Что не по душе Земле: лунные кратеры или червоточины?

В Кузбассе, угольной кузнице России, преобладает открытая разработка месторождений — не менее 75% от общего объёма. Однако новый губернатор Сергей Цивилёв намерен привести в порядок экологическую обстановку региона: перейти на подземную добычу угля и электрификацию. Об этом он сказал на рабочей выставке в Поднебесной в рамках Международной специализированной выставки Bauma China 2018. Так ли просто будет отказаться от, казалось бы, самого простого способа извлекать чёрный алмаз? Во что обойдётся предприятиям такая инициатива и сможет ли приостановить размножение лунных кратеров на поверхности земли?

месторождение
Фото: suek.ru

Цифры

врезка

«В 2018 году мы добыли 430 млн тонн угля. Из этих 430 — 322,5 млн тонн добыты открытым способом, это три четверти объёма по всей стране. Его доля за последние 20 лет выросла на 10%. Важнейшим центром открытой добычи является Канско-Ачинский буроугольный бассейн, где действуют крупнейшие разрезы: Назаровский, Берёзовский, Бородинский. Всего в России действует порядка 140 таких объектов. Если говорить о подземной добыче, в 2018-м уголь давали порядка 55 шахт — в 2008 году их было 96. Так происходит потому, что закрывают шахты с особо опасными условиями труда, чтобы не погибали люди и затраты на добычу были меньше. Да и производительность труда на шахтах вдвое ниже, чем на разрезах», — констатирует горный инженер, аналитик угольной промышленности, генеральный директор АО «Росинформуголь» Анатолий Скрыль.

Многие шахты закрыли и в Кузбассе, опять же по причине нерентабельности. Открытый способ подкупает тем, что человек находится не под землёй, но за это расплачивается природа.

«В последние годы в Кузбассе активно велась открытая добыча, при этом был нанесён серьёзный ущерб окружающей среде. Поэтому сейчас мы меняем стратегию. Необходимо уделить особое внимание подземной добыче, но при этом обеспечить высокий уровень промышленной безопасности. Гибели людей мы не имеем права допустить», — рассказал во время встречи с руководством Китайской угольной инженерно-технологической корпорации CCTEG глава Кемеровской области Сергей Цивилёв.

Ликвидация особо убыточных шахт и разрезов началась ещё десять лет назад, и уже тогда её целесообразность была под сомнением.

«Программа реструктуризации, методы реализации и принятые решения по её обеспечению являются небесспорными. Многие закрытые шахты, особенно с дефицитными марками углей, при современной рыночной стоимости 1 т угля были бы рентабельными, сохранили многие потерянные рабочие места и поддержали топливно-энергетический комплекс страны. Востребованность в углях, хаотически добываемых на горных отводах закрытых шахт, возросла и свидетельствует о преждевременности ликвидации многих шахт. Кроме того, на стадии завершения реструктуризации мы имеем серьёзные экологические недоработки, а в отдельных регионах (Кузбасс, Восточный Донбасс, Кизеловский бассейн) серьёзные экологические проблемы. То есть реализация проектов не привела к эффективному решению социально-экономических задач, что требовалось в рамках идеи реструктуризации», — написал в своей статье «Оценка и характеристика работы по реализации программы ликвидации особо убыточных шахт и разрезов в 2009 г.» директор ФГБУ «ГУРШ» Андрей Моисеенков.

ЭКСПЕРТ

Александр Новак, министр энергетики РФ
Александр Новак, министр энергетики РФ (Из доклада «О повышении эффективности логистических решений, обеспечивающих увеличение объёмов экспорта российского угля»)

«С 2012 года по 2017 год добыча российского угля выросла на 15,5%, до 410 млн тонн. В 2018 году будет превышен рубеж в 420 млн тонн, и мы, скорее всего, превзойдём максимальный уровень добычи советского времени, достигнутый в 1988 году. Объём обогащения также, мы ожидаем, увеличится до 195 млн тонн, это на 28 % больше. Инвестиции достигнут 130 млрд рублей в год, налоговые отчисления превысят 100 млрд рублей».

Шрамы земли

К тому же закрытые шахты ранят поверхность земли сильнее, чем активные: нарушается гидрогеологический режим на горном отводе и прилегающей территории.

«Многолетний опыт мониторинговых наблюдений за влиянием закрытых шахт на состояние земной поверхности показал, что с завершением самого процесса ликвидации проблемы, связанные с ним, не завершаются. Продолжают развиваться многие сопутствующие ему природные процессы в поражённых горными разработками участках недр, включая процессы газодинамической и гидродинамической природы. Продолжают происходить подвижки земной поверхности, образуются прогибы, провалы и т. п. Таким образом, отрицательное воздействие подземного способа добычи на ландшафт как бы отодвигается во времени», — отмечает преподаватель первой квалификационной категории Кемеровского горнотехнического техникума (ГКПОУ КГТТ) Лариса Ерошкина.

Видимое воздействие подземного способа на экологию кажется не таким существенным, как открытого, но только на первый взгляд: в атмосферу попадает метан и продукты горения пластов, водоносные горизонты загрязняются шахтными водами. С точки зрения техногенного воздействия на окружающую среду открытый способ добычи наиболее опасен по нескольким причинам.

«До недавнего времени средства мониторинга, позволяющие оценить техногенное воздействие разреза на параметры окружающей среды на больших площадях, отсутствовали. Но наши разработки позволят решить эту проблему. Сегодня компании не готовы выделять средства на своевременную рекультивацию разрушенной поверхности земли, тем более учитывая, что в большинстве случаев предприятие уже закрыто, а земли передаются муниципалитетам, у которых нет средств. Таким образом, проблема замыкается сама на себя.

Поэтому нужно разрабатывать правовые и организационно-экономические мероприятия для её решения», — утверждает д. т. н., профессор, руководитель Кемеровского филиала ИГД СО РАН им. Н. А. Чинакала Владимир Ковалёв.

ЭКСПЕРТ

Владимир Ковалёв, д. т. н., профессор, руководитель Кемеровского филиала ИГД СО РАН им. Н. А. Чинакала
Владимир Ковалёв, д. т. н., профессор, руководитель Кемеровского филиала ИГД СО РАН им. Н. А. Чинакала

«По нашему мнению, основные перспективы развития угольной промышленности будут состоять в переходе на современные цифровые системы управления и добычи угля. Они включают в себя переход на открыто-подземные технологии добычи, роботизацию процессов и создание комплексных систем цифровых двойников. Всё это — в соответствии с требованиями Индустрии 4.0, указами Президента и методами цифровой экономики. Такие меры позволят вывести людей из зоны добычи и полностью автоматизировать все сопутствующие процессы: от транспортировки угля из забоя до его глубокой переработки.

В этом случае необходимо создавать системы комплексного мониторинга за техногенным воздействием на окружающую среду и одновременно проводить компенсационные мероприятия, позволяющие его снизить. Поэтому я считаю, что крайне необходимо законодательно утвердить в регионах при проектировании и работе угольных предприятий Систему цифрового экологического мониторинга, разработанного учёными Института вычислительных технологий СО РАН, Института горного дела СО РАН им. Чинакала, докторами технических наук В. П. Потаповым, Е. Л. Счастливцевым и В. А. Ковалёвым.

На этапе проектирования изменить схему отработки месторождений и последующей рекультивации, которую необходимо осуществлять следом за отработкой запасов, а не оставлять на конец, когда уже нет финансирования. Целесообразно создать централизованный фонд рекультивации, работающий под контролем администрации Кемеровской области. Это чрезвычайно трудно и наверняка встретит противодействие собственников, зато на порядок улучшит процесс восстановления земель и, соответственно, уменьшит техногенную нагрузку. Попытка подобной инициативы была при Амане Тулееве, но провалилась: были «затронуты» большие деньги, которые списывались на рекультивацию.

На первом этапе, в рамках программы цифровой экономики, можно создать реальную систему мониторинга рекультивации на основе данных дистанционного зондирования Земли, которая бы служила средством аудита и контроля за этим сложным горнотехнологическим процессом и была бы доступна на любом уровне. Предприятия бы также отчитывались перед областной администрацией, но их данные можно всегда проверить.

Анализ нормативных документов показывает, что все эти упущения были сделаны специально — чтобы получить сверхприбыли сегодня, не задумываясь о последствиях, которые наступят лишь завтра. Поэтому Сергею Цивилёву нужно будет принять не одно сложное решение по контролю угледобычи, но в этом ему помогут указы президента и последние документы экологического Правительства».

Диагностировать, чтобы вылечить

Учитывая специфику каждого из методов, менее «безобидный» можно выбрать лишь на основании строгого экономического расчёта. Сегодня это направление деятельности должно получить полноценную жизнь в науке и на производстве. Подземный способ добычи требует долгих капитальных вложений, связанных со строительством шахт. При этом минимальный срок строительства, даже при наличии современных технологий, — не меньше 4-5 лет. Исходя из этого и выбирают способ добычи с учётом финансовых возможностей и конъюнктуры рынка.

Предприятиям Кузбасса долгое время было выгодно добывать уголь открытым способом: это дешевле и быстрее. Налицо экологическая катастрофа в регионе, первыми тревогу забили сибирские учёные. Восемь лет они работают над системой экологического мониторинга, с 2011 года начались промышленные испытания на ООО «Сибэнергоуголь» в Новокузнецком районе, программа апробирована и успела себя зарекомендовать положительно.

«Это современнейшая технология, единственная в России и, мы думаем, в мире. Она включает систему GPS, ГЛОНАСС, поэтому сегодня мы можем полностью отслеживать процесс добычи и рекультивации. Чтобы внедрить её, предприятиям нужно будет потратиться лишь на сбор информации и зарплату специалистам, которые будут этим заниматься.

Механизм уже отработан, сегодня мы заключили договор на семь разрезов с АО «УК «Кузбассразрезуголь», три разреза АО ХК «СДС-уголь», в рассмотрении стоит группа компаний «ТАЛТЭК». Глава Киселёвска Максим Шкарабейников совсем недавно вступил в должность, но сразу обратил внимание на нашу разработку, потому что город окружён разрезами», — считает Владимир Анатольевич.

Деятели науки ставят целью сделать общедоступной актуальную информацию о состоянии окружающей среды не только на месторождениях, но и в городах. К примеру, самый грязный город в угольной столице России — Новокузнецк. Программу можно «поставить» на любой компьютер руководителям и работникам предприятий. Более того, при желании приложение можно будет установить каждому пользователю смартфона, чтобы в режиме реального времени узнать, где произошёл взрыв и в каком районе воздух максимально запылён.

Мнения экспертов насчёт степени ущерба от открытой и подземной добычи разнятся, но в одном они сходятся: в каждом случае процессом можно управлять, всё зависит от того, насколько грамотно применяются технологии горных работ. Например, в Польше, где каждый метр территории густо заселён, отрабатывают угольные пласты подземным способом под зданиями, сооружениями и даже городами, управляя мульдой сдвижения. Есть два способа: вынуть часть пласта, не давая разрушаться другим породам, либо вести полную выемку пласта, а выработанное пространство заполнять пустой породой.

горное оборудование
Фото: suek.ru

Намусорил — убери

Вопросам экологии недропользователи уделяют преступно мало внимания, считает Владимир Ковалёв. На устранение последствий добычи предприятия выделяют не выше 1–2 % от стоимости продаваемого угля. Предложенная сегодня инициатива Сергея Цивилёва о переходе на ресурсосбалансированные способы освоения минерально-сырьевой базы Кузбасса пока не находит должного понимания со стороны угольных предприятий и их собственников.

Институт комплексного освоения недр (ИПКОН) активно продвигает новую редакцию Закона о недрах. Главная цель учёных — поменять парадигму недропользования в пользу экологии, например, образованные в ходе добычи отвалы использовать под ветроэнергетику, генераторы или солнечные батареи. Академики советского времени говорят, что в тот период проблема не то чтобы не была столь острой — отсутствовала вовсе. Считалось, что природа — это бесплатно. Но чем глубже изрыта земля, тем более становится очевидным, что платить придётся вдвойне. Глава Кузбасса Сергей Цивилёв отметил большое количество шламовых отстойников — наследия времён Советов, которое нужно устранить. Как вариант — заимствовать опыт китайских коллег по внедрению в работу котельных на угольной пыли.

Современная наука настойчиво рекомендует и даже навязывает производственникам пустую породу не складировать где-то в отдалённых местах, как это делалось раньше, а засыпать в выработанное пространство, создавать почвенный слой и засаживать. Западные страны, к примеру, Германия, работают в пользу комфорта для людей, поэтому повышают себестоимость продукции. Россия постепенно ступает на этот путь. Рекультивация земель и насаждения не новинка для красноярцев, при отработке Канско-Ачинских углей технологию активно использовали КАТЭК НИИ Уголь.

«Половина затрат в угольном бизнесе — транспортные расходы. Вскрышные отвалы могут быть на большом удалении от объекта и, если будет большое плечо, — нужно будет строить специальные дороги или вести работы внутри чаши и многое другое. Если техногенный объект находится в окрестности города или неподалёку, его можно трансформировать в инфраструктурный. На территории Новосибирска есть карьер, где добывают щебень, он уже практически исчерпан, и горняки совместно с экологами, архитекторами и ландшафтными дизайнерами разработали массу интересных проектов по созданию жилого комплекса с искусственным водоёмом», — рассказывает директор Института горного дела им. Н. А. Чинакала Андрей Кондратенко.

разрез
Фото: kostanit.ru

Оптимально-актуально: открыто-подземная

«Сегодня самым нетривиальным решением является открыто-подземная добыча угля, запускаемая с борта разреза. При этом появляются возможности для глубокой переработки, когда на бортах строятся электростанции, работающие на угле. Иногда используется гидровскрыша, которая обеспечивает экономическую эффективность добычи. Добыча метана из угля, минуя его добычу, пока неэффективна. Подземная газификация, несмотря на то что сегодня существуют её эффективные технологии, в России пока не развивается: здесь нужны правительственные и законодательные инициативы», — замечает Владимир Ковалёв.

Шахтная дегазация угольных пластов, особенно в Кузбассе, где они все газоносные, — одна из важнейших разработок специалистов института горного дела имени Н. А. Чинакала. Специалисты бурят скважины, делают гидроразрыв, создают дополнительные полости и обнажения в угольных пластах. В них закачивают специальный состав, который поддерживает трещины на заданный отрезок времени для того, чтобы полностью извлечь метан. В мире для этих целей бурят скважины и откачивают метан с помощью насосов. Но этого недостаточно, ведь угольная среда неохотно отдаёт газ, который практически закупорен, химически встроен в породу. К тому же это дорогостоящий процесс. Однако получаемый метан можно «доставать» с пользой. Именно этим и занимается «СУЭК-Кузбасс» в Прокопьевском районе: газ утилизируют для получения электроэнергии.

Актуально-оптимально: на земле

врезка

Открытая добыча хоть и безопасна для человека и экономична для предприятий, имеет ограничения. По мере углубления горных работ, когда коэффициент вскрыши достигает своего граничного значения, разработка прекращается, потому что процесс становится  нецелесообразным с финансовой точки зрения. Подведены транспортные линии, инженерные коммуникации, а в недрах земли ещё остаётся много недоизвлечённого угля — есть все основания продолжать добычу.

«Для этого была принята новая технология — глубокой разработки пластов с применением комплексов КГРП. По сути, это разновидность подземной камерно-столбовой системы разработки, но отличается необходимостью предварительного вскрытия в борту открытой горной выработки и даёт возможность доступа к угольным пластам исполнительного органа комплекса, который осуществляет подземную безлюдную выемку угля. При этом силовые агрегаты, пульт управления находятся на поверхности. Комплекс КГРП устанавливается на рабочей площадке, которая формируется в процессе извлечения вскрышных пород и угля по контуру блока, подготавливаемого к разработке с использованием данной технологии», — объясняет преподаватель высшей квалификационной категории ГКПОУ КГТТ Татьяна Сапрыкина.

Подобные вложения окупаются за счёт минимального комплекта надёжного высокопроизводительного оборудования, которому не нужна отдельно развитая инфраструктура. Нет необходимости в строительстве капитальных сооружений, обеспечивается минимальная потребность в электроснабжении и организации ремонтно-складского хозяйства. Работу небольшого состава рабочих можно организовать вахтовым методом, тем самым практически свести к нулю социальные проблемы.

Человек в безопасности или робот-шахтёр?

В прошлогоднем выпуске журнала «Добывающая промышленность» № 3 мы писали о количестве тонн угля в переводе на человеческие жизни, которые уносят не только аварии. Та же плохая вентиляция на угольных разработках — бомба замедленного действия для организма, поэтому мониторинг работы людей и оборудования под землёй стал нормой в угольных компаниях Кузбасса. Сегодня ни один забой региона не обходится без контрольных датчиков — таковы жёсткие требования норм безопасности.

«Многофункциональное решение вопроса по подземному онлайн-мониторингу использует «СУЭК-Кузбасс». Это единый диспетчерско- аналитический центр — ЕДАЦ, у которого нет аналогов в России и за рубежом. Он создан с учётом требований государственной концепции построения многофункциональной системы безопасности угледобывающих предприятий. Все данные о состоянии шахт и разрезов компании одновременно поступают в единую диспетчерскую ОАО «СУЭК-Кузбасс» и в московский головной офис. Это позволяет свести к минимуму человеческий фактор и вести многоуровневый анализ», — поясняет специалист по охране труда ГКПОУ КГТТ Светлана Ливинская.

ЭКСПЕРТ

Артём Лёвин, генеральный директор ООО «УК «Колмар»
Артём Лёвин, генеральный директор ООО «УК «Колмар»

«ООО «УК «Колмар» принимает максимальные меры для обеспечения высоких стандартов экологического благополучия. До конца 2020 года компания направит на программу экологической безопасности производства более 4 млрд рублей. На ГОК «Денисовский» работают два шламоотстойника, реализована замкнутая система циркуляции воды на новой фабрике «Денисовская», запущенной в 2018 году. В ближайшие годы планируется строительство очистных сооружений пропускной способностью до 2500 м3 в час, включающих в себя 4 новых дополнительных отстойника, станцию доочистки, а также сопутствующие инженерные сети и коммуникации. Для очистки вод, откачиваемых из шахты «Инаглинская», будут построены дополнительные очистные сооружения пропускной способностью до 3500 м3 в час».

«Шахты угледобывающей компании «Колмар» оснащены современным оборудованием и техникой, обеспечивающими бесперебойную работу. В частности, в шахте «Денисовская» внедрена многофункциональная система безопасности, которая реализует функцию сбора данных о технологических процессах и объектах, далее обрабатывает, передаёт информацию горному диспетчеру и другим специалистам, осуществляющим контроль. Полнота данных и наглядность их отображения обеспечивают безопасность ведения работ и правильность оценки ситуации для выработки управленческих решений», — комментирует генеральный директор ООО «УК Колмар» Артём Лёвин.

Однако до крайней степени минимизации рисков для человеческой жизни технологии ещё не дошли. Например, компания АО «ВИСТ Групп» ведёт работы по самоходному БЕЛАЗу: если он упадёт, то водитель не пострадает, потому что автомобиль беспилотный. Но до западных аналогов, по словам специалистов, такие машины всё ещё далеки. Эксперты считают, что подземная добыча становится менее опасной с точки зрения травматизма, чем открытая. Технологии стремятся вывести человека из шахты. Частично это уже удалось: чуть больше полувека назад для откатки угля использовали лошадей. С тех пор шахты стали неузнаваемыми: полная электрификация, высокопроизводительный транспорт, мощные механизированные крепи и комбайны. Раньше в забое трудился не один десяток человек, сегодня — не больше трёх. Аналитики уверяют: в ближайшем будущем в шахте будут только обслуживающие смены, как при сборке BMW или Mercedes.Человека заменят самодвижущиеся крепи, сейчас такие конструкции представлены компанией Marco.

Единый диспетчерский аналитический центр (ЕДАЦ)
Фото: suek.ru
Единый диспетчерский аналитический центр (ЕДАЦ)
Фото: suek.ru

«СУЭК-Кузбасс активно вкладывает средства в развитие инновационных решений промышленной безопасности. Компания несёт значительную финансовую нагрузку, потому что многие проекты и решения долгосрочны и не принесут эффекта в ближайшее время. Они финансируют большое количество научно-исследовательских работ и тем самым способствуют развитию отечественной горной науки. Идут на создание опытных участков в шахтах для апробации инновационных решений в производственных условиях. Кто-то должен пойти на риск: всё в частных руках, государственной шахты нет. И от того, насколько сознательно руководители добывающих предприятий относятся ко всему новому, по сути, зависит прогресс. Ведь он определяется не только уровнем научных достижений, но и готовностью предприятий их внедрять», — уверен Андрей Кондратенко.

К слову

Каков уровень ответственности недропользователей за причинённый ущерб?

Выброс вредных веществ в атмосферный воздух, сбросы веществ в водные объекты, размещение отходов производства и потребления допускаются на основании разрешительной документации, выданной территориальным органом федерального органа исполнительной власти в области охраны окружающей среды, органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, осуществляющими государственное управление в области охраны окружающей среды.

Выбросы и сбросы — на основании разрешений на выброс вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и на сбросы веществ (за исключением радиоактивных веществ) и микроорганизмов в водные объекты.

Размещение отходов производства и потребления — на основании документа об утверждении нормативов образования отходов производства и потребления и лимитов на их размещение.

Текст: Надежда Гесс

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.