Малые угольные разрезы Якутии: перспективы эффективной разработки Кангаласского месторождения

Данилов Ю.Г, к.э.н., директор ИАЦ «Эксперт» НИ ИРЭС СВФУ им. М.К. Аммосова, в.н.с. ОРЭСИ ЯНЦ СО РАН

Григорьев В.П, к.э.н., научный сотрудник ИАЦ «Эксперт» НИ ИРЭС СВФУ им. М.К. Аммосова

Хосоев Д.В, ., ведущий инженер ОГР ИГДС им. Н.В.Черского СО РАН

Угледобывающая промышленность – одна из базовых и ведущих отраслей экономики Республики Саха (Якутия), которая в структуре объёма производства отраслей промышленности занимает третье место после нефтедобывающей и алмазодобывающей, на ее долю приходится до 8,3 % объёма промышленной продукции. Отрасль обеспечивает до 1,6 % налоговых поступлений во все уровни бюджетной системы, здесь занято свыше 5 тыс. работников, что составляет около 2% экономически активного населения республики.

Запасы угля Якутии 14,3 млрд. т (по категориям А+В+С1+С2), что составляет 48,3% всех запасов Дальневосточного федерального округа. Более половины запасов представлено каменными углями (54,5% от суммарных запасов). Значительная часть запасов каменного угля (77,5%) относятся к коксующимся, 99,9% которых составляют угли особо ценных марок [1].

№2 (120) 2015

Стратегическую роль в развитии угольной промышленности республики будет играть освоение Эльгинского месторождения, реализация которого в полном масштабе позволит значительно увеличить объемы валового регионального продукта. В 2014 г. на месторождении планируется добыча более одного млн. т угля. В 2015 г. этот показатель должен увеличиться более чем втрое – до 3-3,5 млн т угля. В перспективе на месторождении планируется добыть свыше 30 млн т угля в год, из них 20 млн т – поставлять на экспорт.

Основными потребителями продукции станут страны АТР, в первую очередь – Япония, Корея, Тайвань, Индия, стабильно импортирующие в течение последних лет значительные и все возрастающие объемы угля (табл.1).

028 1

По добыче угля Республика Саха (Якутия) занимает первое место из регионов Дальнего Востока, на долю республики приходится свыше трети (35%) добываемого угля на востоке страны (табл. 2).

028 2

Республика Саха (Якутия), как один из регионов России, расположенный в непосредственной близости от портов Дальнего Востока и имеющий значительные запасы угля в данном регионе, располагает реальными возможностями для развития экспорта в страны Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР). Потребности стран АТР в угле составляют около 300 млн т в год и для экспорта угля в эти страны России нужно построить новые дальневосточные порты. Якутия обладает значительными прогнозными ресурсами разнообразных по качеству углей, которые являются базой для развития угольной, металлургической и химической промышленности на длительную перспективу.

В настоящее время в связи с изменением внешнеполитической ситуации и наметившимся экономическим положением в стране, становятся актуальными проблемы обеспечения регионов местными энергетическими ресурсами. Это особенно важно для самообеспечения муниципальных образований, изолированных от централизованных топливноэнергетических источников. Поэтому добыча угля из маломасштабных угольных месторождений, на которых уже имеется производственная и социальная инфраструктура, требует их изучения с точки зрения рационального и эффективного использования.

Кангаласское буроугольное месторождение с запасами более 5,2 млрд т расположено в центральной части Республики Саха (Якутия), в 40 км севернее г. Якутска. Объемы добычи угля здесь в последние годы снизились до 141 тыс. т из-за перевода угольных котельных республики на сжигание сырой нефти и мазута.

В 2015 г. планируется ввод в постоянную эксплуатацию всего участка Томмот – Нижний Бестях, что обеспечит железнодорожное сообщение Центральной Якутии с другими регионами. Вместе с тем возникает задача загруженности железной дороги, решение которой предполагается в перспективе за счет разработки Кангаласского месторождения со значительно увеличенными производственными мощностями разрезов. Промышленное значение имеют пять пластов со средней мощностью от 4 до 12 м. Пласты «Нижний» и «Верхний» уже стали объектами интенсивной эксплуатации месторождения.

В настоящее время месторождение (рис. 1) отрабатывается по комбинированной технологии с бестранспортной вскрышей над пл. «Верхний» и транспортной – на отработке междупластья.

Уголь из разреза вывозится автотранспортом. На горных работах с применением буровзрывной подготовки пород к выемке, используются экскаватор ЭШ-10/70 (бестранспортная вскрыша) и мехлопаты ЭКГ-5А. Бурение скважин осуществляется станками СБШ250МН, 3СБШ-200-60, СБР-160-А-24 и СВБ-2М. Между тем на разрезе имеются резервы повышения объемов добычи угля за счет совершенствования технологии разработки месторождения.

Перспективным в этом плане является применение поточной технологии на базе роторно-конвейерных комплексов и погрузочно-выемочных машин типа КСМ-2000Р. Исследованиями, выполненными институтом Горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН, были установлены закономерности, характеризующие рабочий процесс КСМ-2000Р, которые позволяют с высокой степенью надежности прогнозировать ожидаемые эксплуатационные показатели этих машин в конкретных горно-геологических условиях.

Были проведены исследования изменения прочности мерзлых дисперсных пород в диапазоне температур от -3°С до -20°С при воздействии на них поверхностно-активных веществ - ПАВ (Na2CO3, NaCl и AlCl3 х 6H2O) различной концентрации по стандартной методике определения прочности на одноосное сжатие (ГОСТ 21153.2-75) на образцах мерзлых дисперсных пород Кангаласского месторождения для каждого параметра. Результаты экспериментов показали, что наибольшее снижение прочности образцов происходит при использовании 3-процентного раствора AlCl3Ч6H2O. Так, при температуре -5°С прочность снижается в 4,5 раза по сравнению с исходной, а при -20°С – 1,7 раза. Полученные результаты снижения прочности образцов с применением 3-х процентного раствора AlCl3Ч6H2O сравнимы со значениями прочности полученных при использовании 7%-ного NaCl и 15%-ного Na2CO3.

Результаты экспериментальных исследований показывают возможность разупрочнения мерзлых пород в 1,7-5 раз путем предварительной их пропитки растворами ПАВ в талом состоянии. Для продления сезона использования машины КСМ-2000Р для послойной отработки в осенне-зимний период вскрышных пород на Кангаласском месторождении с применением метода опережающей их обработки ПАВ могут заключаться в пропитке в осенний период талых пород и последующей дополнительной пропитки вяломерзлых следующих слоев.

В ИГДС на основании моделирования изменения теплового режима вскрышных пород Кангаласского месторождения были получены данные изменения температуры массива в различные периоды времени года, которые зависели от времени воздействия на глубину 10 м, т.к. нижележащие слои породы не подвержены сезонным колебаниям и имеют постоянную температуру -5,5° С. Таким образом, наибольший интерес с точки зрения исследования представляет температурный режим пород в слое годовых колебаний температур.

Анализ полученных результатов показал, что при разупрочнении горных пород Кангаласского месторождения с использованием трехпроцентного раствора AlCl3 х 6H2O производительность комбайна по вскрышным породам в диапазоне температур воздуха от -5°С до -20°С, составит 1400 м3/ч – это максимальная мощность КСМ. Выполненные исследования в ИГДС СО РАН им. Н.В. Черского показывают возможность безвзрывной разработки вскрышных пород и углей Кангаласского буроугольного месторождения комбайнами типа КСМ-2000Р, с обеспечением паспортных значений производительности при использовании опережающей обработки массива разупрочняющими водными растворами поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Рациональное и эффективное использование угольных запасов малых разрезов за счет внедрения инновационных технологий позволит улучшить схему снабжения топливом, уменьшить затраты для потребителей энергии и повысить энергетический потенциал Республики Саха за счет оптимизации его топливно-энергетического баланса.

Интенсификация добычи угля на малых угольных разрезах вместе с территориально-межотраслевой диверсификацией сыграет ключевую роль в ускоренном развитии экономики муниципальных образований и республики в целом.

В этом аспекте перспективы развития узкопрофильной экономики пос. Кангалассы на базе добычи угля на разрезе будут связаны с созданием в 2016 г. инновационно-индустриального парка по совместному проекту администрации г. Якутска и ГАУ «Технопарк Якутия», целью которого является создание новых производств в пределах данной территории, в которой уже сложилась социальная и производственная инфраструктура. В индустриальном парке предполагается размещение производства керамических строительных блоков и кирпичей, а также других компаний. В настоящее время из 30 компаний, изъявивших желание стать резидентами индустриального парка, с 16-ю подписаны соответствующие соглашения. Будет создано до 1000 рабочих мест и отчисления в местный бюджет увеличатся с 350 до 500 млн руб. с 2016 до 2018 г. [5]. Реализация проекта по созданию индустриального парка «Кангалассы» в будущем даст значительный синергетический эффект.

Ключевые слова: добыча, комбайн, месторождение, разрез, регион, технология, технопарк, топливо, уголь, экономика

Журнал "Горная Промышленность" №2 (120) 2015, стр.28