Топливно-энергетический комплекс России, топливная промышленность

Угольная промышленность

       На  территории Российской Федерации  сосредоточено более 84% запасов угольных ресурсов бывшего СССР — от бурых углей до антрацитов. Балансовые запасы достигают более 300 млрд т углей, в том числе по категории А+В+С — 209 млрд т, по категории А+В — 87 млрд т. Утвержденные в 1989 г. Геологическим комитетом по запасам топлива и сырья угольные ресурсы составляют 180 млрд т (А+В+С), из них более 60% — коксующиеся угли.

    Главными угольными  бассейнами России межрайонного  значения являются Кузнецкий  – каменный уголь, в том  числе коксующийся (40%) -  (Западно-Сибирский  район), Печорский – каменный  уголь, в том числе коксующийся (2,3%) -  (Северный район) и Южно-Якутский -–каменный, коксующийся -  (Дальний Восток) с преобладающими запасами коксующихся высококачественных углей, из них более 50% пригодны для открытой добычи. Главный буроугольный бассейн страны — Канско-Ачинский (бурый уголь). По последним уточненным данным, доля Западно-Сибирского района (Кузнецкий бассейн) в суммарных угольных запасах страны составляет более 50%, Восточно-Сибирского — более 30%. При объемах добычи угля в России (в 1990 г. 396 млн т, в 1995 г. 262 млн т) обеспеченность угольными запасами может составить в различных районах западной зоны от 40 до 90 лет, а в районах восточной  зоны — 100 — 300 лет. Запасы угля. в районах Восточной Сибири – в Тунгусском бассейне (каменный, антрацит) — равны 2345 млрд т. Это общегеологические, не менее 5 млрд т — промышленные запасы. Кузнецкий бассейн имеет соответственно 725 и 60 млрд т, Канско-Ачинский — 600 и 73, Иркутский (каменный, бурый) — 76 и 7, Ленский – каменный уголь - (Дальневосточный район) — 1647 и 5, Южно Якутский 25 — 40 и 5, Печорский бассейн (Северный район) — 214 и 8, на территории Северо-Кавказского района в Донбассе (восточное крыло) не менее 60 и 10, Подмосковный (бурый уголь) — 20 и 5 млрд т.             

 Угольные ресурсы  различаются качеством (теплотворной способностыо), величиной залежей, глубиной залегания угольных пластов, их мощностью, характером географического распространения.      

    Наиболее значительными  запасами угольных ресурсов располагают Западно-Сибирский район — Кузнецкий бассейн каменного угля и Восточно-Сибирский — Канско-Ачинский бассейн бурого угля с преимуществом его открытой добычи. Для освоения последнего в сочетании с развитием электроэнергетики предусматривается специальная межотраслевая программа. Увеличение добычи угля Канско-Ачинского бассейна намечается для снабжения тепловых электростанций Сибири. Труднодоступные, слабо освоенные Тунгусский, Ленский и Таймырский бассейны занимают огромные территории, которые пока недостаточно разведаны.

    Главным источником коксующегося угля для европейской части служит Кузнецкий бассейн, продукция которого теперь в связи с суверенизацией Украины не будет поступать только до левобережья Волги и распространится на территорию правобережья Волги. Северный и Северо-Западный районы России снабжаются преимущественно коксующимся углём Печорского бассейна.                          

В связи с сокращением  числа участков с благоприятными условиями разработки угольных месторождений  разведочные работы в последние годы переместились на площади с более трудными геологическими условиями. Сейчас особенно важно усилить поток и разведку остродефицитных коксующихся углей в Кузбассе, бурых углей в Канско-Ачинском и каменных углей в Иркутском и Минусинском бассейнах.

    Угольными  бассейнами межрайонного значения (уголь вывозится в другие районы) является Кузнецкий, Канско-Ачинский (после предварительного облагораживания), Южно-Якутский бассейны, доля добычи в которых в 1995 г. составила около 30% от всей добычи угля в стране. В табл. 2 представлены территориальные сдвиги в угольной промышленности России за последние 25 лет.

    Угольные месторождения  местного значения служат источниками  снабжения тепловых электростанций  в пределах отдельных районов: 

Подмосковный бассейн  – бурый уголь -  (Центральный район), Копейский – бурый уголь -  (Уральский район). Минусинский – каменный уголь, Иркутский – каменный, бурый угли, Норильский – каменный уголь, Гусиноозерский – бурый уголь, Черновские Копи, Букачана, Харанорский -  бурый уголь - (Восточная Сибирь), Ургальский, Анадырьский – бурый уголь, Беринговскии – каменный уголь, Кангаласский, Зырянский – каменный уголь, Магаданский - бурый уголь, Корфский (Дальний Восток).                                                

  Таблица 2

Сдвиги в размещении добычи угля по Российской Федерации (в % к общероссийской добыче)¹                                                                                                                 

      При  планировании угольной промышленности  приходится решать следующие  вопросы:             

• определение темпов развития добычи коксующихся энергетических углей (по бассейнам и месторождениям) в соответствии с потребностью в угольном топливе, определенной предварительно (на основе оптимизации топливного баланса в целом) исходя из перспектива ого спроса на энергию с учетом научно-технического прогресса в энергопотребляющих отраслях народного хозяйства и в отраслях, производящих энергетические ресурсы;
• размещение новых шахт и карьеров при различных вариантах потребности в углях;
• выбор вариантов целесообразной реконструкции угледобывающих предприятий;
• определение перечня угольных предприятий, дальнейшая эксплуатация которых экономически неэффективна;
• установление целесообразных объемов переработки угля (обогащения, рассортировки и т. д.) и размещение обогатительных фабрик;
• определение рациональных составов угольных шахт для производства кокса;
• выбор рациональных схем поставки углей по группам потребителей и в территориальном разрезе.

    В число  рассматриваемых объектов при  разработке оптимизированного варианта  плана должны включаться все  действующие, реконструируемые и строящиеся шахты и карьеры, обогатительные и брикетные фабрики, новые угледобывающие и углеперерабатывающие предприятия, а также мнoжecтвo потребителей углей (металлургические и коксохимические заводы, электростанции, котельные, бытовые установки и т. д.).

    При оптимизации  отраслевого плана принимаются  по внимание перспективы развития  отдельных бассейнов и месторождений  на 15—20 лет, исходя из задачи обеспечения народного хозяйства угольным топливом с минимальными совокупными затратами (включая затраты на геологическую разведку, добычу углей, их переработку, транспортировку к местам потребления и использование у потребителя). При решении перспективных вопросов развития отрасли необходимо, разумеется, учитывать все особенности технологии и организации отдельных производств угольной промышленности.

    При ранее  существовавшей практике перспективного  планирования и применявшихся  методах плановых расчетов не удавалось достаточно полно учесть факторы, влияющие на выбор уровней добычи различных марок угля по бассейнам, месторождениям и отдельным шахтам и карьерам. Даже если выделять угольную промышленность в качестве самостоятельного объекта планирования, пользоваться той же информацией, которой обычно оперируют органы при составлении плана, но оптимизировать отраслевой план с помощью методов математического программирования, можно получить перспектива план развития и размещения угледобычи в целом нами эффективнее, хотя и не оптимальный с точки  зрения последовательного народнохозяйственного подхода.

    Обоснованность  плана, полученного с помощью  отраслевой модели, во многом  зависит, естественно, от того  насколько точно заданы ограничения  по потребности в угле. Поскольку  для многих потребителей угольное  топливо в принципе заменяемо  другими видами топлив, электроэнергией, то потребность в нем должна определится с учетом возможностей развития других топливных отраслей. Следовательно,  при оптимизации развития угольной промышленности в качестве ограничений задачи необходимо использовать показатели перспективной потребности в угле, определяемые при оптимизации топливного хозяйства страны.

    Рассматриваются  две принципиальные схемы моделирования  развития и размещения угледобывающей  промышленности страны. Первая предполагает, что в отдельных задачах по  коксующимся и энергетическим углям формируемых для страны в целом, объектами планирования являются непосредственно угледобывающие предприятия — шахты, карьеры. Обособление задачи по коксующимся углям позволяет более глубоко проанализировать взаимозаменяемость коксующихся углей, найти рациональный подбор шихты для коксохимических заводов различных углей во взаимосвязи с выбором плана развития добычи коксующихся углей. Имеется в виду, что с включением модели развития и размещения добычи энергетических углей в систему моделей по оптимизации всего топливно-энергетического хозяйства задача по энергетическим углям будет решаться во взаимосвязи, с одной стороны, с задачей развития и размещения добычи углей для коксования, с другой, с крупноагрегированной задачей по всему топливно-энергетическому хозяйству и задачами но другим топливно-энергетическим отраслям.  По второй схеме моделирования развития и размещения угледобывающей промышленности на перспективу строится двухступенчатая иерархическая система оптимизационных моделей, рассчитанная на взаимосогласованное состояние плана на двух уровнях — на уровне отрасли (объекты планирования — бассейны, отдельные крупные месторождения) и на уровне бассейна (объекты планирования — шахты, карьеры). При этом подходе формулируется многопродуктовая задача по отрасли в целом для определения объемов и структуры добычи угля по бассейнам, исходя из потребности в углях различных марок экономических районов и отдельных крупных потребителей с учетом капитальных и текущих затрат на добычу и затрат на транспортировку угля в районы потребления. На втором уровне иерархической системы планирования -  на уровне отдельных бассейнов — определяются объемы  и структура добычи угля отдельными угледобывающими предприятиями, исходя из устанавливаемых для бассейнов по результатам решения задачи верхнего уровня объемов добычи углей различных марок и лимитов использования ресурсов при минимизации интегральных производственных затрат на добычу. По второй схеме возможно как раздельное решение задач по коксующимся и энергетическим углям, так и формулирование единых задач на верхнем и нижнем уровнях планирования.

    Моделирование  и оптимизация развития и размещения  угольной промышленности предполагают  широкую разностороннюю и комплексную  постановку задачи отыскания оптимума среди множества возможных решений. Это обусловлено необходимостью учета, как особенностей угольной промышленности, так и межотраслевых и региональных экономических и производственных связей отрасли в системе народного хозяйства.

    Курс на использование местного топлива ориентировал на поиски новых топливных баз. Наконец, такая топливная политика имела огромное значение в деле повышения обороноспособности страны. После того, как в основном было преодолено отставание транспорта и созданы новые крупные угольные базы (Кузбасс, Караганда, Воркута и др.), стали возможны значительные перевозки угля из районов добычи наиболее экономичных углей.

    В этих условиях  возникает проблема размещения  предприятий угольной промышленности страны и нахождения наиболее эффективного варианта распределения и использования добываемых углей потребителями по стране в целом. Эта проблема становится все более актуальной. Как отмечает академик Н. В. Мельников, из объема добычи углей, намечаемого расчетами топливно-энергетического баланса на 1980 г., около половины предполагается получить из новых шахт и разрезов, введенных в девятой и десятой пятилетках, выбытие шахт в этом периоде ожидается более значительным, чем в прошлом. В связи с этим встает задача определить не только оптимальное размещение угледобывающих предприятий, но и сроки, и очередность освоения месторождений. Характерной особенностью угольной промышленности является зависимость размеров капитальных вложений и текущих затрат от горно-геологических условий. Величина затрат на геологоразведочные работы существенно различается для отдельных бассейнов и месторождений. Месторождения, находящиеся в неосвоенных районах, требуют гораздо больших затрат на разведку, чем уже разрабатываемые месторождения. В жизнедеятельности угледобывающего предприятия четко выделяется несколько этапов:

строительство, освоение проектной мощности, нормальная эксплуатация в период отработки запасов горизонта, переход горных работ с отработанного  на вновь подготовленный горизонт. При этом условия эксплуатации меняются и при переходе на новые участки месторождения, подготавливаемые к разработке взамен выбывающих. Периодически необходима реконструкция как средство устранения морального старения технологической схемы добычи угля.

   При решении задачи оптимизации размещения добычи и распределения углей различных бассейнов между потребителями необходимо учитывать неоднородность добываемых углей по калорийности и качеству (спекаемость, содержание летучих веществ, золы, влаги и т. п.), которая проявляется не только на уровне бассейнов и месторождений, но и на уровне предприятий, и предопределяет структуру добычи по основным маркам углей в разрабатываемых месторождениях и бассейнах. Кроме того, следует принимать во внимание требования, предъявляемые потребителями к качеству угля. Например, для металлургических заводов особое значение приобретают такие показатели кокса, как крупность, механическая прочность и постоянство физико-химических свойств. При повышении интенсивности процессов и увеличении полезной высоты и диаметра горна доменных печей требования к коксу как разрыхлителю доменной  шахты,   обеспечивающему  ее высокую газопроницаемость, резко возрастают. Основные марки коксующихся углей в настоящее время весьма дефицитны, поэтому коксохимическое производство вынуждено переходить на использование менее качественных марок, что связано с ухудшением качества получаемого кокса и увеличением затрат на его производство. Однако использование малокачественных марок коксующихся углей в шихте имеет технологически допустимые пределы. Возникает задача определения рационального состава угольных шахт для потребителей — коксохимических предприятий, которая должна решаться одновременно с задачей распределения добываемых в различных бассейнах коксующихся углей разных марок между потребителями.