Состояние минерально-сырьевой базы угольной промышленности Кузбасса

В.П. Баловнев, председатель Комитета природных ресурсов по Кемеровской области,
С.В.Шаклеин, заведующий лабораторией Кемеровского представительства ВНИМИ,
В.О.Ярков, ведущий специалист по углю Комитета природных ресурсов по Кемеровской области

Общие ресурсы каменных углей и антрацитов Кузнецкого бассейна составляют более 417 млрд.т, из которых на долю коксующихся углей приходится почти 229 млрд.т. При этом ресурсы углей всех марок, пригодные для добычи открытым способом, относительно невелики и составляют около 7 млрд.т.

Общие разведанные запасы углей по категориям А+В+С1+С2 определены в 73.932 млрд.т, в том числе запасы категорий А+В+С1, на которые, собственно, и может в настоящее время ориентироваться угольная отрасль, составляют 57.118 млрд.т.

Учитывая, что в настоящее время промышленностью освоены запасы в объеме 11.4 млрд.т, остающиеся 45.7 млрд.т, на первый взгляд, представляются вполне достаточными для долгосрочного планирования развития угледобывающей промышленности Кузбасса.

Однако сложившаяся тенденция движения балансовых запасов категорий А+В+С1 (рис. 1) свидетельствует о том, что с 1983 года в Кузбассе прекратился устойчивый рост разведанных запасов и началось их активное сокращение. За последние 5 лет Кузбасс терял в среднем по 0.18 млрд.т в год, в последние 10 лет (с 1989 по 1999 гг.) по 0.51, а за 15 (1984–1999 гг.) и 20 (1979–1999 гг.) последних лет, соответственно, по 0.65 и 0.51 млрд.т таких запасов в год. Снижение темпов погашения запасов в последнем пятилетии объясняется не только общим уменьшением объемов добычи, но и замедлением темпов освоения новых горизонтов действующих предприятий и сокращением объемов геологоразведочных работ. Существенные расхождения между угольной и геологической отраслями в представлениях о кондиционных значениях подсчетных параметров (например, по мощности пластов 1.8 м и 1.0–0.7 м, соответственно) позволяют ожидать в ближайшем времени резкого ускорения темпов движения запасов. Так, уже сейчас специалисты угольной отрасли оценивают реально подлежащие извлечению запасы действующих предприятий не в 11.4, а в 5 млрд.т.

Таким образом, если сложившуюся тенденцию движения запасов не удастся переломить, то разведанные запасы угольного Кузбасса будут полностью исчерпаны через 100 лет. Казалось бы, данного времени для изменения сложившейся тенденции вполне достаточно, и не задействованная промышленностью часть запасов вполне способна обеспечить устойчивое функционирование промышленности. Однако подавляющая доля этих запасов находится на значительных глубинах (преимущественная глубина подсчета запасов — 600 м) и характеризуется неприемлемыми, с точки зрения эффективности традиционных технологий, условиями залегания. По оценке специалистов б. «Южсибгеолкома» лишь 5% от количества разведанных запасов залегают в горнотехнических условиях, отвечающих современным требованиям угольной промышленности (2.3 млрд.т). Учитывая, что в среднем по бассейну на одну тонну добычи погашается 1.5 т балансовых запасов, незадействованные угольной отраслью «рыночные» промышленные запасы разведанных участков Кузбасса составляют 1.5 млрд.т или всего лишь 19% промышленных запасов действующих предприятий.

В этой связи сложившиеся представления об избыточной обеспеченности Кузбасса разведанными запасами являются ошибочными.

Важным фактором, обеспечивающим долговременное развитие отрасли, является сбалансированность объемов добычи, промышленных и балансовых запасов. Дисбаланс этих показателей неизбежно ведет к необходимости корректировки стратегии развития региона. На рис. 2 приведены процентные доли различных марок угля в общих балансовых запасах бассейна, в находящихся в добыче запасах и в промышленных запасах действующих предприятий. Кроме того, на рис. 3 приведены доли извлекаемых запасов бассейна по маркам углей, оценка которых выполнена с учетом сложившихся соотношений балансовых и промышленных запасов предприятий.

Из рис. 2 следует, что наибольший дисбаланс между добычей, освоенными и имеющимися запасами наблюдается по энергетическим маркам углей Д и СС. Причем, ресурсная база низкометаморфизованных углей марки Д обеспечивает возможность почти двукратного увеличения объемов их добычи. В свете этого, принятый курс на ускоренное освоение месторождений Ерунаковского геолого-промышленного района является совершенно обоснованным не только с экономической и политической, но и с геолого-сырьевой точки зрения. В то же время вызывают озабоченность чрезвычайно высокие темпы добычи и освоения углей марки СС: при уровне участия данной марки в общих извлекаемых запасах бассейна в 4.5%, ее доля в промышленных запасах уже действующих предприятий составляет 8% (или 0.6 млрд.т), а в общебассейновой добыче превышает 20%.

Основная часть промышленных запасов коксующихся углей бассейна сконцентрирована на полях угольных шахт (рис. 3): по марке Г это 99%, ГЖО — 83%, ГЖ — 98%, Ж — 100%, КЖ — 100%, К — 95%, КО — 51%, КС — 40%, ОС — 55% и ТС — 40%. Для условий шахт характерной является тесная зависимость производительности труда от доли промышленных запасов в общем объеме балансовых. Поэтому она может рассматриваться как интегральный показатель сложности горно-геологических условий эксплуатации. В настоящее время при уменьшении указанной доли на каждые 10% происходит снижение производительности труда по шахте на 20%. Как следует из рис. 3, в наиболее сложных горно-геологических условиях залегают марки углей КЖ, К и КО. По мере отработки размещенных на разрезах промышленных запасов углей марок КС (0.32 млрд.т), ОС (0.14 млрд.т), ТС (1.2 млрд.т) и КСН (0.9 млрд.т) произойдет также существенное снижение экономической эффективности отработки и этих марок, поскольку возможность развития добычи их открытым способом уже практически исчерпана.

Для оценки необходимого соотношения объемов запасов различных коксующихся марок можно принять концепцию самодостаточности Кузбасса в части формирования качественной коксовой шихты (рис. 4). В этом контексте Кузбасс испытывает нехватку разведанных запасов углей марок ГЖ, Ж, К и ОС, объемов добычи по маркам Ж, К и ОС и промышленных запасов марок ГЖ, К и ОС.

Большую озабоченность вызывает количество вскрытых промышленных запасов. При сложившемся соотношении объемов добычи отдельных марок в годовом объеме добычи угля в Кузбассе расчетное число лет, за которое будут (в среднем по бассейну) полностью отработаны вскрытые запасы, составляет для различных марок: Д — 11; ДГ — 24; Гэн — 9; Гкокс — 24; ГЖО — 2; ГЖ — 13; Ж — 10; КЖ — 6; КО — 33; КСН — 17; КС — 10; ОС — 16; ТС — 50; СС и Т — 7 лет. Несомненно, что ввод в действие новых угледобывающих предприятий несколько снизит темпы выбытия вскрытых запасов, однако очевидным является и то, что в скором времени массовая реконструкция предприятий станет жизненно необходимой.

Исходя из проведенного анализа состояния минерально-сырьевой базы бассейна, можно сформулировать ряд выводов и предложений.

Кузбасс вступает в новую стадию геолого-промышленного освоения. Она характеризуется переходом от поисков и разведки запасов под заданные технологии их извлечения к поиску технологий добычи, обеспечивающих эффективную отработку известных запасов.

Задачи геологической отрасли на данной стадии состоят:

  • в наращивании количества разведанных запасов ресурсно-дефицитных марок угля;
  • в разделении трудноизвлекаемых запасов ресурсно-дефицитных марок на группы с однородными горно-геологическими условиями, с выбором наиболее ресурснообеспеченных направлений совершенствования технологий добычи;
  • в разработке и совершенствовании методик разведки и геометризации залежей, обеспечивающих получение полной и достоверной геологической информации, а также проектирование и ведение горных работ по новым технологическим схемам с последующей переоценкой и доизучением ранее разведанных запасов.

Разработка новых и внедрение нетрадиционных для Кузбасса технологий извлечения угля способны существенно расширить сырьевую базу, в первую очередь, по ресурсно-дефицитным маркам коксующихся углей. Например, создание экономически эффективных способов отработки высокотехнологичных по мощности пластов с углами падения от 36° до 55° позволило бы только на действующих предприятиях дополнительно вовлечь в эксплуатацию до 2.2 млрд.т балансовых запасов (около 1.3 млрд.т промышленных). Наращивание такого количества технологичных запасов путем проведения геологоразведочных работ на новых участках потребовало бы дополнительных затрат в сумме не менее 8 млрд. руб. Поэтому вопрос о разработке и внедрении нетрадиционных технологий добычи, расширяющих сырьевую базу промышленности и повышающих эффективность использования недр, имеет прямое отношение не только к угольной, но и к геологической отрасли. В связи с этим целесообразной представляется постановка на федеральном законодательном уровне вопроса о возможности использования на эти цели части отчислений на воспроизводство минерально-сырьевой базы.

В настоящее время в регионе накоплен огромный опыт отработки запасов в широком диапазоне сложных горно-геологических условий, разработано и частично опробовано значительное число различных технологий и технологических схем (например, ВНИИгидроугля, Конверсугля, КузГТУ и т.д.). Для осуществления широкомасштабных работ по дальнейшему их совершенствованию и внедрению необходимо создание специализированной научно-инвестиционной компании, обеспечивающей: сбор и предварительный анализ идей, формирование программ НИР и ОКР, проведение конкурсов исполнителей, контроль за ходом ведения работ, организацию испытаний, объединение финансовых средств и реализацию законченных разработок на рынках технологий и конструкций. Испытание и доводку новых ресурсорасширяющих технологий желательно проводить на специально выделенном участке (шахте), финансирование которого могло бы, при принятии соответствующих правовых решений, осуществляться за счет отчислений на воспроизводство минерально-сырьевой базы. Создание научно-инвестиционной компании позволило бы гарантировать работу научных учреждений только в режиме «на конечный результат» и реализовать курс на создание в регионе наукоемкого механико-технологического производства. Проведение данного курса помогло бы и в решении важной социально-политической задачи по созданию в регионе дополнительных рабочих мест для наиболее интеллектуальной части молодежи, прекращению ее миграции. Наличие в Кузбассе крупных научно-исследовательских, проектно-конструкторских, машиностроительных и добывающих организаций и предприятий, равно как и широкий спектр горно-геологических условий эксплуатации, позволяют сформулировать задачу по превращению области в ведущий мировой центр разработки и поставки «под ключ» новых технологий добычи угля в сложных горно-геологических условиях с ориентировкой на их потребление как в России, так и в развивающихся странах.

Состояние минерально-сырьевой базы энергетических углей ставит задачу корректировки стратегии энергетического углепотребления: вновь вводимые и реконструируемые теплоагрегаты следует ориентировать на тощие, длиннопламенные или газовые угли, а пользующиеся высоким спросом на мировом рынке угли СС направлять на экспорт и на поддержание работы действующих отечественных энергопроизводств.

Дополнительные средства для назревающей массовой реконструкции действующих и строительства новых угледобывающих предприятий можно получить не только за счет кредитов и инвестиций, но и за счет повышения потребительских свойств выпускаемой углепродукции.

В настоящее время в России на выплавку 1 т чугуна расходуется около 600 кг кокса, хотя в 1990 г. этот показатель был на 15% ниже (504.5 кг). Причина увеличения расхода кокса кроется в его низкосортности, обусловленной низким качеством используемой коксовой шихты, характеристики которой самым существенным образом определяют не только качество кокса, но и экономическую эффективность самого процесса коксования. Главная причина низкого качества шихты состоит в нестабильности обеспечения коксохимических производств угольными концентратами, неопределенностью их марочного состава, в работе «с колес» и в выработке складов «до нуля». Так, по Нижнетагильскому металлургическому комбинату доля нестабильных по марочному составу и качеству концентратов уже составляет 60–70% и продолжает увеличиваться. В то же время известно, что увеличение, например, выхода летучих в шихте только на 1% приводит к увеличению продолжительности процесса коксования на 1–1.5 часа (примерно на 5–8%) с одновременным снижением выхода кокса на 7–8 кг на 1 т шихты. На практике же даже среднегодовые значения этих показателей изменяются по различным российским заводам более чем на 4%: от 28 до 32.5%. Кроме того, увеличение содержания летучих более 27% ведет к монотонному снижению прочности кокса.

Таким образом, есть все основания считать, что в случае обеспечения поставок на коксохимические предприятия стабильных по качеству и оптимальных по объемам компонентов коксовой шихты, увеличение стоимости угольных концентратов примерно на 20% обеспечит сохранение стоимости конечного продукта (чугуна). Поэтому целесообразно осуществить переход угледобывающих компаний от торговли коксующимися углями и концентратами к торговле компонентами угольной шихты. Это позволит угольной отрасли получить дополнительную прибыль как за счет увеличения стоимости единицы продукции, так и за счет увеличения экспортных поставок за счет ресурсов, высвобождаемых на внутреннем рынке.

Как следует из рис. 4, для наиболее полного использования этой возможности геологическая отрасль должна обеспечить дополнительный прирост разведанных запасов углей марок ГЖ, Ж, К и ОС (в том числе, и под нетрадиционные технологии), а угольная — нарастить объемы добычи по маркам Ж, К, ОС и промышленные запасы углей марок ГЖ, К и ОС.

К сожалению, возможности угольных компаний Кузбасса в части обеспечения поставок постоянных по качеству и сбалансированных по маркам компонентов угольной шихты крайне ограничены и примерно в два с половиной раза ниже общих современных возможностей всего Кузбасса (порядка 25 млн.т). Поэтому экономически необходимым представляется создание в регионе углеторговой компании, обеспечивающей формирование и комплексные поставки компонентов коксовой шихты на углехимические предприятия. Такая компания должна выполнять не посредническую, а технологическую функцию по организации ритмичного обеспечения потребителей оптимальной, стабильной по качеству и по соотношению марок шихтой.

Аналогичная по содержанию, но менее сложная по реализации задача может быть сформулирована и для рынка энергетических углей. Эффективность энергетического использования углей существенно зависит от соответствия их качественных свойств проектным условиям эксплуатации котлоагрегатов и от постоянства этого качества. Известно, например, что за счет 3–4% колебаний зольности угольных маршрутов, электростанции Южного Урала непроизводительно расходуют от 10 до 15% топлива. Спроектированная на потребление углей с зольностью 15.5% и теплотой сгорания 5830 ккал/кг Беловская ГРЭС потребляет, в основном, угли с зольностью 25% и теплотой сгорания 5000 ккал/кг и т.д. Поэтому целевые, гарантированные углесбытовой компанией поставки энергопотребителям углей оптимального для них качества позволят повысить отпускную цену угля при сохранении или даже сокращении стоимости единицы продукции энергетической отрасли.

Для решения задач стабилизации и управления качеством угля геологическая отрасль должна:

  • разработать методическое обеспечение построения горно-геометрических моделей изменения качественных свойств коксующихся и энергетических углей в пространстве недр (в первую очередь, пластометрического показателя, выхода летучих, отражательной способности витринита, суммы отощающих компонентов, низшей теплоты сгорания, показателей дилатации, индексов Грей-Кинга, Рога, зольности, температур начала деформации, размягчения, жидко-плавкого состояния) и показателей обогащения (выход концентрата);
  • включить упомянутые модели в состав обязательного комплекта горно-геологической документации и обеспечить их построение по полям действующих и перспективных шахт и разрезов.

Решение всех вышеперечисленных задач позволит обеспечить длительную и эффективную эксплуатацию месторождений Кузнецкого бассейна.

Журнал "Горная Промышленность" №2 2000