Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ теории и практики оценки запасов энергетических углей и проектирование их эффективности разработки
1.1. Обзор учебно-методической литературы 10
1.2. Краткий анализ научно-технической литературы по критериям и методам оценки проектных решений 14
1.3. Современное состояние угольной промышленности. Особенности разработки пологих пластов малой мощности 33
ГЛАВА 2. Обоснование критериев экономической оценки более полного использования запасов углей с учетом их качества
2.1. Общие сведения о критериях оценки 45
2.2. Эффективность капитальных вложений. Приведенные затраты 46
2.3. Прибыль и дифференциальная горная рента 51
2.4. Комплексные критерии 53
2.5. Краткий анализ официальных методик оценки запасов 59
2.6. Обоснование критериев оценки эффективности технологии разработки пластов разной мощности и разным качество угля с учетом последующих стадий его использования 71
ГЛАВА 3. Определение производственной мощности угольной шахты при разработке пластов разной мощности и с разным качеством угля
3.1. Общие принципы определения производственной мощности шахты по числу действующих очистных и проходческих забоев 79
3.2. Определение показателей качества угля при новых вариантах производственной мощности шахты со списанием части запасов и с вовлечением дополнительных запасов 82
3.3. Определение извлекаемой ценности энергетических углей и затрат на их добычу и переработку при базовом варианте 87
3.4. Методика определения потерь и разубоживания угля с учетом ценности теряемого угля и разубоживающих пород 90
ГЛАВА 4. Экономико-математические модели для оценки вариантов производственной мощности шахты и запасов разной величины
4.1. Критерии экономической оценки базового и новых вариантов производственной мощности шахты и величины запасов 94
4.2. Определение извлекаемой ценности добываемого угля и затрат на добычу и переработку при базовом варианте производственной мощности шахты и величины запасов 99
4.3. Определение извлекаемой ценности добываемого угля и затрат на добычу и переработку при варианте производственной мощности шахты со списанием части запасов 101
4.4. Определение извлекаемой ценности добываемого угля и затрат на добычу и переработку при варианте с вовлечением в эксплуатацию дополнительных запасов 108
4.5. Обоснование целесообразности раздельной разработки пластов разной мощности 123
Заключение 127
Список литературы 129
- Краткий анализ научно-технической литературы по критериям и методам оценки проектных решений
- Обоснование критериев оценки эффективности технологии разработки пластов разной мощности и разным качество угля с учетом последующих стадий его использования
- Определение извлекаемой ценности энергетических углей и затрат на их добычу и переработку при базовом варианте
- Определение извлекаемой ценности добываемого угля и затрат на добычу и переработку при варианте производственной мощности шахты со списанием части запасов
Краткий анализ научно-технической литературы по критериям и методам оценки проектных решений
Учебно-методическая литература является теоретической основой для решения всех задач разработки месторождений полезных ископаемых. Многие положения в трудах выдающихся ученых-горняков прошлого не потеряли своего значения до настоящего времени. Один из основоположников теории проектирования угольных шахт проф. Бокий Б.И. в "Аналитическом курсе горного искусства". ОНТИ, 1929 г., представляя аналитические модели производственных процессов по добыче угля, обращал внимание на необходимость правильного использования экономических показателей, в том числе, таких показателей, как затраты и прибыль. Наиболее полно вопросы теории проектирования угольных шахт были систематизированы академиком Шевяковым Л.Д. в его учебнике "Основы теории проектирования угольных шахт". Углетехиздат, 1958 г. Особое внимание автор уделял описанию математических моделей работы угольной шахты на разных стадиях добычи угля, а также методам решения задач проектирования. Он считал важным при применении статистических данных и статистических методов решения задач во избежание ошибок использовать статистические данные передовых предприятий и передовых методов горных работ. В качестве основного экономического показателя академик Шевяков Л.Д. принимал в основном эксплуатационные затраты на выполнение разных видов работ и себестоимость добываемого угля. Капустин Н.Г. и Квон С.С. в учебном пособии "Основы проектирования угольных шахт". М., Недра, 1964, развивая идеи Б.И. Бокия и Л.Д. Шевякова впервые рассмотрели возможность использования при проектировании в качестве одного из основных показателей экономической оценки не только себестоимость добычи, но и величину капитальных вложений и такой показатель, как приведенные затраты, а также этот показатель с учетом фактора времени. При рассмотрении вопросов определения основных параметров горного предприятия, вскрытия и подготовки эти авторы, а также Звягин П.З. считали необходимым определять минимальную рабочую мощность угольных пластов. Так, в качестве кондиционных по мощности и зольности пластов они приводили по разным бассейнам следующие данные (табл. 1).
При сегодняшнем положении экономики угольной промышленности вряд ли можно считать экономически выгодным разрабатывать такие тонкие с высокой зольностью пласты угля. К тому же вряд ли такие пласты могут быть одинаковыми по мощности в целом по бассейнам, в которых горногеологические и горно-технические условия на разных шахтах очень сильно отличаются. Дальнейшее развитие теории проектирования дано в учебнике Бурчакова А.С, Малкина А.С., Устинова М.И. "Проектирование шахт". М., Недра, 1978. Авторы не только широко применяют критерий приведенных затрат, в том числе с учетом фактора времени капиталовложений, но и такие критерии, как удельная прибыль и рентабельность. Отмечается также влияние качества добываемого угля. Если улучшение качества угля требует повышения себестоимости, то на это надо идти в том случае, когда рост цены угля ц; на уголь лучшего качества превысит рост себестоимости Cj. Для учета качества угля предложен критерий, представляющий собой разницу между ценой угля и удельными приведенными затратами.
В третьем издании учебника Бурчакова А.С, Малкина А.С., Устинова М.И. "Проектирование шахт". М., Недра, 1985, как и в позднее опубликованном справочнике "Проектирование предприятий с подземным способом добычи полезных ископаемых". М., Недра, 1991, представляет интерес метод определения производственной мощности шахты, предложенный А.С. Мал-киным. Автор основательно учел большинство важнейших факторов и показателей, определяющих величину производственной мощности шахты, разрабатывающей свиту пластов. Однако, как и у большинства авторов-предшественников (П.З. Звягин, К.К. Кузнецов, СМ. Липкович и др.), в этих работах задача определения производственной мощности шахты решалась без учета качества угля и возможного увеличения его извлекаемой ценности по мере дальнейшей переработки. Так же как и при решении задачи обоснования минимально допустимой мощности пластов. Наиболее простой и логичный метод определения производственной мощности угольной шахты предложил А.С. Попов [116] по числу одновременно работающих очистных и проходческих забоев и их производительности. Хотя так же, как и другие авторы тех лет, А.С. Попов не учитывал качество добываемого угля и его извлекаемую ценность. Этот метод нашел широкое применение в горной промышленности, поскольку позволяет учесть качество руды в каждом подготовительном забое и в каждом очистном блоке. При определенном усовершенствовании этот метод может быть применен для решения многих задач и в угольной промышленности, в частности, для определения производственной мощности угольной шахты, разрабатывающей пласты разной мощности и с разным качеством угля, а также для обоснования минимально допустимой рабочей мощности пласта, обеспечивающей рентабельную работу шахты с учетом качества добываемого угля. Некоторые авторы [70] пытались учесть качество добываемого угля по выходу его сортов при той или иной технологии и применяемых средствах механизации. Однако сортность добываемого угля далеко не полностью определяет извлекаемую ценность, которая резко возрастает по мере стадий переработки угля до получения из него конечной продукции. Что касается выбора критериев экономической оценки параметров горных работ и технологических схем для решения задач разработки пластовых месторождений, то в научной литературе и официальных изданиях имеет место огромное разнообразие мнений.
Обоснование критериев оценки эффективности технологии разработки пластов разной мощности и разным качество угля с учетом последующих стадий его использования
Одной из главных причин такого положения является низкое качество эксплуатируемых месторождений (по содержанию полезных компонентов, по сложности горно-геологических условий, по масштабам и территориальному расположению месторождений, по достоверности величины запасов и содержания в них полезных компонентов) и совершенно недостаточный по полноте и комплексности уровень использования этих месторождений при добыче и переработке.
В целом сложившееся в стране положение с минерально-сырьевой базой горной промышленности, ее изученностью и особенно ее использованием нельзя считать нормальным. Оно требует коренного изменения. Необходимо добиваться такого положения, чтобы более полно извлекать из недр все полезные ископаемые и более полно и комплексно использовать все добываемые полезные ископаемые, породы вскрыши и породы от проходки выработок, а также отходы обогащения, сортировки и переработки. Однако, при существующем положении многие продукты и отходы добычи и переработки невыгодно использовать из-за того, что затраты на их транспорт до потребителя оказываются больше, чем отпускная цена продукта. Для увеличения доли используемых продуктов добычи и переработки необходимо совершенно по-иному формировать комплексы производств всех горнодобывающих отраслей в стране, а также в отдельных районах тех или иных месторождений. Что касается результатов реструктуризации угольной промышленности, то можно отметить, что общая добыча угля в 1999 г. составляла 249 млн. т/год, в том числе 109 млн. т/год было добыто в Кузбассе. В 2000 г. в России работали 220 угледобывающих предприятий, в том числе 106 разрезов и 114 шахт. В отрасли были заняты 370 тыс. человек, из которых непосредственно на добыче угля было занято 252 тыс. человек при общей производственной мощности угледобывающих предприятий в 275 млн. т/год. Вместе с тем следует отметить, что качество добываемого угля снизилось, а финансовое положение многих шахт ухудшилось, из-за чего состояние вскрытия и подготовки запасов, оснащенность подготовительных и очистных работ технологическим оборудованием, например, на шахтах Восточного Донбасса оставляют желать много лучшего. Инвестиции на новое строительство, реконструкцию, техническое перевооружение и расширение производства для угледобывающих и перерабатывающих предприятий из бюджета не выделялись, хотя известно, что без этого серьезного прогресса в работе предприятий угольной промышленности, при ее сегодняшнем состоянии, только за счет собственных средств достичь невозможно. Особенно большие трудности создались на шахтах, разрабатывающих тонкие угольные пласты.
В Восточной части Донецкого бассейна (Российский Донбасс) площа-дью 12 000 км имеются запасы угля, составляющие 1640 млн. тонн (из которых 1353 млн. тонн - пригодные для эффективной разработки). Запасы угля распределены между действующим шахтным фондом, шахтами, находящимися в стадии строительства и перспективными для нового строительства геологическими участками. Действовавшие в ОАО "Ростовуголь" шахты по состоянию на 01.01.99 г. имели 307,7 млн. тонн промышленных запасов, в том числе на пластах с вынимаемой мощностью 0,8 м и более и с углами падения менее 35, где выгодно применение современных выемочных комплексов - 283,3 млн. тонн.
Шахтный фонд ОАО "Гуковуголь" имел 287,3 млн. тонн запасов, в том числе пригодных для эффективной отработки пластов (шв 0,8 м, а 35) -220,3 млн. тонн. Возможный срок дальнейшей эксплуатации с учетом фактической мощности шахт по добыче составит 40 лет. ОАО "Обуховское" имеет промышленные запасы в количестве 70,5 млн. тонн и обеспечено запасами при сохранении мощности шахты на несколько десятков лет. Шахтный фонд ОАО "Шахтуголь" составлял около 40 млн. тонн запасов, однако все шахты были ликвидированы. В целом по Восточному Донбассу на балансе действующих шахт, без учета АО "Шахтуголь", находится 665 млн. тонн угля, в том числе перспективных для отработки - 573, 6 млн. тонн. При имеющихся мощностях по добыче продолжительность эксплуатации действующих шахт составит около 30 лет. В ОАО "Ростовуголь" в строительстве шахта "Калиновская-Восточная" проектной мощнсотью 750 тыс. тонн в год рядового угля. Шахтой предусматривается отработка пласта К1/"1 с вынимаемой мощностью 1,1 - 1,2 м. Промышленные запасы (mD 1,0 м; а 30) составляют 37,4 млн. тонн. Расчетный срок эксплуатации шахты - 50 лет. В ОАО Туковуголь" в строительстве находится шахта "Платовская" с проектной мощностью 300 тыс. тонн в год. К отработке предусматривается пласт і" с вынимаемой мощностью более 1,0 м, промышленные запасы 13,1 млн. тонн, срок эксплуатации шахты - более 40 лет. В ОАО "Донской уголь" ведется строительство трех шахт: "Обухов-ской № 1", "Шерловской-Наклонной" и "Кадамовской" мощностью соответственно 2000, 650 и 750 тыс. тонн антрацита в год. Шахтами "Обуховская № 1" и "Шерловская-Наклонная" будет разрабатываться пласт К\ мощностью более 1,2 м. Промышленные запасы по шахте "Обуховская № 1" составляют 108,7 млн. тонн, по шахте "Шерловская-Наклонная" - 10,5 млн. тонн. Срок службы - соответственно 54 и 16 лет. Шахтой "Кадамовская" предусмотрен к отработке пласт К]2 - К12н мощностью более 1,5 м. Промышленные запасы составляют 95 млн. тонн, однако имеется возможность прирезки запасов после доразведки соседних площадей. Проектный срок службы - 13 лет. Наиболее перспективными для закладки новых шахт являются геологические участки Садкинский-Восточный № 2 и Кадамовский-Западный. Участок Садкинский-Восточный № 2 детально разведан. К отработке принят пласт nig, имеющий на большей части площади мощность более 1,5 м. Залегание пласта - пологое, спокойное. Промышленные запасы - 72,9 тонн. Участок Кадамовский-Западный предварительно разведан. К отработке принят пласт i2 -i2 , имеющий вынимаемую мощность 1,4-1,5 м и пологое залегание. Промышленные запасы составляют 25 млн. тонн. Подготовленными для промышленного освоения являются Садкинско-Северный и Сулинское № 1, 2, 3 участки. Садкинкско-Северный участок детально разведан в 1978-1984 гг. К отработке принят пласт nig пологого залегания со средней вынимаемой мощностью 1,42 м. Промышленные запасы оцениваются в количестве 150 млн. тонн. Детально разведанные участки Сулинские № 1, 2, 3 имеют суммарные запасы в количестве 628 млн. тонн, в том числе благоприятные для отработки - 303,9 млн. тонн.
Определение извлекаемой ценности энергетических углей и затрат на их добычу и переработку при базовом варианте
Поскольку отработка любого месторождения ведется в течение многих лет, то, например, "Временной типовой методикой экономической оценки месторождений полезных ископаемых", М., ГКНТ и Госкомцен СССР, 1979 предусматривалось оценивать эффективность разработки запасов полезных ископаемых на основе определения суммы дисконтированного дифференциального дохода за полный период отработки запасов по формуле (руб) где Rp - сумма дисконтированного дифференциального дохода за полный период отработки запасов, руб; Т - расчетный период оценки месторождения или его части, исчисленный от года, применительно к которому выполняется оценка, до года отработки запаса, лет; Zt - ценность годовой продукции (включая все попутно извлекаемые компоненты), исчисленная в оптовых ценах или замыкающих затратах t-ro года, руб/т; St - сумма предстоящих капитальных и эксплуатационных (без отчисления на амортизацию в части реновации) затрат в t-м году эксплуатации (освоения), в состав капитальных затрат включается изменение остатка оборотных фондов в данном году эксплуатации, руб/год; Енп - норматив для приведения разновременных затрат и результатов.
Следует прежде всего отметить, что определение дифференциального дохода основано на применении вместо отпускных цен оптовых цен или так называемых «замыкающих затрат». Совершенно очевидно, что приняв замыкающие затраты, которые обычно в несколько раз были больше оптовых цен, во столько же раз завышалась ценность месторождения и эффективность его разработки.
В St предусматривалось учитывать величину убытков землепользователей и потерь сельскохозяйственного производства от изъятия или изменения качественного состояния сельскохозяйственных угодий, а также затраты на рекультивацию земель. Учитывались и другие виды нарушения окружающей среды. Такую денежную оценку месторождения предусматривалось использовать в комплексе с другими оценочными показателями, такими как срок обеспечения запасами на производство установленного годового количества конечной продукции, годовая сумма прибыли в действующих оптовых ценах, срок окупаемости капитальных вложений в разведку и эксплуатацию месторождения, производительность труда.
В то же время в формуле предусматривается учитывать доходы и затраты только в период отработки запасов, а капитальные затраты на разведку запасов имели место задолго до их разработки. Капитальные вложения в период строительства горного предприятия также в основном имеют место до начала разработки месторождения. В расшифровке условных обозначений отмечается, что «St - сумма предстоящих капитальных затрат в t-м году эксплуатации, руб/год» и далее «в состав капитальных затрат включается изменение остатка оборотных фондов в данном году эксплуатации, руб/год». То есть капиталовложения в разведку месторождения и строительство рудника не учитываются.
Недостатком не только этой, но и других подобного рода методик с учетом фактора времени является то, что к одному моменту времени приводится прибыль (разница между ценностью добываемого полезного ископаемого и затратами) только за период эксплуатации месторождения, за полный период отработки запасов. К тому же сроки или время получения ценности (продукции) от эксплуатации месторождения не совпадают со временем и сроками вложения капитальных затрат. Из формулы не видно, какой срок строительства, какая производственная мощность шахты и как она изменяется в период эксплуатации месторождения, что весьма важно.
Многие составляющие затрат осуществляются (имеют место) как до получения продукции (капитальные вложения до начала эксплуатации), так и после завершения отработки месторождений (ущерб окружающей среде), а не только в период его эксплуатации.
Поэтому в некоторые годы прибыли не будет или она будет отрицательной. Например, в годы разведки месторождения, проектирования и строительства шахты, освоения ее проектной мощности, а также в конце срока отработки и послеликвидационный период. До начала эксплуатации месторождения (иногда задолго до нее) осуществляются затраты на разведку месторождения и инфраструктуру региона, а также затраты на проектирование и строительство шахты и горно-обогатительного предприятия в целом.
В эти же периоды целый ряд отраслей, связанных с использованием земельных, водных, лесных и других природных ресурсов, а через эти отрасли и все общество несет убытки от вредного воздействия геологоразведочных и строительных работ. Эти затраты или убытки имеют место в смежных отраслях и их также необходимо учитывать при оценке любого месторождения и определении эффективности геологоразведочных работ в целом. Затраты такого рода продолжают, как правило, осуществляться в период эксплуатации (по-видимому, они в этот период будут максимальными), а также в период после завершения эксплуатации месторождения, которые также могут быть весьма значительными. Особенно, если не производится восстановление объектов окружающей среды, нарушенных при разведке и разработке месторождения, обогащении минерального сырья, других видов его переработки и они остаются в таком состоянии в течение длительного времени, часто практически навсегда.
Два этих допущения во "Временной методике оценки месторождений" неминуемо приводят к завышенным результатам. Поэтому не случайно данная методика не нашла применения на практике.
Определение извлекаемой ценности добываемого угля и затрат на добычу и переработку при варианте производственной мощности шахты со списанием части запасов
В связи с переходом к рыночной экономике необходимо все задачи проектирования и эксплуатации горных предприятий, в том числе оптимизации производственной мощности шахты, а также оценки технологии горных работ осуществлять на основе нового методического подхода. Вместо ранее применявшихся критериев эффективности, таких как себестоимость добычи 1 т угля, приведенные затраты в расчете на 1 т добываемого угля, не учитывающие его качество и ценность, и прибыль в расчете на 1 т добытого угля или на 1 т балансовых запасов, не учитывающая величины капитальных вложений и возможного изменения производственной мощности шахты по добыче угля и конечному продукту его переработки необходимо применять критерии, более полно отвечающие новым экономическим условиям. Важно иметь в виду, что в зависимости от величины запасов и принимаемых параметров шахт будут изменяться сроки их строительства (и оплата за кредиты, необходимые для строительства шахты), время получения прибыли, полнота использования недр и другие факторы. При разных технологиях можно обеспечить разную производственную мощность шахты и разное качество добываемого угля и для того, чтобы начать выдавать полезное ископаемое и получать прибыль (дополнительную прибыль), надо сделать разные предварительные затраты и потратить разное время на выполнение горно-капитальных и подготовительных работ, на освоение нового оборудования и т.п. Например, на испытание и внедрение струговой выемки вместо комбайновой или наоборот. На проходку выработок для вовлечения в эксплуатацию дополнительных запасов и т.п. Даже при одной и той же технологии добычи может быть обеспечена разная производственная мощность шахты и разное качество угля, если в процессе выемки угольного пласта вынимается порода (присечка). Особенно это важно при одновременной разработке пластов разной мощности с разным качеством ной мощности с разным качеством добываемого угля. Эти факторы определенным образом влияют на величину производственной мощности шахты и, особенно на качество добываемой горной массы. Изменение величины извлекаемых запасов вследствие исключения из добычи, например, высокозольных углей или, наоборот, вовлечения в эксплуатацию дополнительных запасов, качество которых может также отличаться от качества основной части балансовых запасов. Во всех этих случаях необходимо оптимизировать технологию горных работ и производственную мощность шахты с учетом разницы в качестве добываемого из разных лав угля. Приняв один из возможных вариантов разработки запасов, характеризующихся разными показателями (величины запасов и качества добываемого угля, технологической схемы добычи, производственной мощности шахты), за базовый, и сравнив с ним другие варианты, можно выбрать наиболее эффективный.
Экономическая оценка качества энергетического угля совершенно необходима для решения всех задач оценки месторождений, оптимизации параметров горных работ и технологии разработки угольных месторождений, а также выбора наиболее эффективных путей использования добытых и обогащенных углей. Необходимо иметь в виду, что в угольной промышленности качество добываемого угля и его ценность, как и ценность любого минерального сырья формируется не только на стадии добычи, но и на стадиях переработки и использования, и чем больше стадий переработки учитывается при определении ценности добываемого угля, тем более точно определяется его экономическое значение и тем больше его экономическая оценка.
Существующая практика технико-экономических расчетов в энергетике использует в качестве критериев финансовые показатели (удельные затраты в денежном выражении), недостатком которых является невозможность отделения качественных факторов от множества других. Вместе с тем, в основе эксплуатационных расходов (себестоимость электроэнергии) лежат технические показатели и, в первую очередь, энергетическая эффективность (мера полезности) данного вида топлива при получении тепла. При определении энергетической эффективности необходимо учитывать теплоту сгорания, содержание золы, влаги и серы, как справочных показателей, дополнительно характеризующих топливо для брикетирования, коксования или сжигания на электростанциях.
В частности, применительно к условиям разработки месторождений энергетических углей все расчеты по оценке качества добываемого угля и его запасов, а также по решению задач проектирования, строительства и эксплуатации угольных шахт следует осуществлять не по отпускной цене добытого или обогащенного угля, а на основе его извлекаемой ценности с учетом количества получаемой при сжигании электрической и тепловой энергии, количества теряемой энергии в передающих и распределительных сетях и отпускных цен на энергию у потребителей. Извлекаемая ценность энергетических углей должна определяться с учетом всех стадий добычи, переработки и использования, а также влияния на окружающую среду.
В силу изменившихся в худшую сторону горно-геологических условий, снижения качества рядового угля и необходимости введения более дорогостоящих процессов его обогащения оценка угольной продукции является важной проблемой. Не только потребительские свойства угля данной марки, но и уровень, и динамика затрат должны учитываться при составлении баланса потребления углей, разработке мер по улучшению использования природных ресурсов и экономному расходу топлива потребителями.
В известных научных основах добыча угля и производство электроэнергии рассматриваются раздельно по разным ведомствам и отраслям. Часть этих огромных недостатков можно ликвидировать или существенно изменить, если комплексы по добыче и производству энергии рассматривать совместно и во взаимосвязи с целью повышения эффективности этого комплекса по производству конечного продукта - энергии.
