Что такое «шахты будущего»?

Угольная промышленность в Украине на данное время остается базовой отраслью экономики. Мировые тенденции свидетельствуют о постепенном переходе на возобновляемые источники энергии, однако рост объемов и стабильное получение энергии из альтернативных источников требует еще 40—50 лет. На данное время нужно обеспечить достаточное количество, прежде всего, угля как сырья для тепловых электростанций и уже сейчас внедрить государственные программы, которые позволят до конца этого переходного периода прекратить добывающую деятельность шахт, закрыть которые слишком сложно, а иногда и невозможно по экологическим причинам.

В Украине почти 35% площади составляют территории, на которых ведутся масштабные горные работы по добыче угля более 200 лет. Это территории Центрального и Западного Донбасса, Львовско-Волынского угольного бассейна и тому подобное.

Горнодобывающие предприятия играют важную роль в промышленном и инфраструктурном каркасе страны и фактически являются градообразующими. За каждым таким предприятием, как правило, стоит экономически моноструктурный населенный пункт с неблагоприятной экологией прилегающей территории. Очевидно, что основой благосостояния этого региона является рентабельная деятельность каждой отдельно взятой шахты, которая является источником доходов государственного и местных бюджетов, рабочих мест, регулятором экологической стойкости.

Поэтому актуальными вопросами устойчивого развития экономики страны является оптимизация и продление жизненного цикла угольной шахты за счет новейших технологий с одновременным внедрением комплекса мероприятий по охране окружающей среды и перманентной диверсификации шахты в рентабельное многопрофильное предприятие до стадии исчерпания ее запасов.

В условиях Западного Донбасса добычу угля для потребностей энергетики и металлургии проводит частное акционерное общество «ДТЕК Павлоградвугілля».

Условия добычи угля сложные — большая глубина, слабые вмещающие породы, геологическая порушенность. Характерными проявлениями горного давления является вздувание подошвы, обрушение пород кровли, значительные деформации крепления. Общешахтный прилив воды в выработки достигает 1200 м3/час. Шахты опасны по содержимому газа метана.

Результаты комплекса работ, выполненных в течение последних лет учеными НТУ «Днепровская политехника» вместе с работниками компании «ДТЕК Павлоградвугілля», направлены на повышение эффективности добычи угля, раскрытие новых запасов, расположенных за зонами тектонических нарушений, продление работы шахт, улучшение экологического состояния региона.

Авторами разработан комплекс адекватных геомеханических моделей относительно работы подготовительных и очистительных выработок угольной шахты, установлены новые закономерности деформирования структурно нарушенного породного массива в процессе выполнения горных работ, обоснованы параметры безопасных, экономически и экологически целесообразных конструкций комбинированного крепления и технологий их сооружения в сложных геомеханических условиях и в зонах тектонического нарушения.

Впервые в мировой практике осуществлен переход высокоамплитудного тектонического нарушения, что позволило без строительства вертикальных стволов и поверхностного комплекса дополнительно раскрыть около 50 млн т запасов угля, продлить на 15 и 25 лет жизненный цикл двух шахт. Для сложных горно-геологических условий внедрено комбинированное крепление капитальных выработок, которое является лучшим среди мировых аналогов. Обоснованы рецептуры отвердевающих смесей и впервые в Украине внедрен подземный дробильный комплекс для использования пород в технологии крепления подземных выработок без выдачи их на поверхность. Внедрена струговая (безлюдная) технология добычи угля для условий шахт Западного Донбасса.

В жизненном цикле шахты существует несколько этапов, каждому из которых присущи свои виды работ и технологические особенности.

В связи с исчерпанием запасов полезных ископаемых каждое горнодобывающее предприятие со временем будет подлежать ликвидации. Опыт свидетельствует, что ликвидация даже нерентабельной шахты обходится государству дороже, чем ее функционирование с убытками, не считая потерю рабочих мест и экологические последствия. В свою очередь в регионе образуется экономически депрессивная территория, которая нуждается в достаточно больших государственных дотациях на содержание. В экологической сфере накопленные проблемы за весь срок работы предприятия позволяют, согласно европейским нормам, отнести эти территории к зоне экологической беды. В социальной сфере ликвидация горнодобывающего предприятия связана с массовым увольнением горняков, их миграцией в другие регионы, что также нуждается в значительных государственных средствах на выплату компенсаций, переобучении уволенных горняков и тому подобное.

По итогам Конференций ООН по вопросам окружающей среды и развития, состоявшейся в 1992 и 2012 гг. в Рио-де-Жанейро, 172 страны мира подписали Декларацию и План действий относительно обеспечения устойчивого развития. Эта идея в мировом содружестве ставит задачу ведения хозяйства таким образом, чтобы в условиях ограниченных природных ресурсов была сохранена окружающая среда, но при этом были бы максимально удовлетворены экономические интересы производителей и потребителей, обеспечено высокое качество жизни людей. То есть устойчивое развитие являет собой поступательные изменения, при которых сохраняется равновесие экономической, социальной и экологической систем.

В практике развитых стран мира разработан комплекс мероприятий, объединенных общим названием post-mining — совокупность правовых, организационных и экономических институтов, а также комплекс инженерных технологий, которые вступают в силу после закрытия горнодобывающего предприятия и влияют на социально-экономическое и экологическое состояние прилегающей территории. Инициация мероприятий post-mining происходит на этапе, когда предприятие прекращает свою деятельность и ликвидируется.

Вместо этого предлагается принципиально другой подход к стратегическому управлению жизненным циклом шахты на основе перманентной диверсификации ее деятельности, начиная со стадии проектирования, который получил название synchro-mining. Эта концепция предусматривает реализацию бизнес-проектов разных экономических направлений синхронно к основному виду деятельности по добыче полезных ископаемых путем использования ресурсной базы горнодобывающего предприятия в течение всего его жизненного цикла. Такой подход позволит предупреждать возникновение социальных, экономических и экологических проблем, связанных с ликвидацией шахты, поскольку в условиях synchro-mining последняя не ликвидируется, а прекращает основной вид деятельности при наличии других рентабельных видов экономической деятельности.

Охватывая все стадии жизненного цикла горнодобывающего предприятия, synchro-mining включает в себя и post-mining, который теперь означает не решение накопленных проблем после закрытия шахты, а поддержку ее работы в других экономических направлениях после завершения добычи полезных ископаемых.

В рамках разработанного комплекса инновационных технологий для реализации принципов и положений концепции synchro-mining предлагается интегрированный механизм индустриального и научного парка, который позволит регулировать отношения между властью, бизнесом и наукой во время разработки, внедрения и использования инновационных технологий на горнодобывающих предприятиях.

Научное обоснование и широкомасштабное внедрение комплекса новых технологий раскрытия и отработки продуктивных запасов позволило за 5 лет увеличить годовую добычу угля в Павлоградском регионе с 16 до 20 млн тонн, решить проблему дефицита угля газовой группы на ТЭС страны и создать технологически правовую платформу для дальнейшего развития региона. P

Дмитрий САХАРУК, генеральный директор ДТЕК Энерго

Михаил БАРАБАШ, директор по добыче угля ДТЕК Энерго

Сергей ВОРОНИН, генеральный директор ДТЕК Павлоградвугилля

Сергей ГАПЕЕВ, профессор НТУ «Днепровская политехника»

Александр СОЛОДЯНКИН, профессор НТУ «Днепровская политехника»