Введение к работе
Диссертация в виде научного доклада является обощением результатов исследований, выполненных в 1983-1996 г. г. в направлении объективного совершенствования шахтного фонда, определения перспектив его функционирования и путей повышения полноты использования ресурсного и технологического потенциала.
Актуальность проблемы. Топливно-энергетический комплекс продолжает играть ключевую роль в развитии экономики страны. Снижение конкурентной способности угольной отрасли промышленности привело к болезненным процессам в угледобывающих регионах. Необходима смена акцентов в структуре шахтного фонда, в политике инвестиций. В переходный период трудно рассчитывать на частные инвестиции в угольной промышленности, а государственных финансовых средств не хватает. В условиях острейшего дефицита как финансовых, так и материальных средств необходима объективная экспертиза состояния шахтного фонда, обоснованное выявление перспективных шахт, определение наиболее эффективных, не капиталоемких направлений развития горных работ на шахтах. Становится оправданным инвестировать передовые шахты, ожидая скорую и весомую "отдачу", "возврат" затрат. Что касается шахт экономически убыточных в силу сложности геологических и технологических условий, низкого качества угля, а также в силу особенности географического положения, то эти шахты чаще могут быть закрыты. Между этими двумя основными альтернативами принятия решений по развитию конкретных шахт находятся шахты, требующие детального анализа их состояния, их перспективности, разработки специфических мер по включению дополнительных ресурсов повышения экономичности функционирования. Объективный анализ состояния шахтного фонда и отдельных предприятий связан с учетом множества разнородных показателей горногеологических и технологических условий, а также эффективности деятельности шахт. Помимо вовлечения в оценку множества частных показателей состояния шахт, надежность вырабатываемых стратегических решений обеспечивается применением интегрального функционала. Многомерная информация при этом позволяет выявить резервы более полного использования как основных (запасы угля), так и вспомогательных (сопутствующая порода, технологическое подземное пространство и др.) ресурсов шахт. Передовые шахты чаще всего отрабатывают за-
пасы, отличающиеся достаточной технологичностью условий, и повышение полноты выемки угля не требует значительных затрат. Анализ показывает, что техника и технология угледобычи, применяемые до середины 60-х годов, как правило, обусловливали значительные потери угля по площади и мощности пласта. Особенно велики были потери при разработки мощных пластов. Так, в Кузнецком и Карагандинском угольных бассейнах в этот период потери при разработке мощных пластов из-за несовершенства технологии доходили до 40-50%. Запасы угля, состоящие из потерь по площади и мощности и сосредоточенные на полях отработанных и действующих шахт только Промышленного и Саранского участков Карагандинского бассейна, составляют 150-200 млн т, на полях шахт Прокопьевско-Ки-селевского района более 180 млн т. Современные технологические схемы и средства комплексной механизации очистных работ позволяют поставить вопрос о возможности и целесообразности отработки запасов, определенных как потери, при первичной разработке как мощных, так и маломощных пластов. Вовлечение в разработку запасов угля, отнесенных в потери по площади и по мощности пласта в пределах полей действующих и отработанных шахт, обеспечивает продление без значительных капитальных затрат сроков службы шахт, увеличение объема добычи углей, пригодных для коксования. В обстановке интенсивного поиска дополнительных ресурсов повышения конкурентоспособности угледобывающих структур нельзя не обратить внимание на бесполезность выдачи шахтной породы, отли-чающуеся рядом ценных технологических свойств.
Так, в 1994 году на угольных шахтах России работало более 2300 подготовительных забоев, было пройдено около 2000 км горных выработок, выдано более 20 млн м породы, в том числе 5 млн м песчаников и известняков. Селективность выдачи этой породы на поверхность создает благоприятные условия потребления ее в дорожном и промышленном строительстве. Менее ценные виды шахтной породы, напротив, не следует выдавать на поверхность. Известно, что выданная из шахты порода вместе с хвостами обогащения и золой сжигания угля формирует объем отходов, достигающий 120 млн. т в год. В результате на поверхности во многих регионах России располагаются "горы" породы, шлаков, золы, шлама. Проблема освобождения поверхности от этого пока бесполезного материала, постоянно "загрязняющего" окружающую среду беспокоит все страны.
Вместе с тем огромные объемы технологического подземного пространства в виде горных выработок различного срока существования, форм и мест расположения на шахтах и рудниках без пользы остаются, погашаясь, как правило, "естественным" образом. Более того, оставлять это пространство незаполненным во многом нецелесообразно в связи с возможными подвижками в массиве, которые могут инициировать в будущем неожиданные геомеханические и гидрогеологические процессы, вредные для окружающей среды.
Из приведенного анализа следует, что значительные позитивные результаты в работе угольной промышленности связаны с осуществлением масштабных структурных изменений в шахтном фонде, с внедрением перспективных технологических решений, с более полным использованием их основных и сопутствующих ресурсов.
Исследования в этом направлении, несмотря на наличие многих предложений и разработок, выполненных учеными и специалистами ИГД им. А. А. Скочинского, КНИУИ, ИПКОН РАН, Центрогипро-шахт, ИГД СО РАН, ИУ СО РАН, МГГУ, С-ПбГИ, КузГТУ и др., могут рассматриваться как основа крупной научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение.
Целью диссертации является выявление закономерностей функционирования горных предприятий для обоснования и разработки прогрессивных решений по структурному, ресурсному и технологическому развитию шахтного фонда на базе комплексного использования запасов угля, шахтной породы и технологического подземного пространства, обеспечивающих повышения конкурентоспособности шахт и экологического оздоровления окружающей среды.
Идея работы заключается в системном подходе к выявлению логики причинно-следственных связей в технологической и экономической системах шахтного фонда, являющихся основой для объективной оценки состояния и управления его развитием по критериям структурного и технологического совершенства, а также полноты использования ресурсного потенциала в рыночных условиях.
Методы исследований. При выполнении исследований использовался комплекс методов, включающий научное обощение и анализ передового производственного опыта и результатов ранее выполненных исследований, аналитические исследования, шахтные и лабораторные эксперименты; методы многокритериальной оценки и принятия сложных решений, системный анализ взаимодействия прогрес-
сивных решений и методы теории вероятностей и математической статистики.
