Смена парадигмы

Анализ состояния шахтного фонда с учетом риск-факторов, влияющих на промышленную безопасность


Смотреть PDF


В журнале Министерства природных ресурсов и экологии РФ «Минеральные ресурсы России. Экономика и управление» (№2, 2022 год) была опубликована статья, посвященная актуальному для Кузбасса вопросу — последствиям от возможного закрытия особо опасных угольных шахт и прекращению лицензирования участков недр со сложными условиями добычи. Задача рассмотрения этого вопроса в декабре прошлого года была поставлена президентом РФ в его поручениях — по итогам рассмотрения состояния угольной отрасли Кузбасса в связи с аварией на шахте «Листвяжная». Содержащиеся в опубликованной статье выводы являются, по мнению «УК», крайне интересными и заслуживающими широкого распространения.

К сожалению, по ряду причин ни одна библиотека Кузбасса, ни одна научная, учебная и производственная организация региона в настоящее время не выписывает этот журнал. В связи с этим редакция журнала «Уголь Кузбасса» обратилась к коллегам из «Ми­не­ральных ресурсов России...» с просьбой о разрешении перепечатки основной части статьи. Мы благодарны нашим коллегам за понимание и сотрудничество.


 

Достигнутый технико-технологический и производственно-экономический уровень развития отрасли, полностью покрывающей внутригосударственные потребности в твердых энергоносителях, позволил выдвинуть новый приоритет развития — заметное снижение аварийности, травматизма и качественное повышение безопасности условий труда.

Как показывает статистика, уже реализованные меры по модернизации угольной промышленности способствовали снижению числа аварий, в том числе сопровождавшихся травматизмом со смертельным исходом на шахтах и разрезах (рис. 1).

Однако, несмотря на достигнутые результаты в области повышения безопасности подземной добычи угля, состояние промышленной безопасности в угольной отрасли нельзя пока признать удовлетворительным. Об этом свидетельствует крупная авария, которая произошла в Кузбассе на шахте «Листвяжная» 25 ноября 2021 года, оборвавшая жизнь 51 человека. Причем авария произошла на шахте, оснащенной новейшей техникой и системой безопасности, на которой были достигнуты самые высокие в России среднесуточные нагрузки на очистной забой — более 12,6 тысячи тонн. Несомненно, что причинами аварии явились как природный, так и человеческий факторы, полностью исключить которые невозможно. В то же время значимость последствий проявления субъективных рисков аварийности тем ниже, чем ниже уровень опасности по геологическим факторам: чем менее опасны природные условия ведения подземных работ, тем ниже возможный уровень последствий от влияния человеческого фактора. Логика подобного подхода вполне очевидна.

В связи с произошедшей аварией, по итогам совещания о ситуации в угольной отрасли Кузбасса от 02.12.2021, президент РФ дал ряд поручений, касающихся рассмотрения возможных решений, направленных на снижение совместного природного и человеческого риска осуществления подземной добычи угля, в том числе: «принять при необходимости (по результатам обсуждения с профессиональными союзами и иными заинтересованными организациями) меры, предусматривающие:

  • введение запрета на предоставление в пользование участков недр нераспределенного фонда недр, содержащих месторождения угля и предполагающих разработку шахтным способом;
  • последовательный вывод из эксплуатации угольных шахт с высоким риском аварийности (с учетом анализа последствий такого вывода для экономики и социальной сферы);
  • разработку и внедрение технологий (способов) добычи угля, применение которых позволит исключить риски возникновения групповых несчастных случаев на производстве, в том числе за счет ограничения и (или) запрета использования труда человека при добыче угля на глубине, которая не позволяет обеспечить безопасность его жизни и здоровья».

В рамках предусмотренных мер представляется целесообразным рассмотреть возможные последствия для отрасли от принятия наиболее жесткого варианта решений и определить условия, для которых разработка и внедрение технологий добычи угля способна принести наибольший эффект.

Основные потребители угля — энергетика и коксохимическое производство. Из 331,8 миллиона тонн добытого в 2021 году каменного угля 106,7 миллиона тонн относятся к коксующимся маркам, более половины из которых (56,1 миллиона тонн) добыты подземным способом.

В марочной структуре добываемых каменных углей значительная доля приходится на низкометаморфизованные энергетические угли марок Д (28,8%) и ДГ(11%), которые в основном (около 80%) добываются открытым способом (рис. 2).

В марочной структуре коксующихся углей преобладают высокоценные марки ГЖ, Ж, которые преимущественно добываются на шахтах (более 85%) и относятся к группе спекающихся углей. Доля этих марок в составе «оптимальной» коксовой шихты составляет около 45%.

Также добывается на шахтах значительная доля ценных коксующихся марок КЖ и К — соответственно 76,6 и 33%. Данные марки углей образуют коксовую группу, доля которых в составе «оптимальной» коксовой шихты не менее 35%. Они обеспечивают получение наиболее прочного кокса. Таким образом, основными поставщиками ключевых марок высокоценных коксующихся углей являются шахты (рис. 3).

Подземной добыче сопутствует ряд опасных производственных факторов, вызванных сложностью горно-геологических условий, особенностями технологических решений, и «человеческого фактора». К горно-геологическим факторам, являющимся потенциальными причинами аварийности шахт, относятся: высокая газоносность рабочих пластов, их опасность по внезапным выбросам породы, газа, горным ударам, взрывоопасность пыли и склонность угля к самовозгоранию. С ростом глубины отработки ведения горных работ влияние горно-геологических факторов на уровень промышленной безопасности возрастает.

По данным АО «Рос­ин­форм­уголь», из 57 шахт, на которых в 2020 году осуществлялась добыча, 14 относятся к опасным по внезапным выбросам породы, пыли и (или) газа, 20 — к сверхкатегорийным по газовому фактору, 5 — III категории, 6 — II категории, 7 — I категории и только 5 являются неопасными. Опасны по взрывчатости угольной пыли почти все шахты — 52 из 57; 43 шахты отрабатывают пласты, опасные по горным ударам, а 31 — склонны к самовозгоранию.

Как правило, шахты одновременно являются опасными сразу по нескольким горно-геологическим факторам: на 39 шахтах одновременно наличествуют 3 и более факторов опасности, 21 из них являются наиболее опасными: они работают в условиях одновременного наличия всех 4 факторов опасности. Следует констатировать, что продолжается тревожная, неизбежная тенденция роста удельного веса добычи угля на сверхкатегорийных шахтах — с 40% в 2011 году до 50% в 2020 году (рис. 4).

Наблюдается устойчивая тенденция роста глубины ведения горных работ на шахтах России с 423,7 м в 2011 году до 501,7 м в 2020 году (рис. 5). В 2020 году глубина ведения горных работ только на 21 шахте не превышала 400 м, 10 работали на глубинах свыше 600 м, 3 шахты — более 900 м.

До 1980 года были введены в действие 26 действующих шахт, что ограничивает возможности их коренной реконструкции, в 1980-2000 годах введено в действие 9 шахт, в 2000-2010 годах — 13, в 2010-2020 годах — 7 шахт.

Печальный опыт работы предприятий показывает, что максимальный риск для жизни и здоровья персонала и наибольший материальный ущерб наблюдается при авариях, связанных с взрывами метана и угольной пыли, а также с подземными пожарами.

Почти все шахты, за исключением немногочисленных шахт российского Донбасса, опасны по взрывчатости угольной пыли, которая в совокупности с высокой газоносностью несет наибольшую опасность по масштабам разрушений и числу жертв. Данная опасность усугуб­ляется широким использованием высокопроизводительных очистных и проходческих комбайнов с большой энергетической мощностью, что ведет к переизмельчению добываемых углей и росту доли наиболее опасных тонких фракций: на отдельных предприятиях выход штыба (класс 0-6 мм) составляет от 32 до 60%, а более 13 мм не превышает 40%. При работе очистных комбайнов образуется около 90-95% шахтной пыли, содержание которой достигает 1300 г на 1 тонну угля.

Увеличение протяженности выемочных столбов до 3 км и более и длины лав более 250 м, объемов и скорости подаваемого воздуха для проветривания очистных и проходческих забоев повышают запыленность горных выработок, а системы орошения уже не позволяют обеспечить эффективное пылеподавление. Интенсивность пылеотложения достигает уровня, при котором работы по приведению выработок во взрывобезопасное состояние необходимо проводить каждые 15-30 минут работы, что не удается обеспечить. Выполнить необходимый комплекс мер по борьбе с пылью и обеспечению пылевзрывобезопасности крайне сложно, а принимаемые меры на практике зачастую не соответствуют фактической пылевой обстановке.

Поэтому риски возникновения крупных аварий на большинстве шахт остаются высокими, при этом наиболее опасны 21 шахта, которые характеризуются полным комплексом горно-геологических факторов опасности. На этих шахтах добывается около 39 миллионов тонн угля, из которых около 22 миллионов тонн коксующиеся, в том числе высокоценных марок ГЖ, К, Ж, КЖ, ОС (рис. 6) и 17 миллионов тонн — энергетические. Сокращение доли высокоценных коксующихся марок в составе коксовой шихты не позволит получать кокс высокого качества, в силу чего закрытие этих предприятий предполагает необходимость замещения гипотетически выводимых мощностей по подземной добыче этих коксующихся марок углей мощностями угольных разрезов.

Однако возможности реализации такого замещения крайне ограниченны. Суммарные балансовые запасы каменных углей и антрацитов на разрезах, на которых осуществлялась добыча в 2020 году, составляли около 14,4 миллиарда тонн, почти половина из которых приходится на марки Д и ДГ. Основная же часть балансовых запасов особо ценных коксующихся марок углей (ГЖ, Ж, КЖ, К, ОС) находится в пределах полей шахт (рис. 7).

Увеличение добычи на разрезах углей марок ГЖ, КС и К в объемах, замещающих соответствующие предполагаемые выводимые мощности, приведет к исчерпанию на них запасов углей марки К примерно через 15 лет, марок Ж и ГЖ — через 27¬33 года (при этом геометрия размещения запасов углей этих марок в горном отводе разрезов и динамика развития на них фронта горных работ явно ограничивают возможности полноценного замещения шахтной добычи карьерной). Таким образом, минерально-сырьевая база действующего карьерного фонда не в состоянии полностью компенсировать потери в случае закрытия шахт по отдельным коксующимся маркам угля даже в среднесрочной перспективе.

Сырьевым резервом отрасли является нераспределенный фонд недр разведанных запасов угля, который в 4 раза превышает распределенный. Однако 59% его составляют бурые угли и лишь 41% — каменные и антрацит.

Из общего количества запасов нераспределенного фонда каменных углей на долю коксующихся приходится около 40%, которые сосредоточены в основном в 4 угольных бассейнах: в Кузнецком (все марки коксующихся углей) 73,4% запасов нераспределенного фонда этих углей; в Южно-Якутском (Ж, КЖ, К и ОС) — 12,7%; в Печерском (Ж, КЖ, К, ОС) — 8,3% и в Улугхемском (Ж, ГЖ) — 5,7%.

Однако потенциал нераспределенного фонда недр коксующихся углей, предназначенных для открытой разработки в Кузнецком угольном бассейне, составляет всего около 4,7%, а особо ценных коксующихся марок — исчерпан. Запасы коксующихся углей, как распределенного, так и нераспределенного фондов Печерского и Улугхемского бассейнов, и нераспределенный фонд недр Южно-Якутского бассейна доступны к извлечению только подземным способом.

Таким образом, основная часть запасов нераспределенного фонда недр коксующихся каменных углей может быть отработана только подземным способом.

Радикальное решение по закрытию наиболее опасных угольных шахт представляется допустимым лишь в отношении только их части (4 шахты), осуществляющей добычу низкометаморфизованных энергетических каменных углей марок ДГ и Д, расположенных, к сожалению, преимущественно в монопрофильных углепромышленных районах Кузбасса, что предполагает необходимость проведения в них социально-экономических преобразований, направленных на диверсификацию производства и создание новых рабочих мест в других секторах экономики.

В силу этого в отношении добывающих коксующиеся угли шахт предпочтительным представляется последний из вариантов действий, указанных в поручениях президента РФ, а именно — необходимость активизации разработки и внедрение новых технологий добычи угля, исключающих риски возникновения групповых несчастных случаев на шахтах. В частности, целесообразно рассмотреть применение выемочных агрегатов, сокращающих переизмельчение угля при резании и обеспечивающих тем самым снижение пылеобразования и повышение товарной ценности угля. В связи с этим возможности по ограничению лицензирования объектов нераспределенного фонда недр, содержащих угли коксующихся марок и предполагающих их разработку шахтным способом, представляются крайне ограниченными.

Было бы целесообразно отнести запасы угля на опасных шахтах к трудноизвлекаемым полезным ископаемым. Это позволит ускорить и упростить процессы создания, испытаний и внедрения требуемых технологий на основе использования возможностей, предоставленных в 2019 году горным законодательством при введении нового вида пользования недрами — «разработки технологий геологического изучения, разведки и добычи трудноизвлекаемых полезных ископаемых».

В заключение хотелось бы обратить внимание на то, что все крупные аварии последних лет произошли на шахтах, имеющих высокие технико-экономические показатели и оснащенных новейшей техникой и системами безопасности.

Представляется, что во многом риск возникновения аварий определяется действием человеческого фактора, проявляющегося на всех уровнях организации и функционирования горного предприятия. В силу этого одним из наиболее эффективных путей снижения риска возникновения аварий явилась бы целенаправленная работа по борьбе со сложившейся пагубной парадигмой нашего технологического поведения, которую можно охарактеризовать известным бытовым выражением: «Нельзя! Но если очень хочется — то можно». Насколько живуча эта парадигма и насколько она въелась в наше сознание и в практику работы, очень хорошо иллюстрирует документ, который увидел свет почти 95 лет назад — это констатирующая часть резолюции №1 Первого Всесоюзного съезда по безопасности горных работ, состоявшегося в январе 1928 года, в которой отмечалось следующее:

«1. До настоящего времени, несмотря на имеющиеся достижения в области планового изучения и постановки дела безопасности горных работ, — выявление фактического состояния техники безопасности в горной промышленности, разработка и осуществление конкретных мероприятий по ее улучшению не поставлено на должную высоту, в частности:

а) темп развития работ и роста добычи недостаточно увязывается с состоянием техники безопасности, а также с темпом и сроками фактического проведения работ по улучшению ее;

б) увеличение добычи угля на многих шахтах СССР и в первую очередь на шахтах Донецкого бассейна не соответствует состоянию проветривания подземных работ и их вентиляционным оборудованиям; не изжит недостаток в регистрирующих приборах; недостаточно проводятся мероприятия по борьбе с пылью; имеется ряд дефектов в устройстве динамитных складов, в состоянии откаточных путей, крепления выработок, качестве применяемых материалов и проч.;

в) условия и обстановка работы не обеспечивают еще органам надзора нормальной деятельности. Наличный состав надзора за безопасностью горных работ (как внутрихозяйственного, так и правительственного) — во многих случаях не является удовлетворительным как в количественном, так и в качественном отношениях;

г) организация спасательного дела имеет целый ряд существенных дефектов, отражающихся на нормальной работе спасательных станций».

Ряд положений этой резолюции нельзя не признать актуальными и в настоящее время...

Трагические групповые несчастные случаи на шахтах в Кузбассе и в Воркуте в очередной раз предметно подтвердили необходимость системного решения существующих проблем развития минерально-сырьевой базы и безопасности шахтерского труда в угольной промышленности, особенно при разработке метанообильных и опасных по выбросам угля и газа и горным ударам угольных пластов. Это касается:

  • применения схем вскрытия и подготовки к эксплуатации выемочных полей, учитывающих требования обеспечения наиболее безопасных условий ведения горных работ;
  • создания и практической реализации безопасных технологий и технических средств добычи угля с применением эффективных способов пылеподавления и дегазации угольных пластов на подготовительной и эксплуатационной стадиях ведения горных работ;
  • повышения уровня обоснованности основных параметров систем и интенсивности очистных работ;
  • управления горным дав­ле­нием;
  • совершенствования организации производственных процессов и мониторинга рабочего пространства по условиям безопасности на основе современных цифровых информационно-коммуникационных технологий.

При этом первостепенное значение имеет безусловное выполнение всех существующих регламентаций по безопасному ведению горных работ, позволяющих исключить возможные риск-факторы возникновения групповых несчастных случаев при подземной добыче угля.

Анатолий РОЖКОВ, директор по науке, профессор, доктор экономических наук,
Марина ПИСАРЕНКО, ведущий научный сотрудник, доктор технических наук,
Сергей ШАКЛЕИН, главный научный сотрудник, доктор технических наук

© «Минеральные ресурсы России. Экономика и управление» №2’2022


2024-МАЙНИНГ