземной добычи угля, для каждого из которых определен набор входных параметров необходимых для построения экономико математической модели. Разработана модель для оперативной и прогнозной оценки объемов до бычи углей различных марок с учетом показателей сырьевой базы Для разработки методологии прогнозирования подземной разработки угольных месторож дений, были описаны объекты, по которым должен осуществляться прогноз на долгосрочную пер спективу. Установлено, что его необходимо осуществлять как в виде одного значения, характери зующего добычу по отрасли в целом, так и в виде отдельных значений в разрезе каждого из объек тов прогнозирования.

Описанная выше система факторов (рисунок 3) позволила сформировать полный перечень показателей, необходимых для разработки модели прогнозирования подземной добычи угля, включая: горно-геологические характеристики пластов;

условия, характеризующие безопасность ведения горных работ;

качественные характеристики углей и их марки;

производственно технические и экономические факторы, характеризующие добычу угля.

Прогнозирование добычи угля, осуществлялось по: марочному составу;

типовым условиям применения угледобывающих машин;

углам падения пласта;

склонности пластов к выбросам и горным ударам.

Набор входных параметров при прогнозировании объемов добычи угля различных марок выглядит следующим образом:

количество марок угля добываемых из всех шахтопластов;

количество шахтопластов, добывающих уголь конкретной марки;

объем добычи по отдельной марке угля.

При прогнозировании добычи угля в типовых условиях применения угледобывающих ма шин предложены параметры, характеризующие количество пластов и объемы добычи угля по шахтопластам в каждой из 9 типовых групп по особенностям их строения и категориям разрушае мости. При этом по каждой из типовых групп учитывались следующие параметры:

количество тонких пластов и объемы добычи;

количество пластов средней мощности и объемы добычи;

количество мощных пластов и объемы добычи.

Входными параметрами при прогнозировании добычи угля в зависимости от угла падения пласта являются:

количество пластов и объемы добычи, приходящиеся на пологие и пологонаклонные пласты;

количество пластов и объемы добычи, приходящиеся на крутонаклонные пласты.

Для осуществления прогноза добычи угля в зависимости от склонности пласта к выбросам и горным ударам учитываются следующие показатели:

количество пластов и объемы добычи угля по каждой из шести категорий газовой опас ности;

количество пластов и объемы добычи угля по каждой из трех категорий газовой опасно сти.

Приведенный выше перечень показателей отражает значения, характерные для отдельного объекта прогноза. Общими же для каждого объекта прогнозирования являются:

полный перечень шахтопластов участвующих в добыче на заданный момент времени (с учетом вводимых в эксплуатацию шахт);

количество рабочих дней в году.

Оценка эффективности использования энергоносителей является центральным вопросом при прогнозировании развития ТЭК. При этом одной из задач оценки эффективности использова ния энергоресурсов является получение количественных оценок, необходимых для принятия управленческих решений о целесообразности реализации инвестиционных проектов, связанных с использованием энергоносителей. С учетом сказанного, выходным параметром по каждому из принятых объектов прогнозирования является объем добычи угля (Q) на заданную перспективу.

В качестве ограничения в рассматриваемой модели была принята величина глубины про гноза ограниченная 2030 годом. Таким образом, ограничение задающее глубину прогнозирования, в нашем случае имеет вид:

Тн = Tп = Тк, (13) где Тн – начальный срок прогнозирования, принимающий значение календарного года начала прогнозирования;

Тп – год, на который строится прогнозная оценка;

Тк = 2030 – максимальный временной порог прогнозирования.

Таким образом, глубина прогнозирования (Тг) равна:

Тг = Тп - Тн (14) На основе описанных объектов прогнозирования и с учетом входных и выходных парамет ров и ограничений, нами была разработана модель прогнозирования объемов подземной добычи угля.

Модель прогнозирования объема добычи угля выглядит следующим образом.

Для оценки объема добычи по отдельной марке угля Qм.i, с учетом (14) используется фор мула:

X пл.i Q ср.сут. j,тыс.т., Qм.i = ТгТр (15) j где Тр– количество рабочих дней в году, Q ср.сут. j - среднесуточная добыча по j-му шахтопласту, тыс.т, Xпл.i – количество шахтопластов, добывающих уголь i-й марки;

Общая добыча по всем маркам Qм, как следует из (15) равна:

X пл Q м.i, тыс. т., (16) Qм = i где Хпл – общее количество шахтопластов с учетом действующих и вводимых в эксплуатацию на заданную перспективу.

Расчет объемов добычи угля по типовым условиям применения угледобывающих машин Qk производится следующим образом:

Определяется объем добычи по отдельной типовой группе (k), по каждому (i) из трех при нятых диапазонов мощностей пласта (тонкие, средней мощности, мощные):

X м.пл.i. k Q ср.сут. j,тыс.т., Qм.пл.i.k = ТгТр (17) j где Xм.пл.i.k - общее количество шахтопластов по мощности попадающих в i-й диапазон k-й груп пы типовых условий применения.

Определяется объем добычи по отдельной группе типовых условий Qk:

Qk = Q м.пл.i.k,тыс.т (18) k Объем добычи угля в разрезе показателя, характеризующего угол падения пласта определя ется по формуле X пi Qп = ТгТр Q ср.сут. j,тыс.т (19) j где Xпi - общее количество пологих и пологонаклонных или крутонаклонных пластов.

Объемы добычи по каждой из шести категорий газовой опасности Qг.i (i = 1..6) определяет ся по формуле:

X г.i Qг.i = ТгТр Q ср.сут. j,тыс.т (20) j где Хг.i - количество шахтопластов i-й группы газовой опасности.

6. Разработана база данных и информационная система для прогнозирования подземной разработки угольных месторождений с учетом показателей сырьевой базы.

Результаты выполненных исследований и разработанная модель легли в основу информацион ной системы для осуществления прогнозных оценок подземной добычи угля и развития сырьевой базы угольной промышленности. В основу информационной системы положена база данных (БД) «Горно геологические и качественные характеристики угольных пластов», на которую Роспатентом РФ выда но Свидетельство об официальной регистрации.

База данных дает возможность выполнять расчеты по прогнозной оценке добычи угля на задан ный срок, а также позволяет на перспективу оценивать работающие и вновь вводимые в эксплуатацию шахты по уровню технологичности добычи угля, в том числе в типовых условиях по характеристикам разрушаемости и особенностям геологического строения пластов. Полный перечень прогнозных оце нок следующий:

прогноз по добыче угля в целом и с разбивкой по маркам по всей отрасли и отдельным реги онам на указанный год;

прогноз по уровню технологичности шахт по всей отрасли и по отдельным регионам;

прогноз шахтопластов по типовым условиям эксплуатации (в целом по отрасли и отдельно по угольным регионам);

прогноз закрытия действующих шахт по причине отработки запасов угля.

Как показано на рисунке 7, информационная система для осуществления прогнозных оценок состоит из двух основных блоков: БД и пакета прикладных программ. Между этими блоками суще ствует двусторонняя связь реализующая процесс чтения данных из базы и передачи этой информации в пакет прикладных программ для дальнейшей обработки. Кроме того, данная связь позволяет реализо вать процессы редактирования записей в БД, удаления записей и создания новых.

ПАКЕТ БАЗА ДАННЫХ ПРИКЛАДНЫХ Чтение данных из базы ПРОГРАММ Модуль взаимодействия с БД.

Модули Модули определе визуализации Рабочие таблицы ния прогнозов прогнозн Справочные таблицы ых Редактирование (таблицы, данных данных диаграммы) Запросы к базе данных Служебные модули Рисунок 7 – Схема взаимодействия базы данных и пакета прикладных программ Разработанная БД состоит из рабочих таблиц, справочных таблиц, запросов и служебных моду лей. Рабочие таблицы хранят записи о шахтопластах России. В них хранятся данные о горно геологических условиях залегания угольных пластов, показателях, характеризующих безопасность от работки пластов, данные о качественных характеристиках угля и т.д. Для хранения второстепенной (справочной) информации в БД включены справочные таблицы. Они хранят информацию необходи мую для подстановки в рабочие таблицы БД. Применение этих таблиц обусловлено необходимостью исключения человеческого фактора при вводе информации в БД.

Модуль взаимодействия пользователя с БД включает набор форм для редактирования базы или для ввода новых данных. В качестве примера, на рисунке 8 представлена форма просмотра записей о горно-геологических характеристиках угольного пласта. При работе с данной формой, пользователь может редактировать, добавлять или удалять данные по шахтопластам.

Модуль определения прогнозных данных позволяет получить отчет по добыче угля, по уровню технологичности шахт и по типовым условиям на период, заданный пользователем. Кроме того, в дан ном модуле редактируется список действующих и перспективных шахт. Редактирование заключается в исключении шахт из списка действующих и имитации ввода в эксплуатацию перспективных шахт. При этом в БД, шахта помечается как действующая или выведенная из эксплуатации.

Все дальнейшие прогнозы строятся на основе списков шахт, эксплуатируемых в заданном году.

Прогноз выдается пользователю в табличном виде (рисунок 9) или в виде графика.

Рисунок 8 – Форма ввода и редактирования данных Рисунок 9 – Внешний вид интерфейса модуля выдачи прогнозов, с примером прогноза на 2020 год 7. Выполнен прогноз показателей сырьевой базы подземной разработки угольных место рождений на период до 2030 года и скорректирован прогноз добычи угля. Обоснован вывод, что для наращивания объемов добычи угля необходимы методические рекомендации и управленче ские мероприятия, направленные на эффективное инновационное развитие угольной отрасли России.

Прогноз горно-геологических условий разработки угольных месторождений выполнен исходя из выявленного перечня закрываемых и вводимых в эксплуатацию шахт с использованием разработан ной базы данных о шахтопластах и приведенной выше классификации условий применения очистных комбайнов. Результаты прогноза для действующих и перспективных шахт, разрабатывающих пологие и полого-наклонные пласты приведены в таблицах 17 и 18.

Таблица 17 – Распределение действующих шахтопластов РФ по группам типовых условий Группы сложности Доли (%) шахтопластов по группам типовых условий Итого по группам строе строения пласта ния I II III 1 27,1 12,4 0,8 40, 2 21,7 5,4 0,8 27, 3 24,0 7,0 0,8 31, Итого по категориям разрушаемости 41,5 46,8 11,7 100, Таблица 18 – Распределение пластов перспективных шахт РФ по группам типовых условий Группы сложности Доли (%) шахтопластов по группам типовых условий Итого по группам строе строения пласта ния I II III 1 28,9 13,3 0,7 42, 2 20,1 7,4 0,0 27, 3 17,8 11,1 0,7 29, Итого по категориям 66,8 31,8 1,4 100, разрушаемости Сравнение данных, приведенных в таблицах показывает, что без учета крутонаклонных и кру топадающих доля легкоразрушаемых шахтопластов, как действующих так и перспективных шахт, со ставляет довольно значительную величину – 66,6% и 69,7% соответственно. Напротив, к трудноразру шаемым относится 9,4% 8,8% пластов. Остальные пласты относятся к средним условиям по разрушае мости и особенностям строения. Однако увеличение доли легкоразрушаемых пластов к 2030 г составит по прогнозным оценкам всего 3,1% и соответственно снижение трудноразрушаемых пластов – 0,6%.

Кроме распределения пластов по группам типовых условий выполнен прогноз условий без опасности ведения горных работ по природной газоносности и обрушаемости пород кровли и выделе ны факторы, которые в перспективе будут ограничивать ведение добычных работ.

Выполненный прогноз ввода и выбытия мощностей и горно-геологических условий подземной разработки угольных месторождений, а также проработка изменения баланса производственных мощ ностей при условии максимального использования потенциала действующих и строительства новых шахт, позволили спрогнозировать динамику развития добычи углей на период до 2030 г., представлен ную на рисунке 10.

тыс. т 102200 109600 107500 100000 131404513 131007750 14300 10800 10600 12000 13346 20000 3501 4589 2006 г. 2010 г. 2015 г. 2020 г. 2025 г. 2030 г.

Печорский бассейн Восточный Донбасс Кузнецкий бассейн Дальний Восток Рисунок 10 - Динамика добычи углей на шахтах основных бассейнов России Вышеприведенные данные свидетельствуют о том, что удовлетворение потребности экономики страны в углях для энергетики и коксования будет связано, прежде всего, с развитием добычи угля в Кузнецком угольном бассейне.

Дальнейшие исследования были направлены на разработку концепции информационной систе мы для развития информационной базы угольной промышленности, которая может быть использована на уровне Минэнерго и правительства России для принятия различных управленческих решений, свя занных с развитием угольной промышленности.

Согласно принятому 1 января 2012 года ФЗ № 382 все коммерческие и государственные струк туры, занятые в производстве, транспортировке, переработке и продаже энергоресурсов, должны пере давать в информационную систему данные, включающие, в числе прочих, показатели, характеризую щую сырьевую базу угольной промышленности. Для реализации закона разрабатывается государ ственная информационная система топливно-энергетического комплекса (ГИС ТЭК). В этой связи раз работана концепция информационной системы для поддержки в актуальном состоянии информации о сырьевой базе угольной промышленности России. Предлагаемая информационная система выступает в качестве одного из модулей ГИС ТЭК, в части сбора и централизованного хранения данных, характе ризующих сырьевую базу угольной промышленности, а также применяемые на шахтах технику и тех нологии.

Согласно предлагаемой концепции, распределенная система обработки информации о состоя нии сырьевой базы угольной промышленности РФ состоит из сервера базы данных, осуществляющего хранение и обработку информации и удаленных источников данных, в качестве которых могут высту пать угольные компании или шахты. Передача данных на сервер осуществляется через глобальную сеть Internet, при этом единый интерфейс для всех конечных пользователей предоставляет выделенный Web-сервер, что позволит осуществлять ввод данных в базу без установки у конечных пользователей специализированного программного обеспечения.

При передаче данных возможны два варианта доставки информации. В первом случае шахты передают всю необходимую информацию в головной офис угольной компании, которой принадлежит данная шахта. Формат передаваемых данных в этом случае не регламентируется разработанной кон цепцией, и устанавливается каждой отдельно взятой угольной компанией. После сбора информации от шахт, компания передает данные по всем принадлежащим ей шахтам на Web-сервер информационной системы. В этом случае необходимо создание одного автоматизированного рабочего места на всю угольную компанию. Во втором случае имеется возможность отдельно взятой шахте, минуя процесс агрегирования данных на уровне угольной компании, передать данные на Web-сервер. При этом форма подачи данных должна быть строго регламентирована. Источником данных во втором случае могут выступать технические службы отдельных шахт. В этом случае необходимо создание нескольких ав томатизированных рабочих мест.

Таким образом, предлагаемая информационная система позволит управлять информацией о по казателях сырьевой базы и тем самым своевременно принимать управленческие решения, связанные комплектацией очистных и подготовительных забоев оборудованием, технические характеристики ко торого в максимальной степени соответствуют характеристикам угольного пласта, а также своевре менно принимать соответствующие меры для обеспечения безопасных условий ведения горных работ на шахтах. Все это позволит, в конечном счете, повысить экономические показатели как отдельной шахты и угольной компании, так отрасли в целом.

Результаты выполненных исследований технико-экономического уровня горно-шахтного обо рудования, база данных и информационная система послужили основой для разработки совместно с «Русуглемашем» и ПКБ «Горные машины» ряда управленческих мероприятий и решений, направлен ных на эффективное инновационное развитие угольной отрасли России и обеспечивающих спрогнози рованные объемы добычи угля. При этом были приняты следующие положения:

- рассматривались только пологие и наклонные пласты мощностью 0,9-1,5 м;

- принималось во внимание, что основными технологиями будут отработка пластов длин ными лавами (до 350 м и более), и лишь в некоторых случаях - короткими лавами (30-75 м);

- учитывались общие мировые тенденции развития технологии, техники и автоматизации горных работ, которые особенно актуальны при выемки пластов в благоприятных горно геологических условиях;

- принимается работа шахты по схемам «лава-шахта» и «лава-пласт»;

- нагрузка на лаву не менее 1,0 млн. т. в год;

- средства технического обеспечения подземной добычи угля должны создаваться для конкрет ных горно-геологических условий их эксплуатации.

Необходимые для принятия на государственном и отраслевом уровнях управленческие меро приятия и решения состоят в следующем:

1. Необходимо разработать и принять Федеральную целевую программу возрождения и разви тия угольного машиностроения в России.

2. Организовать на территории России совместно с ведущей западной фирмой в области горно го машиностроения (например, фирмой DBT) предприятие по разработке и изготовлению горно шахтного оборудования с использованием их передовых технологий. Для этого необходимо из числа действующих заводов угольного машиностроения отобрать предприятия, способные по своей уком плектованности персоналом и станочным парком участвовать в производстве горно-шахтного обору дования 3-го и 4-го поколений.

3. Основное внимание при организации нового производства необходимо уделить увеличению номенклатуры комбайнов для выемки пластов более 3,5 м, обладающих ресурсом до капитального ремонта не менее 10-15 млн. т., с удельными затратами на выемку угля существенно меньшими, чем у зарубежных комбайнов.

4. Поставлять комплексы оборудования потребителям по индивидуальным заказам под кон кретные условия эксплуатации с обеспечением:

- качественного обучения обслуживающего персонала приемам управления, технического обслуживания, планово-предупредительного ремонта (замены) сборочных единиц машин;

- шеф-монтажа поставленного оборудования с участием в пуске и наладке;

- сервисного обслуживания поставленного оборудования с обеспечением быстрой замены вышедших из строя элементов деталей и сборочных единиц с последующим выявлением причин отказа.

5. При одном из ведущих институтов горного профиля создать проектно-конструкторские бюро и отделы, воссоздав при них экспериментальное производство для проверки работоспособности вновь создаваемых узлов, агрегатов, машин.

6. Дать возможность ведущим университетам горного профиля, начиная с 3-го курса комплек товать группы из числа студентов бюджетников, имеющих склонность к конструированию, осуществ ляя их дальнейшее обучение по специально разработанным учебным программам.

7. При крупных заводах угольного машиностроения открыть колледжи (ПТУ) для подготовки высококвалифицированных рабочих и руководителей низшего и среднего звена.

8. Установить порядок, при котором персонал, получивший льготное образование обязан отра ботать на предприятии не менее пяти лет.

Реализация вышеизложенных мероприятий позволит:

- обеспечить полную механизацию всех операций в очистном забое с переходом на автоматизи рованное управление машинами и комплексами с выводом шахтеров из угольного забоя;

- по мере внедрения автоматизированных комплексов существенно снизить уровень травматиз ма шахтеров со смертельным исходом, а в перспективе и вовсе их исключить;

- создать производство энерго- и ресурсосберегающего, высоконадежного отечественного гор но-шахтного оборудования для полного импорто-замещения на внутреннем рынке и конкурентоспо собного на внешнем;

- существенно (а в благоприятных условиях эксплуатации в разы) увеличить производитель ность комплексно-механизированного и автоматизированного забоев и производительности труда шахтеров;

- снизить не менее чем в 2 раза себестоимость добычи угля в первую очередь за счет увеличения нагрузки на забой и уменьшения числа забоев на шахте.

Для определения объемов выпуска нового оборудования было принято, что только по Кузбассу оно должно обеспечить через пять лет производства объем добычи не менее 80 млн. т. угля из высоко производительных КМЗ. Для расчетов принималось 310 рабочих дней в году и использование обору дования с коэффициентом машинного времени 0,75. Расчеты показали, что при средней нагрузке на забой в Кузбассе на уровне 6,0 тыс. т/сут. и интенсивности нагрузки на уровне 12 т/сут. м2, при площа ди забоя 500 м2 такой объем добычи обеспечат 45 среднедействующих в течение года КМЗ. Для их укомплектования необходимо ежегодно производить угледобывающее оборудование в следующих объемах:

- 9 лавокомплектов крепей со средней длиной до 200 м, общей массой 20,0 – 21,0 тыс.т.;

- 20 комбайнов со средней энерговооруженностью 700 кВт.;

- по 17 лавокомплектов забойных конвейеров и перегружателей, общей массой более 6,5-7, тыс.т.

Ожидаемая ежегодная стоимость такого объема производства оборудования общей массой око ло 35,0 тыс. т составит порядка $ 0,5 млрд. руб., а с учетом запчастей – 0,7-0,8 млрд. руб. Нетрудно убедиться, что стоимость закупки аналогичного количества импортной техники составит значительно большую величину.

В целом для реализации всех мероприятий по совершенствованию технической и технологиче ской базы подземной разработки угольных месторождений, обеспечивающих предусмотренные Энер гетической стратегией России объемы добычи угля необходимы удельные инвестиции порядка $ 22- на тонну добываемого угля. Принимая во внимание, что согласно долгосрочной программе развития угольной промышленности объемы подземной добычи угля должны составить 110 млн. т., общий объ ем инвестиций будет составлять $ 2,42 млрд.- 2,75 млрд.

III Заключение 1. Разработаны методологические основы прогнозирования угольной промышленности России как сложной производственно-экономической системы, учитывающие все основные факторы, связан ные с развитием подземной добычи угля. В основе методологии лежит научно обоснованное утвер ждение о том, что объективный прогноз развития угольной отрасли необходимо осуществлять с учетом показателей сырьевой базы и зависящих от них уровня технического и технологического оснащения угольного производства. При этом необходимо учитывать систему факторов, отражающую группы:

входных параметров, характеризующих показатели сырьевой базы (горно-геологические условия зале гания пластов и характеристики их разрушаемости, условия, характеризующие безопасность ведения горных работ и качественные характеристики угля);

регулирующих параметров, описывающих техни ческий уровень оборудования для добычи угля;

регулирующих воздействий, описывающих технологи ческий уровень ведения добычных и подготовительных работ;

выходных параметров, формирующих прогнозные данные по объемам добычи углей различных марок в типовых условиях эксплуатации.

Выходные параметры, определяющие объемы добычи угля различных марок, должны быть функцио нально увязаны с соответствующими показателями, характеризующими сырьевую базу и показателя ми, характеризующими технический и технологический уровень горного производства, последние из которых в свою очередь, должны рассматриваться в функции от горно-геологических условий разра ботки пластов (входные параметры).

2. За последнее десятилетие отмечается стабильный рост добычи угля в России с темпами, пре вышающими добычу нефти и газа. Темпы роста угледобычи на шахтах и разрезах зависят от состоя ния экономики страны и угольной отрасли в частности, от уровня их комплексной механизации. С ро стом производительности шахт и разрезов увеличивается уровень заработной платы, при этом себесто имости добычи угля и цены на уголь возрастают. Основными регионами добычи угля являются Запад ная и Восточная Сибирь, которые и в перспективе будут обеспечивать экономику России угольным топливом.

3. Сырьевая база России характеризуются чрезвычайным разнообразием показателей, характе ризующим как горно-геологические условия залегания пластов и характеристики их разрушаемости, так и условия безопасности ведения горных работ и качество угля. Установлено, что большинство пла стов (69,6%) приходится на пологонаклонные, из которых вынимается 95,4 % всего объема добывае мого подземным способом угля. На пологонаклонных пластах, доля пластов средней мощности (1,8-3, м) составляет 40,6 %, 38,2 % мощных (более 3,5 м) и лишь 4,3% тонких пластов. Доля крутопадающих (более 45 град.) и крутонаклонных (36-45 град.) пластов в общем объеме разрабатываемых подземным способом составляет 30,4 % и на них приходится всего 4,6% добываемого угля. Максимальная глубина разработки пластов на шахтах России колеблется от 45-70 метров в Дальневосточном районе до метров в Восточном Донбассе.

4. В целом по России угольные шахты представлены всеми 6-ю категориями по газовой опасно сти: негазовые, I, II и III категории, сверхкатегорные и опасные по внезапным выбросам угля и газа.

Негазовыми являются 13,3 % шахт, 17,8% отнесены к I категории, и 12,2% - ко II-й. Суммарная доля шахт, отличающихся высокой степенью метаноопасности (III категория и сверхкатегорийные) состав ляет 56,7%. Очень высоким уровнем газовой опасности характеризуются шахты Кузбасса, на террито рии которого действуют 19 из 25 в целом по России шахт, опасных по выбросам угля и газа (76,0%), из 19 сверхкатегорных шахт (79,0%). Большинство удароопасных пластов (75,8%) также разрабатыва ется в Кузбассе. При этом абсолютно все шахты опасны по газу.

5. Оценку угольных пластов по степени их пригодности к эффективной отработке следует про изводить по предложенной в работе уточненной типизации.

6. Выбор угледобывающих машин необходимо осуществлять применительно к работе в типо вых условиях на основе предложенной классификации угольных пластов, которая базируется на типи зациях пластов по особенностям их геологического строения и разрушаемости. При этом оценка эф фективности их применения и их конкурентоспособность должна производиться с использованием предложенного в работе обобщенного стоимостного показателя, который позволяет обоснованно вы брать состав очистного оборудования из условия обеспечения намечаемых технико-экономических по казателей и минимизации удельных затрат при добыче угля.

7. Из-за низкого технического уровня угледобывающего оборудования, выпускаемого россий скими заводами, большинство забоев на угольных шахтах России оборудованы техникой импортного производства. Установлено, что при практически равных удельных затратах на добычу угля по крепям и сопоставимых затратах по комбайнам, из за высоких удельных затрат при применении отечествен ных конвейеров суммарные удельные затраты по всему комплексу российского угледобывающего оборудования существенно выше по сравнению с оборудованием ведущих зарубежных производите лей и ниже по сравнению с украинским.

8 Узким местом в системе горных работ шахт являются горно-подготовительные работы. Ос новная причина – отсутствие новых крупных технических и технологических решений сопоставимых по своей эффективности с комплексной механизацией очистных работ на пластах пологого падения.

Для достижения объемов добычи угля, предусмотренных Энергетической стратегией России на период до 2030 года необходимо при мощности пласта 1 м и 4 м и нагрузке на лаву 1,0 и 3,0 млн. т./год обес печить темпы проведения горных выработок не менее 300 м/мес., а выемочных штреков – 70-80 м/сут.

Достижение таких показателей возможно лишь путем создания новых технологий комбайновой про ходки выработок, темпы которой в 2,5-3,0 раза превышают темпы при буровзрывной технологии и обеспечивают увеличение в 1,5-2 раза производительности труда рабочих.

9. Технологический уровень подземной угледобычи существенно отстает от уровня передовых угледобывающих стран, где в отличие от шахт России, наметился переход на лавы длиной более 400 м и выемочных столбов длиной до 5500 м при их почти 13-ти кратном соотношении. На Российских шахтах увеличение кратности длин столбов до 10-ти и более раз ограничивается горно-геологическими условиями эксплуатации.

Установлено, что коэффициент машинного времени (КМВ) в комплексно-механизированных лавах России в зависимости от их длины в среднем составляет всего 0,41-0,44. Основными причинами низких КМВ на шахтах России являются затраты на прием-сдачу смены (до 5% рабочего времени) и на концевые операции в лаве (13-15% времени), а также простои комплекса составляющие 56-59% рабо чего времени. Для снижения удельных затрат при добыче угля из лав длиной 200-250 м необходимо повысить КМВ до 0,52 - 0,65.

10. Прогнозирование подземной добычи угля необходимо осуществлять на основе предложен ных в работе базы данных и модели, где в качестве входных параметров приняты показатели сырьевой базы, а выходных – объем добычи угля на заданную перспективу с учетом действующих ограничений по глубине прогноза. На базу данных и информационную систему Роспатентом выданы свидетельства об официальной регистрации № 2012-620-451 и № 990896.

11. Установлено, что удовлетворение потребности экономики страны в углях для энергетики и коксования будет связано, прежде всего, с наращиванием объемов добычи угля в Кузнецком угольном бассейне и в меньшей мере на шахтах Восточной Сибири и в Донецком бассейне.

12. Выполненный с помощью разработанной базы данных прогноз показателей сырьевой базы подземной разработки угольных месторождений показал, что на период до 2030 г. не следует ожидать улучшения горно-геологических условий с точки зрения эффективности выемки угольных пластов традиционным способом. В Кузнецком и Печорском бассейнах из-за увеличения количества шахтопла стов с природной газоносностью более 15 м3/т, необходимо будет уделять особое внимание вопросам дегазации пластов для борьбы с внезапными выбросами и горными ударами, а также безопасной отра ботке самовозгорающихся углей.

13. Разработана информационная система, которая позволит управлять информацией о показа телях сырьевой базы и тем самым своевременно принимать управленческие решения, связанные с комплектацией очистных и подготовительных забоев оборудованием, технические характеристики ко торого в максимальной степени соответствуют характеристикам угольного пласта, а также своевре менно принимать соответствующие меры для обеспечения безопасных условий ведения горных работ на шахтах.

14. Обеспечение требуемых объемов подземной добычи угля в условиях изменяющихся в пер спективе показателей сырьевой базы невозможно без кардинального обновления технической и техно логической базы угольной промышленности. С этой целью в работе разработаны мероприятия и управленческие решения, направленные на эффективное инновационное развитие угольной отрасли России и обеспечивающие прогнозные значения объемов добычи угля подземным способом. Их реали зация позволит значительно повысить технический и технологический уровень горного производства на шахтах России.

IV Основные публикации по теме диссертации Монографии:

1. Линник В.Ю. Формирование баз данных для прогнозирования развития сырьевой базы угольной промышленности. Монография. Государственный университет управления. – М.: ГУУ, 2011. – 103 с. (6,5 п.л.) 2. Афанасьев В.Я., Линник В.Ю. Методологические основы прогнозирования подземной разработки угольных месторождений с учетом показателей сырьевой базы. Монография.

Государственный университет управления. – М.: ГУУ, 2012. –347 с. (19/18 п.л.) 3. Афанасьев В.Я., Балашов В.В., Линник В.Ю. и др. Теория и практика разработки целевых комплексных программ. Монография. Государственный университет управления. – М.: ГУУ, 2010.

–203 с. (12,1 п.л.) Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Рубан А. Д., Линник В. Ю. Описание свойств и геологии шахтопластов на основе электронного банка данных // Уголь, –М.:МГГУ, 2000. № 9. С. 56-58. (3/2 с.) 2. Шек В.М., Линник В.Ю. Расчет параметров шнеков очистных комбайнов применительно к конкретным условиям эксплуатации на основе электронного банка данных // Горные машины и средства автоматизации, – М.: Новые технологии, 2000. № 3. С 36-41.(6/4 с.) 3. Линник Ю. Н., Рязанцев С. Н., Линник В.Ю. Методика расчета основных параметров шнеков очистных комбайнов на основе интегральной оценки характеристик разрушаемости угольных пластов // Горные машины и автоматика, –М.: Новые технологии, 2003. № 7. С. 20 – (7/3 с.) 4 Козлов С.В., Линник В.Ю. Повышение эффективности применения очистных комбайнов при эксплуатации в типовых условиях. // Горные машины и автоматика. – М.: Новые технологии, 2004. - № 6. С 5-10. (6/5 с.) 5. Линник Ю.Н. Мерзляков В.Г., Линник В.Ю. Прогнозная оценка условий безопасности ведения горных работ на шахтах в период до 2030 года. // Маркшейдерский вестник, – М.: ФГУП «Гипроцветмет», 2010. - № 4. С. 38-44. (6/4,5 с.) 6. Афанасьев В.Я., Линник В.Ю. Экономико-математическая модель выбора исполнительных органов угледобывающих машин. // Вестник университета, – М.: ГУУ, 2010. – №18. С. 64-68. (5/4 с.) 7. Линник Ю.Н, Мерзляков В.Г., Линник В.Ю. Типизации угольных пластов применительно к выбору очистного и проходческого оборудования и степени их пригодности к эффективной разработке // Маркшейдерский вестник. – М.: ФГУП «Гипроцветмет», 2010. - №4. С. 38-44. (6/4 с.) 8. Афанасьев В.Я., Линник Ю.Н.. Линник В.Ю. Состояние шахтного и карьерного фондов угольной промышленности России и их прогнозная оценка на период до 2030 года. // Вестник университета. - М.: ГУУ, 2010. – №14. С. 30-38.(9/7 с.) 9. Линник В.Ю. Методика технико-экономического анализа технологических схем разработки угольных пластов. // Вестник университета. - М.:ГУУ, 2010. – №14. С. 308-314 (3 с.) 10. Афанасьев В.Я, Линник Ю.Н., Линник В.Ю., Потемкин Р.С. Прогноз качества угля на период до 2030 года. // Вестник университета. – М.: ГУУ, 2010. – №16. С.64-68. (4/2,5 с.) 11. Линник В.Ю. Состояние и перспективы развития угольной промышленности России. // Вестник университета. – М.: ГУУ, 2010. – №24. С. 60-69. (9 с.) 12. Афанасьев В.Я, Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Прогнозная оценка горно-геологических условий подземной разработки угольных месторождений на период до 2030 года. В сб.: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – М.: МГГУ, 2010. № 12. С. 335-347. (12/6 с) 13. Афанасьев В.Я, Линник В.Ю. Выбор параметров исполнительных органов очистных комбайнов применительно к конкретным условиям эксплуатации. В сб.: Горный информационно аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – М.: МГГУ, 2010.- № 12. С. 348 - 355.

(7/5 с) 14. Афанасьев В.Я, Линник Ю.Н., Линник В.Ю., Вафин К.Р. Прогноз горно-геологических условий разработки угольных месторождений в рамках Энергетической стратегии России на период до 2030 года.// Вестник университета. – М.: ГУУ, 2010. – № 14. С.21-30. (9/7 с) 15. Afanasiev Valentin, Linnik Vladimir. Information system development for the development forecasting of the raw-material base of coal industry. Special Russian сoal magazine for world mining congress. – Istanbul, 2011. (2/1,5 с) 16. Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Расчет параметров исполнительных органов очистных машин на основе электронного банка данных о характеристиках разрушаемости угольных пластов.

В ж-ле: Горное оборудование и электромеханика. – М.:Новые технологии, 2011. - № 2. С. 42-50.

(9/6 с) 17. Линник В.Ю. Сравнительный анализ эффективности применения очистного оборудования угольных шахт. // Уголь. – М.: МГГУ, 2011. - № 7. С. 16-20.(4 с.) 18. Линник В.Ю. Анализ эффективности применения проходческих комбайнов. // Маркшейдерский вестник. – М.: ФГУП «Гипроцветмет», 2011. - № 3. С. 15-18.(3 с.) 19. Афанасьев В.Я. Линник В.Ю. Прогноз горно-геологических условий залегания угольных пластов и безопасности их отработки на период до 2030 года. // Уголь. – М.:МГГУ, 2011. - № 1.

С. 61-64. (3/2 с) 20. Линник В.Ю. Показатели работы угольной промышленности в области механизации горно-подготовительных работ. // Маркшейдерский вестник. – М.: ФГУП «Гипроцветмет», 2011. № 2. С. 5 - 9. (4 с.) 21. Афанасьев В.Я., Линник Ю.Н., Линник В.Ю.. Показатели работы угольной промышленности России в области механизации очистных работ. // «Уголь» М.:МГГУ, 2011. № 6.

С. 44-46. (3/2 с) 22. Линник В.Ю. Формирование базы данных и разработка программного интерфейса для прогнозирования развития сырьевой базы угольной промышленности. // Маркшейдерский вестник. – М.: ФГУП «Гипроцветмет», 2012. - № 1. С. 11-13.(3 с) 23. Линник В.Ю. Сравнительный анализ технического уровня и эффективности применения очистного оборудования угольных шахт. В ж-ле: Горное оборудование и электромеханика. – М.:

Новые технологии, 2012. № 1. С. 2-8. (7 с.) 24. Линник В.Ю. Анализ технико-экономических показателей работы отечественных и зарубежных механизированных комплексов подземной добычи угля. // Горный журнал. – М.: Руда и металлы, 2012. № 8. С. 12-25 (14 с) В прочих изданиях:

1. Линник Ю.Н, Позин Е.З., Мультанов С.И., Линник В.Ю. и.др. Отраслевая инструкция по выбору шнековых исполнительных органов очистных комбайнов. М.: Ин-т горного дела им. А.А.

Скочинского, 1997. – (33/8 с.) 2. Линник В.Ю. Учет влияния геомеханических факторов при оценке прочностных свойств в призабойной части угольного массива и создании средств их разрушения. В сб.: Научные сообще ния ННЦ ГП-ИГД им А.А. Скочинского.— М.: Ин-т горного дела им. А.А. Скочинского, 1999. С.

182-186. (5 с.) 3. Линник Ю.Н, Линник В.Ю.. Разработка экономико-математической модели и программно го обеспечения для выбора параметров шнеков применительно к типовым условиям их эксплуата ции. В сб.: Научные сообщения ННЦ ГП-ИГД им А.А. Скочинского., вып. 328. — М.: Ин-т горно го дела им. А.А. Скочинского, 2004, С. 82-93. (10/6 с) 4. Афанасьев В.Я., Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Уголь России – состояние и перспективы. // «Нефтегазовая вертикаль» М.: Нефтегазовая вертикаль, 2010. № 21. С 15–19. (8/5 с) Свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ по результатам выполненных исследований:

1. Свидетельство об официальной регистрации базы данных «Горно-геологические и каче ственные характеристики угольных пластов» 2012-620-451 от 21.05.2012 г.

2. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ «Выбор средств выемки угольного пласта на основе установления характеристик его разрушаемости» N 990896 от 10.12.99 г.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.