Методологические основы прогнозирования подземной разработки угольных месторождений с учетом показателей сырьевой базы тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Методологические основы прогнозирования подземной разработки угольных месторождений с учетом показателей сырьевой базы"

На правах рукописи

ЛИПНИК ВЛАДИМИР ЮРЬЕВИЧ

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С УЧЕТОМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЫРЬЕВОЙ

БАЗЫ

Специальность 08.00.05 - «Экономика и управление народным хозяйством» (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами (промышленность)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора экономических наук

Москва - 2012

Работа выполнена на кафедре «Экономика и управление в нефтегазовом комплексе» ФГБОУ ВПО «Государственный университет управления»

Научный консультант: доктор экономических наук, профессор

Афанасьев Валентин Яковлевич Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор

Петровский Евгений Сергеевич

доктор экономических наук, профессор Гранин Игорь Владимирович

Лауреат Государственной премии СССР и премии правительства РФ, доктор технических наук

Мышляев Борис Константинович

Ведущая организация ФГБОУ ВПО Московский государственный

открытый университет им. B.C. Черномырдина (г. Москва)

Защита состоится 29.12.2012 в 15.00 на заседании диссертационного совета Д.212.049.09 в ФГБОУ ВПО «Государственный университет управления» по адресу: 109542, г. Москва, Рязанский проспект, д. 99, Бизнес-Центр, аудитория 211.

С авторефератом и диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Государственный университет управления».

Автореферат разослан « J^aяфял 012 г. и размещен на официальном сайте Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации http://vak.ed.gov.ru

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.049.09 доктор экономических наук, профессор

Н.П. Масленникова 2

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ьивтютЕКА

2 о13 I. Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Отличительной особенностью топливно-энергетического комплекса России является то обстоятельство, что последние три десятилетия угольная генерация в России развивается значительно более низкими темпами, чем газовая. Кроме того, топливно-энергетический баланс страны ориентирован преимущественно на использование газа. Доля природного газа при выработке тепла и электроэнергии на ТЭС достигла почти 70 %, а доля угля упала до 27 %. Последнее, в совокупности с взятыми Россией на себя международными обязательствами по поставкам газа, резко снижает энергетическую безопасность государства. Затянувшаяся «газовая пауза» связана с тем, что добываемый в стране уголь неконкурентоспособен по сравнению с природным газом в силу его (угля) высокой себестоимости добычи и больших затрат на транспортировку. В значительной мере, это связано с весьма низким уровнем применяемого в настоящее время на угольных шахтах и разрезах России отечественного оборудования и технологий добычи угля.

В настоящее время, в условиях сокращения запасов природного газа назрела необходимость определить политику государства в продвижении к более рациональной энергетике, основанной на использовании угля при выработке электричества и тепла, ресурсы которого достаточны для обеспечения потребностей экономики России более чем на 500 лет. В этой связи, Энергетической стратегией России на период до 2030 года предусмотрено существенное наращивание объемов добычи угля и замещение им значительной доли природного газа.

Угольная промышленность России является сложной производственно-экономической системой, поскольку ее функционирование оказывает влияние на электроэнергетику, производство тепловой энергии, металлургию, экологию, социальное развитие угледобывающих регионов и др. Методология прогнозирования такой системы должна учитывать все основные факторы, связанные с ее развитием. Что касается угольной промышленности России, в том числе подземной добычи угля, то к таковым относится сырьевая база с ее показателями. Кроме того, показатели сырьевой базы напрямую влияют на требования к техническому и технологическому оснащению угольного производства, а большие пределы изменения величин этих показателей обусловливают необходимость применения широкого спектра номенклатуры угледобывающей техники. Последнее связано с тем, что использование техники, обладающей высокой энерговооруженностью экономически нецелесообразно при работе в относительно благоприятных условиях, и наоборот, применение легкой техники в тяжелых горно-геологических условиях приводит к снижению производительности и увеличению себестоимости добычи угля. Следовательно, объективный прогноз развития угольной отрасли невозможно осуществить, рассматривая показатели сырьевой базы, уровень технического и технологического оснащения угольного производства в отрыве друг от друга. Осуществить достоверное прогнозирование становится возможным только при комплексном рассмотрении этих показателей.

Разработанные Энергетическая стратегия России на период до 2030 г. и Долгосрочная программа развития угольной промышленности России на период до 2030 г. не учитывают вышеобозна-ченных факторов, а прогнозные значения объемов добычи угля носят в этих документах скорее декларативный характер и сформированы исходя из ожидаемого спроса на уголь.

Таким образом, прогнозирование развития угольной промышленности немыслимо без методологии, основанной на системном подходе, с учетом показателей сырьевой базы, а также требований к уровню технического и технологического оснащения подземной добычи угля, а ее разработка позволит решить крупную научную проблему, связанную с прогнозированием подземной добычи угля, имеющую важное хозяйственное значение для экономики России.

В научном плане речь идет об исследовании, имеющим двоякую направленность. С одной стороны необходимо разработать методологию и средства, позволяющие прогнозировать показатели сырьевой базы и добычу угля, а с другой разработать комплекс управленческих мероприятий, направленных на повышение технического и технологического уровня подземной добычи угля, обеспечивающих требуемые объемы добычи в прогнозируемых условиях эксплуатации.

В диссертации достаточно широко и глубоко рассмотрены сложившиеся в угольной отрасли проблемы эффективной добычи угля. При этом рассмотрены методологические основы прогнозирова-

ния подземной разработки угольных месторождений, разработаны теоретические, технологические и экономические подходы к развитию подотрасли.

Степень научной разработанности проблемы. Вопросам прогнозирования Российской экономики и, в частности, энергетического комплекса страны посвящены научные труды таких ученых как Р.Н. Андреасяна, A.A. Арбатова, А.Б. Брагинского, Г.Г. Вахитова, А.Н. Дмитриевского, В.М. Капустина, A.A. Конопляника, А.Э. Конторовича, Н.П. Лаверова, A.M. Мастепанова, В.А. Язева и других не менее известных ученых. Большой вклад в разработку проблем развития ТЭК России внесли ученые-практики: В.Ю. Алекперов, C.B. Алафинов, Ф.Т. Ахмедов, В.Л. Богданов, П.В. Семенов, Ю.П. Трутнев, H.A. Цветков и другие.

Научные аспекты настоящего диссертационного исследования, помимо трудов вышеперечисленных ученых, формировались на основе изучения, критического анализа и переосмысления методических и практических подходов, изложенных в трудах российских ученых-угольщиков И.В. Гранина, В.Г. Гридина, Н.К Гринько, В.Е. Зайденварга, A.B. Корчака, Г.Л. Краснянского, Ю.Н. Малышева, Б.К. Мышляева, A.B. Харченко, А.Б.Яновского и др.

Отмечая большие заслуги вышеперечисленных исследователей в разработке и развитии теории и практики прогнозирования российской угольной промышленности, вместе с тем следует отметить, что в них не учитывались факторы, связанные с показателями сырьевой базы и развитием технического и технологического уровня угольного производства, которые в существенной мере влияют на производительность подземной добычи угля, условия безопасности горных работ и, в конечном счете, на объемы добычи угля.

Таким образом, целью данного диссертационного исследования является теоретическое обоснование методологии прогнозирования развития подземной добычи угля, как подотрасли угольной промышленности, на основе оценки показателей ее сырьевой базы с учетом требований к техническому и технологическому уровню производства и, на этой основе, разработка основных управленческих мероприятий по развитию подземной добычи угля.

Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- исследовать методологические основы отраслевого прогнозирования, как научного подхода к решению научной проблемы, связанной с прогнозированием подземной добычи угля;

- дать общую характеристику угледобычи в России и выполнить анализ ее экономического состояния для оценки резервов отрасли;

- определить систему факторов, влияющих на формирование прогноза развития подземной добычи угля и разработать структурную схему их взаимодействия;

- выявить показатели сырьевой базы подземной разработки угольных месторождений, влияющие на эффективность добычи угля и на их основе разработать типизации угольных пластов;

- оценить технико-экономический уровень горно-шахтного оборудования;

- оценить технологический уровень подземной разработки угольных месторождений;

- разработать методики, математические модели, базы данных и информационную систему для прогнозирования технико-экономических характеристик подземной добычи углей различных марок, с учетом показателей сырьевой базы;

- разработать инструментарий для обоснованного принятия управленческих решений по техническому и технологическому оснащению подземной добычи угля с учетом показателей сырьевой базы.

Объектом исследования является угольная промышленность России как наиболее важная и сложная производственно-экономическая система в сырьевой базе страны, связанная с подземным способом добычи угля, который по сравнению с открытым способом является более опасным и вместе с тем капиталоемким и где в настоящее время добываются наиболее ценные сорта угля, идущие на энергетику и металлургию.

Предметом исследования являются методологические подходы, используемые при прогнозировании развития различных отраслей промышленности, в том числе угольной, учитывающие систему взаимосвязанных факторов, влияющих на развитие объекта исследований (подземная добыча угля), управление которыми позволит обеспечить заданные объемы добычи.

Хронологические рамки исследования включают период от 1985 года прошлого века до конца 2011 года, т. е. охватывают период реструктуризации угольной отрасли, ее кризиса и становления. При этом особое внимание уделялось периоду последнего десятилетия, когда, по сути, завершилась реструктуризация угольной промышленности.

Теоретической и методологической основой диссертационной работы явились теоретические и фундаментальные исследования отечественных и зарубежных ученых в области прогнозирования развития экономики страны и отдельных подсистем топливно-энергетического комплекса, стратегического планирования и управления, информатики и инструментариев, используемых при составлении баз данных для оперативного и долгосрочного прогнозирования, а также методы сравнительного, факторного, экономического анализов и прогнозирования. При обработке и анализе статистических и экспериментальных данных использовались методы математической статистики и регрессионного анализа.

Информационная база исследований являются: Энергетические стратегии России на период до 2020 и на период до 2030 года; Долгосрочная программа развития угольной промышленности на период до 2030 года; ежегодно издаваемые ООО «Росинформуголь» аналитические таблицы о работе угольной промышленности России; планы и паспорта горных работ, программы развития угольных шахт; научные отчеты институтов (ННЦГП ИГД им. A.A. Скочинского, КузНИУИ, НИИОГР, Печор-НИИПроект); экспериментальные данные, полученные автором в ходе выполнения настоящей диссертационной работы.

При подготовке данной диссертации были использованы материалы научных отчетов по теме НИР «Разработка направлений развития угольной промышленности в условиях реализации энергетической стратегии России на период до 2030 года», выполняемой в государственном университете управления по контракту с Министерством образования и науки в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры для инновационной России» на 2009-2013 годы, в которых автор являлся ответственным исполнителем.

Научной новизной проведенного исследования является обоснование и разработка методологических основ и методических подходов к прогнозированию развития подотрасли подземной добычи угля в топливно-энергетическом комплексе России на среднесрочную и долгосрочную перспективу, учитывающих:

- показатели сырьевой базы угольной промышленности, характеризующие горно-геологические условия залегания угольных пластов, их марки и качественный состав, условия безопасности ведения горных работ;

- состояние и перспективы развития подземной угледобычи с точки зрения обеспеченности ее ресурсной базы на среднесрочную и долгосрочную перспективу;

- математические модели и методики для оперативной и прогнозной оценки показателей подземной добычи углей различных марок на основе характеристик сырьевой базы и требований к техническому и технологическому обеспечению угольной отрасли.

В рамках проведения исследования получены следующие наиболее значимые научные результаты:

1. Определен теоретический смысл и значение методологии прогнозирования развития подземной добычи угля, как подотрасли угольной промышленности России.

2. Установлены взаимосвязи технико-экономических показателей работы угольных шахт.

3. Разработана структурная схема взаимодействующих между собой систем факторов, влияющих на эффективность подземной добычи угля.

4. Уточнена классификация угольных пластов по степени их технологической и экономической пригодности для разработки.

5. Разработана экономико-математическая модель для определения стоимостных затрат, связанных с уменьшением производительности добычных машин и увеличением энергоемкости добычи угля из-за отказов забойного оборудования, которая легла в основу отраслевой инструкции по определению области рационального применения различных типов исполнительных органов угледобывающих машин.

6. Разработаны технико-экономические критерии оценки горных машин, позволяющие дать сравнительную оценку эффективности применения различных вариантов комплектации добычных комплексов.

7. С помощью разработанных технико-экономических критериев впервые выполнена сравнительная оценка технико-экономического уровня отечественного и зарубежного горно-шахтного оборудования и сделаны важные в экономическом отношении выводы о целесообразности его применения на шахтах России.

8. Установлены корреляционные зависимости показателей эффективности применения угледобывающих комбайнов от характеристик, определяющих горно-геологические условия их эксплуатации.

9. Уточнена методика технико-экономической оценки, позволяющая рассчитывать стоимостные показатели различных вариантов технологических схем разработки угольных пластов и обосновывать прогрессивные параметры добычного забоя.

10. Разработана математическая модель, информационная система и база данных для оперативной и прогнозной оценки объемов добычи углей различных марок, с учетом показателей сырьевой базы.

11. На базе предложенного инструментария разработаны методические рекомендации и управленческие мероприятия, направленные на эффективное инновационное развитие угольной отрасли России.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в:

- разработке базы данных показателей сырьевой базы подземной добычи углей для оперативной и прогнозной оценки условий безопасности ведения подземных горных работ, горно-геологических условий залегания угольных пластов, их характеристик разрушаемое™, объемов добычи угля различных марок с учетом их качественных характеристик, на которую Роспатентом выдано Свидетельство об официальной регистрации базы данных для ЭВМ 2012-620-451 от 21.05.2012

- создании программы для ЭВМ «Выбор средств выемки угольного пласта на основе установления характеристик его разрушаемое™», на которую Роспатентом выдано свидетельство об официальной регистрации N 990896 от 10.12.1999 г;

- разработке направлений развития подземной добычи угля, обеспечивающих объемы его добычи определенные Энергетической стратегией России на период до 2030 года.

Внедрение и апробация результатов исследования. Научные и практические результаты выполненных исследований нашли свое отражение при выполнении в Государственном университете управления шести этапов научно-исследовательской работы «Разработка направлений развития угольной промышленности в условиях реализации энергетической стратегии России на период до 2030 года», выполняемой по контракту с Министерством образования и науки в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры для инновационной России» на 2009-2013 годы.

Результаты исследований легли в основу разработанной и внедренной на шахтах России отраслевой инструкции по выбору исполнительных органов очистных комбайнов, которая была утверждена Генеральным директором компании «Росуголь».

Материалы выполненных исследований используются Министерством образования и науки Российской Федерации для определения приоритетных направлений при финансировании научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ, а также ООО «Управляющая компания «Шахтострой» для стратегического планирования работ по строительству шахт в России.

Результаты исследований, полученные при выполнении данной работы, использованы в Государственном университете управления при корректировке учебных программ для студентов, обучающихся по специальности «Международный топливно-энергетический бизнес» и чтении лекций по дисциплинам «Технологические основы топливно-энергетического комплекса» и «Разведка и использование топливных ресурсов», а также при разработке новой образовательной программы «Менеджмент организации топливно-энергетического комплекса» для подготовки бакалавров по учебному курсу «Основы добычи, транспорта и использования угля».

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на совещаниях, круглых столах, научных конференциях и семинарах, посвященных проблемам ТЭК, а также опубликованы в сборниках статей международных и всероссийских научно-практических конференциях, в том числе: международной конференции «22nd World Mining congress and expo», 26-й Всероссийской конференции молодых ученых «Реформы в России и проблемы управления - 2011,16-й Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы управления», Всероссийская научно-практическая конференция «Неделя горняка».

Публикации. Результаты диссертационной работы и основные ее положения изложены автором в 32 публикациях, в том числе в трех монографиях, общим объемом 34 пл. и в 24 научных статьях в рецензируемых журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией (ВАК), общим объемом 21 п.л.

Структура работы определяется целью и поставленными задачами исследований. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников, приложений. Работа общим объемом 385 страниц включает 7 приложений, 92 таблицы, 36 рисунков, 107 формул, список литературы из 115 наименований использованных источников.

П. Основное содержание работы

1. Выполнены исследования современного состояния вопроса в области прогнозирования отраслей промышленности, дана характеристика стратегических программ развития угольной отрасли, и характеристика угледобычи в России. Обоснована и определена система факторов, влияющих на эффективность развития подземной добычи угля и схема их взаимодействия. Сформулированы основные направления разработки методологии прогнозирования развития подземной добычи угля.

Прогнозирование является одним из основных инструментов экономического регулирования отраслей народного хозяйства. Процесс разработки отраслевых экономических прогнозов осуществляется на двух уровнях: отраслевом и межотраслевом. На отраслевом уровне отрасль рассматривается как совокупность входящих в нее компаний, предприятий, объединений. Назначение прогноза на этом уровне - выявление тенденций развития отрасли и использование полученных результатов при разработке прогнозов развития отрасли.

На межотраслевом уровне отрасль рассматривается как единое целое. Основное внимание при прогнозировании на этом уровне уделяется достижению согласованности различных отраслевых прогнозов с выходом на макропрогноз развития экономики всей страны.

При составлении отраслевых прогнозов, одним из основных объектов прогноза является показатель объема выпуска продукции отрасли. Для построения прогноза по данному показателю исследуют тенденции развития экономики всей страны и рассматриваемой отрасли. При выборе методов построения отраслевого прогноза наиболее приемлемыми считаются методы экстраполяции, экспертных оценок и метод математического моделирования, результатом применения которого являются математические модели (однофакторные или многофакторные), имитирующие реальные хозяйственные процессы.

В настоящее время известны методики прогнозирования различных показателей, характеризующих развитие отраслей промышленности, в том числе и добывающих, к которым относится угольная промышленность. Однако ни в одной из них не учитываются показатели сырьевой базы, характеризующие в числе прочих горно-геологические условия залегания пластов, оказывающих значительное влияние на процесс добычи угля. Известно, что при определении геологической и экономической обеспеченности отрасли ресурсами очень большое значение имеет прогнозирование адаптационных возможностей угледобывающей отрасли применительно к качественным изменениям состава природных источников сырья, соотношения технических и технологических ограничений в их эффективном разрешении. Существующие же в настоящее время методологии прогнозирования развития угледобывающей отрасли носят частный характер, не учитывая достаточно большого количества разнообразных факторов, оказывающих влияние на объемы добычи угля. Кроме того, большинство из этих факторов имеют широкие пределы изменения, либо, если

речь идет о техническом или технологическом обеспечении, могут характеризоваться достаточно большим разнообразием моделей или типов оборудования. Процесс построения прогноза при этом, требует сбора и анализа достаточно большого массива разнообразных по характеру влияния на объемы добычи угля данных что, в свою очередь требует применения системного подхода к разработке методологии прогнозирования развития угольной промышленности.

Основными документами, определяющими развитие угольной промышленности России, в настоящее время являются принятая в 2009 г. Энергетическая стратегия России на период до 2030 г. и Долгосрочная программа развития угольной промышленности России на период до 2030 г. Оба документа определяют цели и задачи долгосрочного развития энергетического сектора страны (в т.ч. угольной отрасли) на долгосрочный период, приоритеты и ориентиры, а также механизмы государственной энергетической политики, обеспечивающие достижение намеченных целей. Однако и Стратегия и Программа задают лишь целевые установки, касающиеся объемов добычи угля и очерчивают в общем виде круг задач, необходимых для достижения этих установок. Установленные документами объемы добычи угля к 2030 году, сформулированы на основе предполагаемого рыночного спроса на уголь. Прогнозируемый прирост подземной добычи согласно Программе составляет около 57 млн. т. Однако ни в одном из документов не указано, каким именно образом предлагается осуществить подобный прирост добычи. Кроме того, при разработке этих документов не учитывается изменение состояния сырьевой базы угольной промышленности. Тем не менее, усложнение горно-геологических условий добычи угля, уменьшение потерь на различных технологических стадиях производства, повышение качества продукции и энергоэффективности требуют соответствующего ускорения научно-технического прогресса.

Прежде чем перейти к рассмотрению факторов, влияющих на прогноз развития угольной промышленности, дадим краткую характеристику ее основных показателей, которые необходимо учитывать при разработке методологии прогнозирования отрасли.

В отечественной угольной промышленности, по состоянию на 01.01. 2012 г., действовало 211 угледобывающих предприятий, в том числе 130 разрезов и 81 шахта, которые, в общей сложности, добыли в 2011 году порядка 336 млн. т. угля.

По сравнению с 2000 г. общая добыча угля к 2011 г. увеличилась на 62,1 млн. т. или на 19,4 % (см. рисунок 1). Прирост достигнут, в основном, за счет увеличения объемов добычи угля в Сибирском (Западная Сибирь) и Дальневосточном Федеральных округах. Рост добычи угля произошел, главным образом, за счет каменных углей, на которые приходится две трети от общего объема угледобычи в России. Общее увеличение добычи каменных углей в целом по России на 82,4 млн. т. произошло, главным образом, за счет роста производства угля на предприятиях Кузбасса и Восточной Сибири. Удельный вес добычи угля в Кузбассе в общей добыче угля по России вырос с 43,9 % до 60,2 %. Добыча бурых углей за этот период несколько снизилась и стабилизировалась (за исключением 2009 года) на уровне 70-75 млн. т., что явилось следствием снижения спроса на данные угли. Также стабильна и динамика добычи антрацита.

Рост добычи угля в России в период 2000 - 2011 годов связан с ростом экономики страны и в первую очередь с ростом потребления угля электростанциями и увеличением объема экспорта угля. Причем объемы добычи угля растут темпами, превышающими рост добычи нефти и газа.

Доля подземной добычи угля в обшей угледобыче, составляет примерно 35-36 % и составляет около 100 млн. т. ежегодно.

Прогнозные ресурсы углей Российской Федерации составляют порядка 3 928 млрд. т., что свидетельствует о лидирующих позициях России в мире по угольным ресурсам. Однако, несмотря на огромный потенциал прогнозных ресурсов угля, вовлечение их в промышленное освоение в перспективе до 2030 года будет затруднено рядом обстоятельств, в том числе большой отдаленностью разведанных месторождений от экономически освоенных районов, потребителей и транспортных магистралей, а также отсутствием трудовых ресурсов, большой глубиной залегания, превышающей нижнюю экономически обоснованную границу рентабельного освоения.

Запасы угля категории А+В+С1 в Российской федерации, учитываемые Государственным балансом (балансовые запасы) по состоянию на 1 января 2009 года составляют 193 240,8 млн. т., катего-

рии С2 - 79 552,3 млн. т., забалансовые - 50 186 млн. т. Большая их часть сосредоточена в Сибирском федеральном округе.

264,1 296,3 307,6 312,6 300,6 ■320.0-

257,8 261,4 -219 X

167,0 163,3 182,4 194,6 199.6 204,0 193.2

166,6

90.9 96.2 66,6 93.2 103,6 107,9 108.6 104.0 107,4 100.8

ш ->- Зсего

1 *■■Открытый способ

298,3 307,6 312,6 "326,6 300,6 320

267.9 269,3 263.4 т 276.6 - Я 5 »»а Но

Энергетический Коксующийся

•1.0 Н1 М.1 тм о тл ил ггл «М Р •1.1 •2.9 О

Рисунок 1 -Динамика добычи угля в России в период с 2000 по 2011 гг.

По марочному составу балансовые запасы угля распределяется следующим образом. В запасах промышленных категорий (А+В+С1) преобладают бурые угли, составляющие 52,4% от суммарных запасов по России. На долю каменных приходится 44,1%, антрацитов -3,5%. В запасах каменных углей преобладают угли марок Д, Г, Ж, Т, которые соответственно составляют 22,9, 13,7, 12,8, 9,3% от суммарных разведанных запасов каменных углей по России. Балансовые запасы коксующихся углей категории А+В+С1 составляют 20,5% от всех запасов или 46,6% от запасов каменных углей и сосредоточены они в основном в Сибирском федеральном округе — 80,3%. Наибольшие запасы особо ценных марок каменных и коксующихся углей залегают на значительной глубине и поэтому могут добываться только подземным способом. Напротив, 92,5% запасов бурых углей предназначены для добычи открытым способом.

Согласно разработанной долгосрочной программе развития угольной промышленности России на период до 2030 года, в таблице 1 приведена динамика и оценка спроса на российские угли, откуда видно, что прогнозируемый спрос на уголь внутренним потребителем существенно ниже уровней содержащихся в Энергетической стратегии России на период до 2030 года. Последнее связано с вероятностью сохранения тенденции ограниченного ввода новых электрогенерирующих мощностей на угле, по сравнению с параметрами «Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики России до 2020 года с учетом перспективы до 2030 года».

Годы

Направления использовании 2007 2008 2009 2015 2020 2025 2030

(факт) (факт) (факт)

ТЭС 91,6 108,3 91,6 ПО 105 115 120

Нужды коксования 44,3 42,5 37,5 42 42 40 40

Ком.-быт, население, АПК 26,3 25,9 24,4 20 18 16 14

Прочие 29,7 24,4 23,0 20 30 40 45

в т.ч. глубокая переработка - - - - - 10 15

Экспорт 98,6 101,2 107,4 140 150 155 170

в т.ч. энергетические 88,6 87,6 94,1 115 115 115 125

Коксующиеся 10 13,6 13,3 25 35 40 45

Всего - ресурсы угольной продукции 289,8 302,3 283,9 327 350 365 390

Оценивая в целом состояние угольных ресурсов Российской Федерации, следует отметить его как удовлетворительное. Однако при достаточно высоких объемах балансовых запасов углей, величина благоприятных для освоения запасов невелика, а степень их разведанности - низкая.

Анализ технико-экономического уровня развития угольной промышленности России, который оценивался на основе фактических данных о работе шахт и разрезов отрасли за последние 10-15 лет, позволил сделать следующие выводы:

1. Производительность комплексно-механизированных очистных забоев существенно выше, чем в целом по отрасли, однако ее средний уровень до настоящего времени все еще значительно ниже, чем в передовых угледобывающих странах (США, Германия).

2. Начиная с 1995-1996 гг., с ростом производительности шахт и разрезов увеличивается производительность труда шахтеров и связанный с ней уровень заработной платы (рисунок 2). Вместе с тем видно, что, при примерно равном уровне заработной платы, производительность труда рабочих на разрезах примерно в 3 раза выше, чем на шахтах.

3. В последнее десятилетие отмечается устойчивый рост себестоимости добычи угля на разрезах и шахтах. Уровень себестоимости угля на шахтах существенно (в 1,6-1,9 раза) выше, чем на разрезах, что объясняется более сложными условиями эксплуатации на угольных шахтах и связанными с этим затратами на обеспечение требований безопасности ведения горных работ и другими факторами.

4. С ростом себестоимости закономерно возрастает и отпускная цена на угль, уровень которой в среднем по отрасли на шахтах несколько выше, чем на разрезах. Связано это с тем, что на разрезах в основном добывают малоценные сорта бурого угля.

"ОО ..-у

"ТҐ-г

1 11

811811118! Ц18 § в 1 в § 8 і 1

- В среднем по шахтам

— В среднем по разрезам

0 -----—

¿¡Г £ £ / ^ ^ ^ / / / ^ £

Годы

(а)

(б)

-Всреднем по шахтам В среднем по разрезам

^ 25000 ^ 1 20000

/////////////// Годы

- В среднем по шахтам В среднем по разрезам

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Годы

(в)

(г)

Рисунок 2 -Изменение технико-экономических показателей работы угольных шахт и разрезов по

годам эксплуатации

Вышеизложенное свидетельствует о том, что на добычу угля влияет множество различных факторов, требующих углубленного анализа как по характеру влияния каждого из них в отдельности, так и во взаимосвязи. В этой связи был рассмотрен процесс формирования объемов подземной добычи угля на уровне всей отрасли как иерархическая структура, в которой годовые объемы добычи по каждой шахте на нижнем уровне, суммируются на вышестоящем по угледобывающим компаниям и затем в целом по отрасли. Общий объем добытого угля целесообразно группировать по его марочному составу и качеству, горно-геологическим условиям залегания пластов и показателям, характеризующим безопасность добычи, оказывающих большое влияние на применяемые на шахтах технику и технологии. Анализ показал, что слагаемые общего объема добычи угля прослеживаются уже на самом нижнем уровне описываемой системы - на уровне шахт. При этом, составляющими, характеризующими добычу угля на отдельно рассма!риваемой шахте, являются: показатели сырьевой базы в условиях конкретной шахты и применяемые на шахте техника и технологии добычи угля. Каждая из этих составляющих оказывает существенное влияние на объемы добычи угля и на его себестоимость, что дало основание рассматривать их в качестве базиса для построения прогнозных оценок. Анализ предложенной иерархической структуры показал, что построение прогноза объемов подземной добычи угля на основе указанных параметров требует анализа большого массива данных. Количественные характеристики каждого из уровней предложенной структуры показали, что, например сырьевая база характеризуется 19 показателями, которые необходимо отслеживать по 215 угольным пластам, отрабатываемым в настоящее время 46 различными угледобывающими компаниями. Более того, конечные прогнозные оценки объемов добычи угля представлены в четырех аналитических разрезах. По каждому из этих разрезов, могут быть доступны дополнительные показатели для анализа. Так, например, объем добычи угля по типовым условиям применения характеризуется девятью различными значениями в зависимости от условий применения угледобывающей техники и т.д. Следовательно, для построения прогнозных оценок, необходимо подробно рассмотреть все факторы, в наибольшей степени, влияющие на процесс подземной добычи угля.

Выполненные исследования позволили сформировать перечень факторов, оказывающих наибольшее влияние на процесс формирования прогноза добычи угля с учетом состояния сырьевой базы угольной промышленности России. Структурная схема их взаимодействия представлена на рисунке 3.

Согласно представленной на рисунке 3 схеме, процесс формирования прогноза добычи характеризуется следующими параметрами:

1. Группа входных параметров, являющихся характеристиками сырьевой базы, включающая три подгруппы:

(а) горно-геологические характеристики пластов и характеристики их разрушаемости;

(б) условия, характеризующие безопасность ведения горных работ, включающих перечень показателей;

(в) качественные характеристики угля, в зависимости от которых происходит разделение углей по их марочному составу.

2. Группа регулирующих параметров, описывающих технико-экономический уровень оборудования для добычи угля:

(а) теоретическая и техническая производительность добычного и проходческого оборудования;

(б) гарантированный ресурс очистного и проходческого оборудования;

(в) удельные затраты на добычу угля;

(г) удельные затраты на проведение горных выработок.

3. Регулирующие воздействия, описывающие технологический уровень ведения очистных и подготовительных (проходческих) работ.

4. Группа выходных параметров, сформированная с учетом совокупного влияния всех вышеперечисленных параметров. Они формируют прогнозные данные по объемам добычи углей различных марок в типовых условиях эксплуатации и технико-экономические показатели горнодобывающих машин, обеспечивающие заданные объемы.

ВХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ (показатели сырьевой базы)

Условия характеризующие безопасность ведения горных работ

Гг

Процесс формирования прогнозных данных

теоретическая,

эксплуатационная производительность очистного оборудования (угольный комбайн, крепь, конвейер)

гарантированный ресурс ■§ £ очистного оборудования < £

теоретическая и техническая производительность проходческого оборудования [проходческий комбайн, породопогрузочная машина)

гарантированный росурс проходческого оборудования

удельные затраты на проведение горны» выработок

ВЫХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ Объемы добычи (по марочному составу, по типовым условиям применения, по категориям безопасности ведения горных работ) Технико-экономические показатели (теоретическая, техническая и эксплуатационная производительность, показатели надежности, удельные затраты на добычу и другие)

Рисунок 3 - Схема взаимодействия факторов, влияющих на формирование прогноза развития

подземной добычи угля.

Характер влияния и вес каждого из показателей в процессе формирования выходных результатов не представлены с целью упрощения восприятия схемы. Отметим лишь, что данные группы показателей не только влияют на формирование прогнозных значений, но и оказывают взаимное влияние друг на друга. В частности, для выбора эффективных технологических схем ведения горных работ и высокопроизводительного оборудования в качестве исходных данных принимаются горногеологические характеристики угольного пласта и вмещающих горных пород. Это подтверждает нашу гипотезу о том, что в процессе прогнозирования развития угольной промышленности необходимо в совокупности рассматривать показатели сырьевой базы (входные параметры) и показатели технического и технологического уровня горного производства (регулирующие параметры и регулирующие воздействия), а также учитывать их взаимное влияние друг на друга.

Обобщая вышеизложенное, следует констатировать, что угольная промышленность России является сложной производственно-экономической системой и важным звеном в ТЭК страны. Большая

12

часть угля используется на тепловых электростанциях как топливо, и как топливо для коммунально-бытовых нужд, а также как технологическое сырье в металлургии и химической промышленности. Выявленные запасы угля размещены по территории России более дисперсно, чем нефть и природный газ. Кроме того, характеристики углей, залегающих в различных угольных бассейнах России, варьируют в очень больших пределах, что требует применения широкого спектра угледобывающей техники и технологий добычи угля.

В этой связи нами были сформулированы направления дальнейших исследований, заключающиеся в следующем:

1. Исследование входных параметров, характеризующих показатели сырьевой базы угольной промышленности;

2. Исследование регулирующих параметров, описывающих технический уровень добычи угля;

3. Исследование регулирующих воздействий, определяющих технологический уровень добычи

угля;

4. Разработка математической модели, базы данных и информационной системы прогнозной оценки угольных пластов и объемов добычи угля с учетом характеристик сырьевой базы;

5. Разработка управленческих решений, направленных на развитие угольной промышленности.

2. Рассмотрены показатели сырьевой базы угольной промышленности как входные

параметры, влияющие на формирование прогноза развития подземной добычи угля. Обоснован и предложен критерий для комплексной оценки характеристик угольных пластов, с которым установлена связь показателей эффективности функционирования угледобывающих комбайнов. Разработана классификация угольных пластов и предложена их типизация по степени пригодности с точки зрения экономически эффективной разработки.

В период с 2000 по 2010 гг. в отработку были вовлечены более 207 пластов. По состоянию на 01.01.2011 г в разряд рабочих отнесено 209 шахтопластов. Анализ показал (таблица 2), что подавляющее их большинство (69,6%) приходится на полого-наклонные, из которых 40,6 % составляют пласты средней мощности (мощность пласта 1,8-3,5 м), 38,2 % мощные (более 3,5 м) и лишь 4,3% тонкие пласты. Доля крутопадающих (более 45 град.) и круто-наклонных (36-45 град.) пластов в общем объеме разрабатываемых подземным способом составляет 30,4 %. Однако такие пласты разрабатываются исключительно в Прокопьевско-Киселевском районе Кузбасса без применения средств комплексной механизации. Анализ данных о распределении шахтопластов России за последние 10 лет показал, что по всем основным угледобывающим районам наблюдается увеличение геологической мощности пластов. Связано это с тем, что в рассматриваемый период происходило постепенное замещение неперспективных шахт с неблагоприятными горно-геологическими условиями новыми шахтами с более мощными угольными пластами.

Таблица 2 - Распределение шахтопластов по мощности и углу падения

Мощность пласта, м Количество шахтопластов

Угол падения пласта, градус Всего, шт. Удельное участие, %

до 35 36-45 свыше 45

до 1.2 12 - - 12 5,7

1.21-1,8 26 3 5 34 16,2

1,81-3,5 64 4 17 85 40,0

более 3,5 45 4 31 80 38,1

Всего 147 11 53 209 100

Удельное участие, % 69,6 5,2 25,2 100 -

Максимальная глубина разработки угольных пластов на шахтах России колеблется от 45-70 метров в Дальневосточном районе до 1200 м. в Восточном Донбассе. Тонкие пласты мощностью до 1,8 залегают преимущественное на значительной глубине, превышающей в среднем 500 м. В основном это шахты Восточного Донбасса и Печерского угольных бассейнов. Напротив, пласты мощностью 1,8 - 3,5 м и мощные залегают в основном на небольшой глубине (от 100 до 400 м) и разрабатываются преимущественно шахтами Кузбасса, Восточной Сибири и Дальнего Востока.

Шахты России работают в весьма неравнозначных горно-геологических и горнотехнических условиях, определяющих уровень безопасности ведения горных работ (таблица 3).

Таблица 3 - Распределение шахт России по категориям газовой опасности

Всего Категории шахт по газу

Угольные районы шает нега- 1кат. Пкат. Шкат. сверх- опасные по

России зовые катс-горная вноапным выбросам

Северный 7 - - 1 1 2 3

Северо-Кавказский 11 11 - - - - -

Урал 1 - - - 1 -

Западная Сибирь 59 - 6 9 16 17 И

Восточная Сибирь 3 - 3 - - - -

Дальний Восток 9 - 7 I - 1 -

В целом по России 90 12 16 11 18 20 14

В целом по России угольные шахты представлены всеми 6-ю категориями по газовой опасности: негазовые, I, II и Ш категории, сверхкатегорные и опасные по внезапным выбросам угля и газа. Негазовыми являются 13,3 % шахт России, 17,8% отнесены к I категории, и 12,2% - ко П категории. Таким образом, суммарная доля предприятий, осуществляющих добычу угля подземным способом в относительно благоприятных по газовой опасности условиях, практически исключающих необходимость выполнения дегазационных работ, составляет 43,3%. Достаточно стабильной остается группа шахт, отличающихся высокой степенью метаноопасности, представленная шахтами Ш категории, сверхкате-горными и пластами, относящимися к опасным по внезапным выбросам угля и газа. Их суммарная доля в общем количестве шахт составила 56,7%.

Большинство разрабатываемых пластов (52,0%) имеют повышенную (16-25 м 3/г) и высокую (свыше 25 м3/т) природную газоносность, что негативным образом влияет на работу шахты и требует проведения значительных по трудоемкости и капитальным затратам мероприятий по дегазации пластов. Остальные шахтопласты имеют относительно невысокую газоносность (до 15 м 3/т), что способствует увеличению уровня технологичности работы очистных забоев.

Очень высоким уровнем газовой опасности характеризуются шахты Кузбасса, на территории которого действуют 19 из 25 в целом по России шахт, опасных по выбросам угля и газа (76,0%), 15 из 19 сверхкатегорных шахт (79,0%). Большинство удароопасных пластов (75,8%) также разрабатывается в Кузбассе. При этом абсолютно все шахты опасны по газу. Наиболее благоприятными условиями по газу отличается Северо-Кавказский регион (Восточный Донбасс), где все 12 шахт являются негазовыми. Высоким уровнем опасности по данному фактору отличаются шахты Северного региона, где доля шахт с высоким уровнем газовой опасности составляет почти 100%.

Природная газоносность пластов в существенной мере определяет также уровень опасности пластов по внезапным выбросам угля и горным ударам. Установлено, что из 208 обследованных шах-топластов 44,7 % не опасны по внезапным выбросам угля. Напротив, 17,8% и 37,5% шахтопластов относятся к угрожаемым и опасным по внезапным выбросам угля соответственно. По опасности проявления горных ударов пласты распределяются следующим образом: 30,9% шахтопластов не опасны, 43,8 % - угрожаемы и 25,2% опасны по горным ударам.

Подавляющее большинство пластов, разрабатываемых в России, являются опасными по взрывам угольной пыли, при этом значительное их количество относится к опасным, склонным и весьма склонным по самовозгоранию угля. Большинство из них также отрабатывается на шахтах Кузбасса, число которых составляет108 или 85,7% от общего по России количества шахтопластов.

Результаты анализа горно-геологических условий залегания угольных пластов легли в основу уточнения ранее предложенной типизации угольных пластов по степени их пригодности к эффективной отработке. В соответствии с ней все пласты делятся условно на высокотехнологичные (рентабельность 20-35%), технологичные (рентабельность 10-25%) и нетехнологичные (рентабельность менее 10% или равная нулю). Характеристика типовых условий по степени пригодности к эффективной разработке приведена в таблице 4.

Анализ показал, что при существующих в настоящее время уровнях технической и технологической оснащенности очистных забоев, в том числе и за счет применения зарубежного оборудования, на шахтах, где отрабатываются пласты, отнесенные к высокотехнологичным, нагрузка на забой со-

ставляет более 4000 т/сутки, а на шахтах с технологичными и нетехнологичными пластами - менее 4000 и от 350 до 100 т/сутки соответственно.

Таблица 4—Характеристика горно-геологических условий залегания угольных пластов с различ-

Группы запасов по технологичности разработки Угол падения ласта, град Вынимаемая мощность пласта, м Разрывная нару-шенносгь, м/га Газоносность пласта, мЗ/т Опасность по выбросам угля и газа

Высокотехнологичные менее 21 1,7-7,0 менее 5,0 менее 15 неопасные

Технологичные менее 21 0,9-1,7 и >7,0 менее 5,0 любая угрожаемые

21-35 1,7-7,0 менее 5,0 любая угрожаемые

Нетехнологичные более 35 0,9-7,0 до 120,0 любая любая

Следует, однако, отметить, что по мере развития техники и технологии добычи угля, нетехнологичные пласты могут перейти в разряд технологичных, а технологичные - в высокотехнологичные. Более того выполненные ранее в Гипроуглемаше, ИГД им. A.A. Скочинского и других институтах исследования показали, что проблема выемки удароопасных пластов может быть решена за счет создания соответствующей выемочной техники, что отражено в соответствующих ГОСТах на механизированные крепи, разработанные Гипроуглемашем совместно с ВНИМИ.

Далее были проанализированы пласты по управляемости пород кровли, их устойчивости и прочности пород почвы. Анализ показал, что на шахтах Кузбасса преобладают породы кровли средней устойчивости и устойчивые (41%) и прочные породы почвы (57%). Трудноуправляемые породы кровли встречаются в 36% случаев. Ложная кровля на значительной площади (более 30%) встречается в 35 % случаев. В Печорском бассейне наиболее распространены следующие сочетания боковых пород: ТИП - 23,1 %; ТУП - 53,8. Из всего количества шахтопластов, разрабатываемых на шахтах Восточного Донбасса 75 % относится к пластам с труднообрушаемыми породами основной кровли и 75 % пластов с прочной почвой.

Анализ качественных характеристик угольных пластов позволил установить следующее:

1. Бурые угли, сосредоточенные в основном в Челябинском и Дальневосточном районах, которые в отличие от других марок отличаются высокой зольностью (от 25 до 34%), очень высоким содержанием влаги - от 21,5% до 57,6%, достаточно высоким уровнем выхода летучих (от 27% до 45%), низкой теплотой сгорания (от 6683 до 7300 ккал/кг) и повышенным содержанием серы (в основном более 1,2%).

2. Из всего разнообразия каменных углей наибольшее количество их марок представлено длин-нопламенными и газовыми углями, а также группой спекающихся и слабоспекающихся углей коксовых марок.

3. Группа длиннопламенных и газовых углей, относящихся к каменным, добыча которых в основном сосредоточена в Кузбассе, характеризуется низким содержанием влаги (от 2,9 до 10,5%), невысокой пластовой зольностью (в основном 5-15%), высоким выходом летучих (от 35 до 49,8%) и соответственно высокой теплотой сгорания.

4. Ценные сорта группы спекающихся и слабоспекающихся углей коксовых марок также в основном добываются в Кузбассе. Их качество характеризуется низким содержанием влаги (от 1,3 до 10,2%) и невысоким содержанием серы (в основном от 0,3 до 0,6%). Выход летучих по данной группе углей составляет от 16,8 до 38,3%.

Значительными ресурсами коксующихся углей располагает также Печорский угольный бассейн. Коксующиеся угли разведаны на Воркугинском и Воргашорском месторождениях. По своему составу они относятся к ценным маркам Ж, реже К и характеризуются средним содержанием золы 1420%, низким содержанием серы - 0,5-0,7%.

5. Антрациты, добываемые в основном на шахтах Восточного Донбасса обладают самой высокой из всех марок угля теплотой сгорания (от 8000 до 8560 ккал/кг) и очень низким выходом летучих (от 2,8 до 5,8%). В силу этих отличительных особенностей антрацит в основном используется в коммунально-бытовом секторе и в энергетике. Они обладают также низким содержанием влаги, что характерно для каменных углей, достаточно высоким содержанием серы (до 2,6%) и повышенной пластовой зольностью.

Для решения вопросов, связанных экономически эффективной выемкой угля, а также с эксплуатацией угледобывающих машин, необходимо знание ряда показателей, которые характеризуют пласт как объект разрушения. С этой целью учеными в области разрушения угольных пластов предложен ряд показателей (сопротивляемость угля и пласта резанию, крепость породных прослойков и твердых включений и их удельной содержание в пластах, абразивность пласта и др.). Однако использование этих показателей в отдельности, дает оценку пласта лишь по какой либо одной из ее физических характеристик, используемых для решения частных вопросов, связанных с эксплуатацией угледобывающих машин. Для комплексной же оценки угольных пластов важно выявить такой критерий, который бы, с одной стороны, интегрально учитывал все влияющие характеристики пласта, а с другой, был бы достаточно чувствителен к изменению каждой из них. Для установления такого критерия был использован способ, сводящийся к тому, что на основе физической модели исследуемого процесса, исходя из инвариантных характеристик свойств пласта, был получен обобщенный показатель, полностью удовлетворяющий предъявленным выше требованиям. Проведенный анализ и выполненные расчеты показали, что в качестве обобщенной характеристики свойств угольных пластов может быть выбран показатель А,, представляющий собой комбинацию сопротинляемостей пласта резанию А™ и обобщенного показателя содержания и свойств неоднородностей А ^, имеющих размерность Н/мм. Поэтому А, был назван показателем эквивалентной сопротивляемости пласта резанию. Для общего случая, когда наряду с чистыми пластами имеют место и пласты сложного строения он равен

а,= аля + аХ, (1)

Для практического использования показателя А„ например, для выбора параметров угледобывающих машин, необходимо было изыскать достаточно простой и точный метод расчета коэффициента к, который представляет собой вероятность появления (или долю) внезапных отказов элементов уг-

•

ледобывающих машин при наличии в пласте неоднородностей, характеризуемых показателем Ан, Н/мм, т.е.

к = 1-а, (2)

где а можно рассматривать как вероятность безотказной работы (в смысле появления внезапных отказов) угледобывающих машин при наличии в пласте неоднородностей (вероятность «выживания» системы).

Как всякая вероятность, а равна отношению числа исходов, благоприятных тому, что внезапный отказ не произойдет, к общему числу исходов. Применительно к процессу разрушения угольного массива сложного строения, содержащего помимо угля крепкие породные прослои и твердые включения, возможно предположить

а = (3)

Аи

где Алл — Ауг - часть показателя А™, формирующего средние нагрузки на угледобывающей машине,

образованная за счет содержания в пласте прослоев и твердых включений. Поскольку известно, что средние нагрузки влияют на постепенные отказы, то они могут рассматриваться как благоприятное событие тому, что внезапный отказ не произойдет. Показатель А м, в данном случае, может рассматриваться как сумма событий (как благоприятных, так и неблагоприятных внезапному отказу), связанных с наличием в угольном пласте неоднородностей.

Подставляя в формулу (5) значение коэффициента к, выраженное через (7) и произведя необходимые преобразования, окончательно имеем

А,= Ауг + А'в, (4)

Анализ последнего выражения показывает, что показатель А, всегда либо равен А уг (для пластов простого строения), либо больше Ауг, причем тем больше, чем больше неоднородностей в пласте

и чем больше разница между собственно сопротивляемостями резанию угля и неоднородностей, слагающих угольный пласт.

Далее были выполнены исследования, направленные на установление зависимостей показателей эффективности функционирования угледобывающих комбайнов от показателя А,, в результате которых были получены эмпирические выражения, позволяющие рассчитывать:

- среднюю теоретическую производительность при работе комбайна в конкретных условиях эксплуатации по показателю Аэ

3 км» Н, В, поб у

ч=р=-ІмТ-; (5)

V

- максимально возможную теоретическую производительность комбайна

(6)

66,2 к, к„ Н. В, по6 Ууг

А^прл

- техническую производительность комбайна І80Н.В.К, поб у

Чтсх

п„

1 +

(7)

где кии, кр - коэффициенты, определяющие влияние на толщину стружки установленной мощности комбайна Рк (кВт) и радиального вылета резца 1р (мм) соответственно; Н„ - вынимаемая мощность пласта, м; В3 - ширина захвата исполнительного органа, м; Поб - частота вращения исполнительного органа комбайна, об/мин; у - плотность угля, т/м3; ПрЛ - число резцов в линии резания на исполнительном органе; У„ - скорость подачи комбайна, м/мин; Ь - длина лавы, м; Т„ - суммарное время непроизводительной работы лавы за цикл, обусловленное консгрукцией и надежностью комбайна, мин.

На рисунке 4 (а) и (б) приведены расчетные зависимости средней и максимально возможной теоретической производительности угледобывающих комбайнов 1К101У, 1ГШ68 и К500 в зависимости от показателя Аэ , анализируя которые видно, что с увеличением показателя А, средняя и максимальная производительность комбайнов всех типов гиперболически снижается.

(а) (б)

Рисунок 4 - Зависимости средней цср (и) и максимально во'злюмснои цпшх (б) теоретической производительности комбайнов 1К101У, 1ГШ68 и К500 Ю (кривые 1,2,3 соответственно) в зависимости от показателя А ,

Полученные выражения для определения производительности комбайна следует учитывать при прогнозировании объемов добычи угля исходя из прогнозных оценок характеристик разрушаемое™ угольных пластов на период до 2030 г.

Систематизация данных о шахтопластах по особенностям их геологического строения и характеристикам разрушаемое™ послужила основой для разработки классификации угольных пластов. В целом классификация базируется на типизации строения пластов в зависимости от наличия в них различных типов породных прослоев и твердых включений, а также разделении пластов по категориям разрушаемое™ в зависимости от сопротивляемости угля резанию и его хрупко-пластических свойств.

Описания типовых условий по особенностям строения пластов приведена в таблице 5. Типизация угольных пластов по категориям разрушаемое™ приведена в таблице 6. Она разрабатывалась применительно к требованиям ГОСТ 26914-86 «Комбайны очистные. Общие технические требования»,

17

разделившего область применения комбайнов на группы по уровням энерговооруженности и энергоемкости.

Таблица 5 - Типизация угольных пластов по особенностям геологического строения_

Группа сложности строения пласта Характеристики строения пласта Обобщенный показатель содержания и свойств иеод-А' нородносгей н

1 Пласты с чистыми углями и с прослоями углистого аргиллита или (и) аргиллита с сопротивляемостью резанию Апп<200 Н/мм или (и) с раздробленными твердыми включениями удельным содержанием до 1% 0-30 2,0

2 Пласты с прослоями аргиллита или (и) углистого аргиллита, или (и) алевролита с 2(Ю-А|ш<-1(Ю Н/мм или (и) с раздробленными твердыми включениями содержанием более 1%, или не раздробленными и консолидированными - до 2,5 % 1-163 34,4

3 Пласты с прослоями алевролита, известняка и песчаников с Апп>400 Н/мм или (и) не раздробленными твердыми включениями содержанием более 2,5% и консолидированными любого содержания 4-432 39,4

Таблица 6- Типизация угольных пластов по разрушаемости

Категория разрушаемости Значение показателей сопротивляемости угля резанию Ауг(Н/мм) и степени его хрупкости Е

I Вязкие угли (Е<2.1) с Аут <150 или хрупкие с Аут < 200

11 Вязкие с Аут = 151- 240 или хрупкие с Аут = 201 - 300

Ш Вязкие с Аут > 240 или хрупкие с Аут > 300

Кроме типизаций по особенностям строения и разрушаемости все пласты по назначению были разделены на подлежащие рассортировке и обогащению и рядовые угли.

Для решения прикладных задач, используется матрица (таблица 7), каждое окно, которой соответствует определенным условиям по разрушаемости и может приниматься в качестве классификационного показателя.

Таблица 7- Классификация угольных пластов по сложности геологического строения и характеристикам разрушаемости угольных пластов_

Группы сложности геологического строения пласта Категории разрушаемости пласта

I П Ш

1 1-І 1 -11 1-III

2 2-І 2-І! 2-III

3 3-І 3-II 3-III

3. Определены основные технико-экономические показатели работы угольной промышленности РФ в области механизации очистных и горно-подготовительных работ при подземном способе добычи угля. Рассмотрены регулирующие параметры, характеризующие технический уровень применяемого очистного и проходческого оборудования. Обоснован удельный стоимостной критерий, учитывающий производительность, ресурс и стоимость применяемого на шахтах оборудования, с использованием которого была выполнена экономическая оценка эффективности применения отечественного и зарубежного добычного и проходческого оборудования.

В таблице 8 приведены значения основных показателей работы очистных забоев за последнее десятилетие.

Таблица 8 - Основные показатели работы очистных забоев шахт Российской Федерации в период 2001-2009 годов _ _

Показатели Годы

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Добыча подземным способом, млн. т.* 95,2 86,6 93,2 101,7 103,5 107,9 108,6 104,0 104,3 100,8

Добыча из КМЗ, млн. т. 81,6 73,0 78,8 85,0 86,2 90,0 91,3 88,1 88,5 87,6

Количество очистных забоев, всего 225 203 183 169 157 149 131 123 122 111

Количество КМЗ 163 151 128 113 104 103 92 85 88 80

Среднесуточная добыча из одно- 1192 1233 1365 1671 1722 1986 2076 2211 2403 2630

го очистного забоя, т.

Среднесуточная добыча из КМЗ. т 1485 1567 1759 2330 2410 2760 2854 3060 3303 3589

Из таблицы видно, что основной объем подземной добычи угля приходится на забои, оборудованные средствами комплексной механизации очистных работ (КМЗ). Так из 100,8 млн. т подземной добычи угля 87,6 млн. т. приходится на КМЗ, в том числе в Кузнецком угольном бассейне - 65,7 млн. т., Донецком - 4,2 млн. т., Печорском - 11,8 млн. т. Видно также, что при сокращении более чем в два раза количества очистных забоев среднесуточная добыча угля как в целом по забоям, так и по КМЗ возросла в 2,2-2,4 раза.

Рост нагрузки на очистной забой достигнут, в основном, за счет концентрации очистных работ на базе современных средств комплексной механизации. Показатель концентрации очистных работ за 2010 г. составил 0,134 забоев на 100 тыс. т. очистной добычи, а в КМЗ он был доведен до 0,099 очистных забоев на 100 тыс. т. очистной добычи. Таким образом, из одного забоя в среднем за год добывали около 746 тыс. т. угля, а в КМЗ - 1010 тыс. т. угля.

Распределение добычи угля из действующих очистных забоев в зависимости от мощности и углов залегания угольных пластов показало (таблица 9), что более 97 % угля (88 очистных забоев) добывается на полого-наклонных пластах и только около 3 % из круто-наклонных и крутых пластов. При этом доля тонких пластов составляет менее 2 %. Основная добыча приходится на полого-наклонные пласты средней мощности и мощные.

Таблица 9 - Распределение добычи угля из действующих очистных забоев в ¡ависилгости от мощности и углов залегания угольных пластов_

Углы залегания пласта, град. Добыча угля нз действующих »чистых забоев, млн. т. Удельный вес добычи угля в зависимости от мощности пласта, м

0,71-1-20 1,21-1,80 1,81-3,50 свыше 3,50

до 35 88,6 1,67 6,9 47,51 43,93

36-45 0,2 - - 100 -

более 45 2,3 0,11 5,36 22,17 72,36

Всего 91,1 1,62 6,85 46,98 44,55

Многообразие горно-геологических условий разработки угольных пластов на шахтах Российской Федерации определило применение различных типов и типоразмеров механизированных комплексов как отечественных, так и зарубежных. Анализ 138 очистных забоев показал, что из общего их количества находившихся в работе, 53 было оборудовано крепями импортного производства.

Еще более высоко присутствие техники зарубежного производства в парке действующих угледобывающих комбайнов, что свидетельствует о недостаточно высоком технико-экономическом уровне некоторых машин отечественного производства. Из 133 работавших в 2010 г очистных комбайнов 88 приходились на комбайны, изготовленные в Западной Европе (Польша, Германия, Чехия) и США и 18 на комбайны производства Украины, производство которых было начато еще 20-30 лет назад.

На рисунке 5 приведены данные о динамике применения импортных крепей и угледобывающих комбайнов на шахтах России.

(а) _(б)_

00 ВО 70 во * 50 1.0 30 20 10 0 • 20 і

«=!

03 20 04 20 Об 20 Ов 20 Го 07 20 ЯЫ Ов 20 Ов 20

Рисунок 5-Доля механизированных крепей (а) и угледобывающих комбайнов (б) зарубежного производства в общем количестве работающих по годам

Видно, что в последнее десятилетие наблюдается устойчивое увеличение доли забойной техники импортного производства на шахтах России. При этом, если для крепей доля зарубежных к 2010 г. составляла около 38% и наметилась тенденция к выполаживанию кривой, то для комбайнов эта доля возрастает и к 2010 г. составила около 80%. В этой связи был выполнен анализ технического уровня и эффективности применения отечественного и зарубежного добычного оборудования. Показатели, характеризующие технический уровень горной машины были объединены в три группы:

- технические, включая рациональность и оптимальность конструкторских решений, энерговооруженность, уровень системы управления, соответствие машины условиям эксплуатации, создание безопасных условий работы, удобство управления и обслуживания машины, габариты и масса машины и т.д.;

- технико-экономические, включая производительность и ресурс машины;

- экономические, включая первоначальную стоимость машины и затраты на обеспечение надежности ее работы до исчерпания ресурса.

Первую группу показателей практически невозможно оценить экономически, но эти показатели являются основой обеспечения технико-экономических и экономических показателей, которые следует рассматривать как критерии качества машины, характеризующие его техническое совершенство.

С учетом вышеизложенного, под понятием «технический уровень горной машины» понимается относительная технико-экономическая характеристика машины по сравнению с применяемой в данных условиях или аналогами-конкурентами, предназначаемыми для тех же условий эксплуатации. В таком понимании «технический уровень горной машины» - категория экономическая.

В качестве критерия оценки технико-экономического уровня очистного оборудования принята величина удельных затрат на добычу угля, связанных с его покупкой, эксплуатацией и ремонтом в конкретных горно-геологических условиях. Этот показатель является обобщенным, учитывающим производительность, ресурс и затраты на приобретение и обеспечение нормальной работы оборудования. Он позволяет оценивать конкурентоспособность машины по сравнению с другими в конкретных условиях эксплуатации.

В общем случае удельные затраты на добычу определяются по формуле:

Цул = Со6(1 + а1Ч + ато)/Rq ,руб/т; (8)

где Сое -стоимость оцениваемого оборудования, млн. руб; Rq - гарантированный ресурс оборудования в объемах добытого угля по горной массе, млн. т; аз ч ;ато- доля затрат на запасные части и доля трудозатрат на техническое обслуживание и ремонт от первоначальной стоимости оборудования, соответственно.

Учитывая, то обстоятельство, что ресурс крепи зависит от ее типоразмера и вынимаемой мощности пласта проф. Мышляевым Б.К. величину ресурса предложено рассчитывать по формуле:

Лд=0,9Нга<1С1,Ьч,у/106,млн.т, (9)

где Нтш, - максимальная конструктивная высота секции крепи, м; 1ф - средняя длина лав, намечаемых для отработки данной крепью, м; Цф - общее подвигание крепи до исчерпания ресурса, м; У - объемный вес добываемого угля, т/м3.

Суммарные удельные затраты по очистному комплексу определяются из равенства:

Цу.комп =Ку(Цу.к. + Цу гам». + Цу.кр ), Руб./т (10)

где Цу. к., Су.кот, Су.кр. - удельные затраты на очистной комбайн, забойный конвейер и крепь соответственно; KY - коэффициент, учитывающий стоимость вспомогательного оборудования, его величину предложено принимать для пластов вынимаемой мощности 2,0; от 2,0 до 3,5 и более 3,5 м равным 1,1; 1,07 и 1,05 соответственно.

Технико-экономический уровень механизированных крепей

Для выяснения причин столь значительного объема применения импортных крепей была выполнена оценка эффективности их применения в сравнении с лучшими образцами крепей отечественного производства при работе в различных горно-геологических условиях. Сравнение производилось при эксплуатации примерно в равных условиях по вынимаемой мощности пластов. При этом для большей объективности сравнивались крепи эксплуатировавшиеся в комплексе только с зарубежными комбайнами. Анализ показал, что при практически одинаковой средней мощности пластов, лавы, обо-

20

рудованные отечественными комплексами имели среднесуточную нагрузку в 1,13 раза выше по сравнению с польскими и в 2,28 раза ниже, чем английского и германского производства.

Ниже в таблице 10 приведены технико-экономические показатели импортных крепей в сравнении с лучшими отечественными образцами, откуда следует, что стоимость крепей американской и германской фирм JOY и DBT существенно выше, чем крепей аналогичных типоразмеров российского производства. Связано это, прежде всего, с более высокой надежностью американских крепей. Так, если гарантированный ресурс первых в среднем составляет 49,5 и 53,7 млн. т., то ресурс российских составляет всего от 20 до 25 млн. т'.

Таблица 10 - Сравнительные данные о ресурсе и стоимостных затратах при работе отечественных и зарубежных механизированных крепей___

Страна-производитель (тип крепи) Отпускная цена тыс. руб. Ресурс до капп металлоконсп ггального ремонта по >укциям Удельные затраты на добычу, руб/т Область применения по мощности пласта, м.

тыс. циклов млн. т. от-до

Россия (2У-16/33; 4У-16.5/35; 4У-22/42; 2Ш-26/53; КМ700/800 и КМ 1000) от 4846 до 8500 30,0 от 10,0 до 33,2 от 0,29 до 0,34 от 1,6 до 5,3

Украина (МКД90Т) 1540 30,0 4,5-7,4 0,23 0,9-1,5

США (JOY) 16000 50,0-80,0 30,1-88,6 0,30 1,8-5,3

Германия (DBT) 16800 50,0-80,0 16,7-88,6 0,34 1,0-5,3

Польша (Fasos 22/45; Tagor, Glinik) 6200 30,0 от 9,4 до 28,2 от 0,30 до 0,39 От 1,5 до 4,8

Сравнивая крепи по удельным стоимостным затратам на добычу установлено, что, имея значительно более высокую цену и соответственно больший ресурс, удельные затраты на добычу тонны угля при использовании крепей фирм JOY и DBT примерно такие же как и при применении российских крепей сопоставимых типоразмеров 4У-22/42 и 2Ш-26/53 производства Юргинского машиностроительного завода и более, чем в 1,6 раза ниже по сравнению с крепями КМ700/800 и КМ 1000. Польские крепи как по цене, так и по ресурсу, а следовательно и по удельным затратам на добычу угля примерно равнозначны российским аналогичных типоразмеров.

Ввиду большой стоимости зарубежных комплексов, применение которых, как показывает практика, не окупается значительным приростом добычи, следует ориентироваться на применение отечественных крепей нового технического уровня.

Технико-экономический уровень очистных комбайнов

Обращаясь к рисунку 56 видно, что интенсивность роста объемов применения импортных комбайнов существенно выше, чем механизированных крепей, что свидетельствует о том, что темпы модернизации первых существенно отстают от вторых. Доказательством этому служат данные о сравнительной оценке их технического уровня. Так, например, среднесуточная нагрузка на забой по лавам, оборудованным комбайнами EDW-300/600 фирмы Eickhoff (шахта им 7 Ноября) в 1,7 раза выше по сравнению с отечественным К500Ю.

Сравнение данных по надежности показало (таблица 11), что гарантированный ресурс комбайна К500Ю сопоставим с ресурсом комбайнов производства Украины и Чехии, в 1,6 раза ниже, чем комбайнов польского производства и более чем в 4 раза ниже, чем комбайнов производства США и Германии.

Таблица 11 - Сравнительные данные о ресурсе и стоимостных затратах при работе очистных комбайнов различных стран - производителей___

Страна пронзводитель(тип комбайна) Отпускная цена с НДС, млн. руб. Гарантированный ресурс до капитального ремонта, млн. т Вынимаемая мощность пласта, м. Удельные затраты на добычу угля, рубЛ

Россия (К500Ю) 36,3 5 1,6-3,5 7,26

Украина (1К101.РКУ 10, 2ГШ68Б, 1КШЭ, УКД 200-250) от 7,4 до 29,0 от 3 до 5 от 0,78 до 4,3 от 2,5 до 5,8

1 Приведенные в таблицах 10-13 и 16 данные о ресурсе и стоимости зарубежного добычного оборудования и проходческих комбайнов взяты из рекламных источников соответствующих зарубежных фирм, а по отечественному оборудованию - на основании официальных запросов на заводы изготовители.

21

США (серияЬв) от 84,5 до 180,0 20 от 1,15-4,3 от 4,2 до 9,0

Германия (серии ЯЬ и ЕЬ от 205 до 328 от 20 до 30 от 1,8 до 6,0 от 10,2 до 13,1

Польша (серии КОБ и КБУАО от 42,9 до 69,7 от 8 до 10 от 1,4 до5Д от 5,2 до 7,82

Чехия (серия МВ) от 29,4 до 53,3 от 5 до 8 от 1,8 до 5,0 от 5,9 до 6,7

Удельные стоимостные затраты комбайна К500Ю в 1,25 раза выше, чем комбайна сопоставимого типоразмера 1КШЭ украинского производства, примерно такие же как при эксплуатации чешских и польских комбайнов, в 1,24 и в 1,8 раза ниже по сравнению с комбайнами американского и германского производства.

Большое разнообразие применяемых на отечественных шахтах типов и типоразмеров очистных комбайнов говорит об отсутствии единой технической политики в отрасли, которая должна функционировать в целях обеспечения эффективности и безопасности горных работ. Для этого необходимо разработать и внедрить типовые технические решения на основе технологических схем высокопроизводительной разработки полого-наклонных (до 350) угольных пластов.

Технико-экономический уровень забойных конвейеров

Из отечественных конвейеров наименьшие удельные затраты на добычу при эксплуатации имеют конвейеры Анжера-34Л, гарантированный ресурс рештачного става которых наибольший по сравнению с другими образцами. Остальные конвейеры в силу их относительно низкого гарантированного ресурса до капитального ремонта сопоставимы по стоимостным затратам с конвейерами производства украинских заводов-изготовителей. Напротив, сравнение отечественных конвейеров с конвейерами ведущих фирм Германии и США показало (таблица 12), что удельные затраты при применении последних в среднем в 1,6 раза ниже по сравнению с российскими. Связано это в основном с высоким ресурсом импортных конвейеров, который в 2,5-7 раз выше ресурса отечественных конвейеров.

Таблица 12 — Сравнительные данные о ресурсе и стоимостных затратах при работе забойных конвейеров различных стран - производителей __

Тип конвейера, страна пронз-водитель Приведенная к 200м цена, млн. руб. Гарантированный ресурс до капитального ремонта, млн. т Удельные затраты, рубЛ

Россия (серия «Анжера», Юрга 850) от 81,3 до 146,8 от 3,0 до 8,0 от 22,5 до 27,1

Украина (серия СПЦ-) от 42,5 до 75,2 от 2,0 до 2,5 от 21,7 до 30,1

Польша (серия Rybnik) от 92,2 до 95,7 от 5,0 до 8,0 от 12,0 до 18,4

США (ЮУсерия AFS) 283,8 20,0 14,19

Германия (DBT серии PF4 и HB) от 244,1 до 315,6 20,0 от 15,8 до 12,2

Чехия (CSK 228/732) 91,15 5,0 18,23

Низкие технико-экономические показатели отечественных забойных конвейеров связаны с тем,

что:

- фактическая техническая производительность отечественных комбайнов значительно ниже теоретической;

- загрузка конвейера одним комбайном производится неравномерно;

- коэффициент машинного времени (КМВ) конвейера обычно на 5-15% выше КМВ комбайна.

Комплексная оценка эффективности применения в очистного оборудования

Для окончательных выводов об эффективности применения отечественного и зарубежного очистного оборудования были выполнены расчеты, с использованием вышеприведенных формул. Установлено (таблица 13), что при практически равных удельных затратах на добычу угля по крепям и сопоставимых затратах по комбайнам, из за высоких удельных затрат при применении отечественных конвейеров суммарные удельные затраты по всему комплексу российского очистного оборудования существенно выше чем по комплексам производства ведущих зарубежных фирм (DBT, JOY) и немного ниже по сравнению с украинскими.

Таблица 13 - Комплексная оценка эффективности применения комплектов очистного оборудования _

Страна производитель Комплект забойного оборудования Удельные затраты на добычу угля, рубЛ

Россия (Юргинский машзавод) крепь 2Ш-26/53; комбайн К500Ю; конвейер КСЮ-271 0,34(крепь>+7,26 (комбайн)+25,10 (конвейер)= 32,70

Украина крепь КД90Т; комбайн УКД 200-250; кон- 0,23(крепь)+3,92(комбайн)+15,78(конвейер)= 34,23

вейер СПЦ - 230

Германия (DBT) крепь DBT; комбайн SL500; конвейер RF4 0,34(крепь)+12,3(комбайн)+25,10 (конвейер )= 28,4

США (JOY) крепь JOY; комбайн 7LS3; конвейер AFS 0,30(крепь>+9,00(комбайн>+14,19( конвейер)= 23,49

Польша крепь Glinik; комбайн KSW1140Е; конвейер Rjbnik 0,30( крепь >+6,97( комбайн )+18,44(конвсйер)= 25,71

По данным сравнительного технико-экономического анализа результатов работы комплексов отечественного производства и ведущих западных фирм, выполненного проф. Мышляевым Б.К., было установлено, что, несмотря на более высокий технический уровень импортных комплексов по энерговооруженности, надежности и ресурсу, их применение из-за высокой стоимости, даже без учета затрат на прохождение таможни и транспортировку, приводит в ценах 2004 г к потере шахтами до 30 млн. руб. на каждый млн. т. добытого угля.

Расчеты показали, что кроме этого применение импортных машин приводит к следующим потерям при добыче одного миллиона т. угля: по забойному транспорту - до 14 млн. руб.; очистным комбайнам-до 10 млн. руб.; механизированным крепям - до 7 млн. руб. В 2004 г. шахтами Кузбасса, применявшими зарубежные комплексы, потеряно не менее 0,7 млрд. руб., а общие потери шахт с учетом затрат от применения разнообразного оборудования составили порядка 1,7 - 2,0 млрд. руб. Кроме этого применение импортного оборудования приводит к устойчивой потере рабочих мест в стране. Так, каждый млн. т. угля, добытый импортным комплексом приводит к потере 120-150 квалифицированных рабочих мест в машиностроении страны в течение одного года. По экспертной оценке в 2004 г. за счет применения в Кузбассе импортной очистной техники потеряно, в первую очередь в Кемеровской области, не менее 3-х тысяч рабочих мест в машиностроении и электротехнической промышленности.

Технико-экономический уровень проходческого оборудования

Подготовительные работы (проведение горных выработок различного назначения) на шахтах играют исключительно важную роль, так как позволяют осуществить доступ к угольным пластам, обеспечивают рациональную раскройку шахтного поля и обеспечивают возможность ведения очистной выемки.

В последние годы на шахтах России проводится порядка 531,0 км горных выработок. Из них более 400 км вскрывающих и подготавливающих и около 90 км нарезных, для чего было задействовано от 507 в 2010 г. до 706 в 2001 г. подготовительных забоев и около 300 проходческих комбайнов. Соотношение объема вскрывающих и подготавливающих к общему объему проводимых выработок на шахтах Кузбасса составляют 0,791, Печорского бассейна - 0,865 и Донбасса - 0,643. Последнее свидетельствуют о недостаточном удельном весе вскрывающих и подготавливающих выработок в общем объеме проведения выработок на шахтах Кузнецкого и особенно Донецкого бассейнов, и находится в пределах допустимого уровня на шахтах Печорского бассейна.

Анализ динамики удельного проведения вскрывающих и подготовительных выработок за последние 15 лет показал (таблица 14), что как в целом по отрасли, так и по отдельным угольным регионам отмечается снижение объемов проведения выработок приходящихся на 1000 т добычи угля. Исключение составляет Печорский угольный бассейн, где этот показатель достаточно стабилен.

Таблица 14 -Динамика изменения объемов удельного проведения подготовительных выработок на 1000 т добычи угля (всего/вскрывающих и подготавливающих)_

Бассейны Годы, м

1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2008 2009 2010

Минэнерго 8,5 7,5 6,9 6,7 6,3 6,1 5,3 5,7 5,1 5,1

РФ 5,9 5,6 5,3 5,2 4,9 4.8 4,0 4,4 4,0 3,9

Кузнецкий 11,0 9,8 8,7 7,9 7,1 6.8 5.7 6,3 5,3 5.4

8,3 7,3 6,8 6,2 5,6 5.3 4,2 4,9 4,2 4,2

Печорский 3,4 3,3 3,0 2,7 2,6 3,4 3.3 3.2 3,9 3,6

3,1 2,9 2,6 2,3 2,4 2.9 2,9 2.7 3,4 3,1

Донецкий 6,6 5,3 5,6 5,1 4,5 3,9 3,8 3,5 4,3 3,3

3,9 3,1 2,7 3,4 2,9 2,7 2,8 2,7 3,2 2,6

Для проведения горных выработок применяются в основном два способа: комбайновый и буровзрывной (рисунок 6а). На шахтах Донецкого бассейна основным способом проведения горных выработок является буровзрывной, в Печорском - комбайновый. На шахтах Кузнецкого бассейна комбайно-

вый способ применяется более чем в 60 % проводимых выработках при еще значительном объеме применения буровзрывного способа.

Основу парка проходческих комбайнов составляют комбайны производства Копейского машза-вода типов: ГПКС (40%) и КП21 (21%). Так же как и по очистной технике за последнее десятилетие отмечается рост числа импортных проходческих комбайнов, применяемых на шахтах России. Прирост происходит как за счет комбайнов производства Украины (с 84 в 2005 г до 104 в 2010 г), так и комбайнов производства ведущих западных фирм (с 10 до 32).

(а) (б)

Швсего забоев В с погрузкой угля и породы

□ проходческими комбайными

□ погрузочными машинами

Г а 40

V

М lese leea 2000 2002 200, 2000 ZOOS 20

Рисунок 6 - Распределение способов проведения горных выработок на шахтах РФ(а) и динамика удельного веса (в % к общей длине проведения выработок) проведения подготовительных выработок проходческими комбайнами (б)

Эффективность ведения горно-подготовительных работ зависит от темпов проведения подготовительных выработок. Поэтому в качестве характеристики, по которой оценивалась эффективность функционирования проходческого оборудования, наряду с их гарантированным ресурсом и удельными затратами на проходку, была принята величина среднемесячной скорости проходки.

Анализ показал (таблица 15), что среднемесячные темпы проходки выработок зарубежными комбайнами за период их эксплуатации составляют 100,1 м/мес., а на отдельных шахтах колеблется от 55 до 285 м/мес. При этом наивысшей производительности комбайны достигают на 2-ой год работы, что свидетельствует о низком уровне организации груда и сервисного обслуживания. Приведенные данные свидетельствуют о том, что как отечественные, так и зарубежные проходческие комбайны используются, в основном, еще недостаточно эффективно. Средние темпы проведения выработок комбайнами не достигли рациональной величины, которая должна быть не менее 200 - 300 м/мес. Таблица 15 - Эффективность применения проходческих комбайнов зарубежных фирм на шахтах РФ

Комбайн (фирма, страна) Количество комбайнов в работе Пройдено всего, м Среднемесячное надвигание, м

Joy 15 58537 От 41, до 285,0

MDI100, Dosko 3 1911 213,2

Eickhoff 3 1026 От 55 до 103

Серия AM50z, Альпине- Майнер 5 2521 От 45,7 до 126,7

П-110 (Украина) 18 9102 93,6

КСП-32, КСП-ЗЗ (Украина) 10 3089 64,0

Расчеты показали, что в среднем за год для обеспечения необходимого фронта очистных работ надо проходить более 4 км всех выработок и более 3 км вскрывающих и подготавливающих. Причиной тому являются несовершенные технологические схемы, планирование и организация работ.

В таблице 16 приведены сравнительные данные о некоторых технико-экономических показателях проходческих комбайнов различных стран производителей.

Таблица 16 -Технико-жономические покиштели проходческих комбайнов

Страна производитель, гип комбайна Огпускная цена с НДС, млн. руб. Гарантированный ресурс, тыс. мЗ Предел прочности на сжатие породы, асж, Мпа Типоразмер комбайна по весу Удельные затраты, руб./мЗ

Россия (1ГПКС 01), 10,024, 110 70 легкого типа 91,12

Россия(КІІ21 00) 19,980 120 100 среднего 166,5

Украина (П110.01, КСПЭ2.01, КПД) 25,1-27,8 120 100 среднего 209,2-231,7

Австрия (АМ50) 43,5 150 50 легкого 290,0

Австрия (АМ75) 72,65 150 75 среднего 483,3

Австрия (AM 105) 130,5 200 105 тяжелого 652,5

Англия (DoskoMD 1100) 53,12 150 Н.Д. среднего 354,1

Видно, что отличительной чертой отечественных комбайнов является их низкая цена и соответственно низкие удельные затраты на разрушение 1 м3 горной породы. Если по сравнению с комбайнами производства Украины удельные затраты при применении комбайна среднего типа КП21 в среднем ниже в 1,3 раза, то по сравнению с АМ75 и MD1100 - в 2,9 и 2,1 раза соответственно. Последнее, по-видимому, и явилось причиной широкого распространения на шахтах России морально и технически устаревших комбайнов 1ГПКС и КП21 (61%) по сравнению с комбайнами ведущих зарубежных фирм.

Увеличение темпов проведения горных выработок станет возможным на основе внедрения прогрессивной технологии, более надежных и производительных отечественных проходческих комбайнов, в том числе нового технического уровня.

4. Дана оценка технологического уровня подземной разработки угольных месторождений и рассмотрены регулирующие воздействия, характеризующие технологический уровень подземной угледобычи. Проанализированы технологические схемы отработки угольных пластов с применением механизированных комплексов. Выполнен технико-экономический анализ различных вариантов комплектации очистного оборудования. Определено влияние длины лавы и столба на технико-экономические показатели работы КМЗ и обоснованы размеры выемочных штреков.

Выполненный анализ технологического уровня подземных работ на шахтах основных угольных регионах России позволил выявить общие тенденции, которые состоят в следующем:

1 Принятые на шахтах раскройка шахтного поля и планировочные решения во многом определяют последующие варианты подготовки угольных пластов к их отработке и системы разработки, выбор которых зависит от горно-геологических условий, среди которых важное значение имеет угол падения пласта. При прочих равных условиях определяющим для выбора наиболее рационального способа подготовки угольного пласта и его варианта в конкретных горно-геологических условиях является показатель возможной длины выемочного столба.

2 До недавнего времени основным способом подготовки угольных пластов с углами падения менее 10° являлся погоризонтный. В настоящее время он применяется только в 5 % случаев в двух вариантах - с отработкой выемочных столбов по восстанию и падению. В настоящее время основными способами подготовки шахтных полей при разработке полого-наклонных (до 35е) угольных пластов являются панельный.

3 Основной системой разработки угольных пластов на шахтах России является столбовая в варианте длинные столбы, удельный вес которой (по объему очистной добычи) составляет около 90%,

4 Принятые на шахтах пространственно-планировочные решения формируют структуру и определяют протяженность горных выработок. Установлено, что около трети всей протяженности вскрывающих и подготавливающих выработок приходится на уклоны и бремсберги, что говорит о сложности шахтной инфраструктуры. Данное заключение к тому же подтверждается относительно высокой удельной протяженностью вскрывающих и подготавливающих выработок на 1 ООО т годовой добычи угля подземным способом, которая составляет порядка 56 м. Поэтому необходимо изыскивать для конкретных горно-геологических условий наиболее рациональные способы подготовки и системы разработки, определяющие эффективность и безопасность подземной угледобычи.

Были выполнены исследования технологических схем разработки угольных пластов, позволившие выявить основные тенденции в их развитии, которые состоят в следующем:

1 По бесцеликовой технологии (сплошная система разработки) на шахтах России добывается немногим более 30% от общей подземной добычи угля. Только на шахтах Печорского бассейна в последние годы не наблюдается заметного снижения объема применения бесцеликовой технологии, в то время как на шахтах Кузнецкого бассейна по бесцеликовой технологии работает всего лишь около 24% забоев от их общего числа. Повсеместный переход на выемку угля с оставлением целиков угля сопро-

вождается ростом потерь угля в недрах, что необходимо учитывать при ориентации на данную технологию.

2 Отработка полого-наклонных угольных пластов на шахтах России производится, в основном, длинными столбами по простиранию, падению и восстанию. На отдельных шахтах Кузнецкого бассейна мощные пласты разрабатываются наклонными слоями, главным образом по системе «слой-пласт».

3 Параметры столбов (длины столба и очистного забоя) определяются сложившейся на шахтах инфраструктурой, включая и пространственно-планировочные решения. Наметилась тенденция увеличения длины столба и очистного забоя. Длины очистных забоев, в большинстве своем, превышают значения, предусмотренные технологической характеристикой применяемых комплексов, что стало возможным в результате создания и внедрения более надежных и эффективных забойных конвейеров. Средняя длина одного очистного забоя на шахтах РФ составила по всем забоям, включая забои на круто-падающих пластах, 164 м, в том числе на шахтах Кузнецкого бассейна - 148 м. Печорского бассейна - 236 м, Донбасса - 216 м. Длина лав высокопроизводительных забоев находится в пределах 170 -300 м, что существенно меньше общемирового уровня.

Расчет технико-экономических показателей различных вариантов комплектации очистного оборудования производился с учетом горно-геологических условий эксплуатации и технических параметров оборудования.

К основным расчетным показателям были отнесены техническая производительность выемочной машины, нагрузка на очистной забой, скорость подвигания очистного забоя, коэффициент машинного времени, а также годовые эксплуатационные затраты по рассматриваемым вариантам комплектации оборудования, которые определялись по формуле

(И)

где С[,д - удельная стоимость монтажно-демонтажник работ, приходящаяся на 1 т. оборудования лавы, руб.; М - вес оборудования, т; Ыст - количество отработанных выемочных столбов, шт.; Ы^, -

количество капитальных ремонтов в течение периода эксплуатации.

Количество отработанных выемочных столбов рассчитывалось по выражению:

Ы„=300У1/Ц (12)

где V - скорость подвигания очистного забоя, м/сутки; - длина столба, м; I - период эксплуатации, лет.

С учетом вышеуказаннь[х показателей для оценки экономической эффективности вариантов комплектации очистного оборудования определялась себестоимость добычи угля при использовании данной схемы и альтернативной. Затем для выбранного варианта с наименьшими затратами производилось определение интегрального экономического эффекта, срока окупаемости, рентабельности продукции и рентабельности инвестиций, на основании которых принимается решение о целесообразности применения той или иной комплектации оборудования. Предложенная выше методика оценки позволяет обоснованно определять параметры КМЗ из условий минимизации затрат по очистному комплексу.

Сравнивались три варианта комплектации забойного оборудования:

- отечественный комплекс 2КМ144Б, оснащенный гидрофицированной крепью 2М144Б, комбайном К500Ю и конвейером СПЦ 3100;

- комплекс, оснащенный отечественной крепью 2М144Б2, импортным комбайном 6ЬБ фирмы «Джой» 61.8 и отечественным конвейером СПЦ 100;

- зарубежный комплекс фирмы «Джой», оснащенный крепью «Джой» 2x650, комбайном и конвейером «Джой 1000».

Расчеты показали, что, по таким показателям как нагрузка на очистной забой и производительность труда, комплекс зарубежного производства фирмы «Джой» существенно превосходит комплекс, полностью оборудованный отечественной забойной техникой. По стоимостным затратам и, как следствие, по себестоимости добычи угля, в силу высокой стоимости зарубежного очистного оборудования, такого заметного превосходства не отмечено. Так, если удельные затраты на добычу угля по лаве, оборудованной комплексом зарубежного производства составляют 122,6 руб./тонну, то по лаве с оте-

чественным комплексом они выше всего в 1,05 раза, т.е. практически равноценны. По показателю интегрального экономического эффекта вышерассмотренные варианты комплектации забойного оборудования также равноценны. Напротив, при работе комплекса, в комплект оборудования которого, наряду с крепью и забойным конвейером отечественного производства входит импортный комбайн бЬв, суммарные удельные затраты и себестоимость добычи угля значительно возрастает по сравнению с двумя другими его комплектациями. Связано это с высокой по сравнению с комбайном К500Ю стоимостью импортного комбайна и значительными затратами на его обслуживание и запасные части.

Наблюдения за стабильно работающими КМЗ на шахтах РФ, оборудованных отечественными и импортными крепями в нормальных условиях по состоянию боковых пород пласта и отсутствию геологических нарушений, показывают, что коэффициент машинного времени (КМВ) в лавах длиной 140180 м в среднем составляет 0,41, а в лавах длиной 180-220 м - 0,44. Основными причинами низких КМВ на шахтах России являются затраты на прием-сдачу смены (до 5% рабочего времени) и на концевые операции в лаве (13-15% времени), а также простои комплекса составляющие 56-59% рабочего.

Выполнены исследования влияния длины лавы на технико-экономические показатели работы КМЗ. С этой целью сравнивались комплексно-механизированные забои с длиной лавы 150, 200 и 250 м, отрабатывающие мощные угольные пласты (более 3,5 м). Было установлено:

- экономически наиболее обосновано при выемке мощных пластов ориентироваться на лавы длиной 130-180 м с площадью забоя 500-750 м2, обеспечивающие более высокую интенсивность нагрузки на забой и наименьшие удельные затраты при применении комплексов;

- наименьшие удельные затраты на добычу угля, более высокая интенсивность нагрузки на очистной забой и меньшие сроки окупаемости обеспечиваются при длине лав на уровне 150м;

- при увеличении длины лавы до 250 м и связанными с ней КМВ комбайна и расчетной нагрузкой на забой увеличивается масса и соответственно стоимость комплекса. При этом резко увеличиваются затраты на запасные части, техническое обслуживание и ремонт оборудования и связанные с ними удельные затраты на добычу угля.

- для снижения удельных затрат при добыче угля из лав длиной 200 и 250 м до уровня затрат в лавах длиной 150 м КМВ необходимо повысить до 0,52 - 0,65.

При обосновании длины выемочного столба было выполнено исследование современного состояния по очистному оборудованию и механизации монтажных работ, который показал, что при 10-ти кратном соотношении длин столбов и лав и монтаже (демонтаже) крепи без разборки секций стоимостные затраты снижаются до 4-5%.

Анализ зарубежного опыта показал, что на шахтах США наметился переход на лавы длиной 430 м и столбов длиной до 5500 м при их почти 13-ти кратном соотношении.

Увеличение кратности длин столбов до 10-ти и более раз на шахтах РФ ограничивается горногеологическими условиями эксплуатации применяемого оборудования.

При обосновании размеров выемочных штреков учитывались предусмотренные Энергетической стратегией России объемы подземной добычи угля, которые в зависимости от сценария развития составляют 120 -140 млн. т. Расчеты показали, что для обеспечения таких объемов, нагрузка на шахту должна составлять 1 млн. т. угля в год и более. При этом ширина ленты конвейера должна быть не менее 1200 мм и в конвейерном штреке необходимо размещать средства вспомогательного транспорта. Исходя из этих данных ширина конвейерного штрека в свету должна составлять порядка 5-5,5 м, ширина вентиляционного штрека - 4,5-5,0 м, высота в свету - 2,5 м.

5. Определен перечень объектов прогнозирования подземной добычи угля, для каждого из которых определен набор входных параметров необходимых для построения экономико-математической модели. Разработана модель для оперативной и прогнозной оценки объемов добычи углей различных марок с учетом показателей сырьевой базы

Для разработки методологии прогнозирования подземной разработки угольных месторождений, были описаны объекты, по которым должен осуществляться прогноз на долгосрочную перспективу. Установлено, что его необходимо осуществлять как в виде одного значения, характеризующего добычу по отрасли в целом, так и в виде отдельных значений в разрезе каждого из объектов прогнозирования.

Описанная выше система факторов (рисунок 3) позволила сформировать полный перечень

показателей необходимых для разработки модели прогнозирования подземной добычи угля, включая: горно-геологические характеристики пластов; условия, характеризующие безопасность ведения горных работ; качественные характеристики углей и их марки; производственно-технические и экономические факторы, характеризующие добычу угля.

Прогнозирование добычи угля, осуществлялось по: марочному составу; типовым условиям применения угледобывающих машин; углам падения пласта; склонности пластов к выбросам и горным ударам.

Набор входных параметров при прогнозировании объемов добычи угля различных марок выглядит следующим образом:

- количество марок угля добываемых из всех шахтопластов;

- количество шахтопластов, добывающих уголь конкретной марки;

- объем добычи по отдельной марке угля.

При прогнозировании добычи угля в типовых условиях применения угледобывающих машин предложены параметры, характеризующие количество пластов и объемы добычи угля по шахтопластам в каждой из 9 типовых групп по особенностям их строения и категориям разрушаемое™. При этом по каждой из типовых групп учитывались следующие параметры:

- количество тонких пластов и объемы добычи;

- количество пластов средней мощности и объемы добычи;

- количество мощных пластов и объемы добычи.

Входными параметрами при прогнозировании добычи угля в зависимости от угла падения пласта являются:

- количество пластов и объемы добычи, приходящиеся на пологие и пологонаклонные пласты;

- количество пластов и объемы добычи, приходящиеся на крутонаклонные пласты.

Для осуществления прогноза добычи угля в зависимости от склонности пласта к выбросам и горным ударам учитываются следующие показатели:

- количество пластов и объемы добычи угля по каждой из шести категорий газовой опасности;

- количество пластов и объемы добычи угля по каждой из трех категорий газовой опасности.

Приведенный выше перечень показателей отражает значения, характерные для отдельного объекта прогноза. Общими же для каждого объекта прогнозирования являются:

- полный перечень шахтопластов участвующих в добыче на заданный момент времени (с учетом вводимых в эксплуатацию шахт);

- количество рабочих дней в году.

Оценка эффективности использования энергоносителей является центральным вопросом при прогнозировании развития ТЭК. При этом одной из задач оценки эффективности использования энергоресурсов является получение количественных оценок, необходимых для принятия управленческих решений о целесообразности реализации инвестиционных проектов, связанных с использованием энергоносителей. С учетом сказанного, выходным параметром по каждому из принятых объектов моделирования является объем добычи угля (С?) на заданную перспективу.

В качестве ограничения в рассматриваемой модели была принята величина глубины прогноза ограниченная 2030 годом. Таким образом, ограничение задающее глубину прогнозирования, в нашем случае имеет вид:

Тн <= Тп <= Тк, (13)

где Тн - начальный срок прогнозирования, принимающий значение календарного года начала прогнозирования; Тп - год, на который строится прогнозная оценка; Тк = 2030 - максимальный временной порог прогнозирования.

Таким образом, глубина прогнозирования (Тг) равна

Тг = Тп - Тн (14)

На основе описанных объектов прогнозирования и с учетом входных и выходных парамет-

ров и ограничений, нами была разработана модель прогнозирования объемов подземной добычи угля.

Модель прогнозирования объема добычи угля выглядит следующим образом. Для оценки объема добычи по отдельной марке угля Омм, с учетом (14) используется формула:

<5м.! = ТгТр Х(3ср.сут.] '™с-т-. (15)

1=1

где Тр- количество рабочих дней в году, среднесуточная добыча по .¡-му шахтопласту,

тыс.т, Хпл.1 - количество шахтопластов, добывающих уголь 1-й марки; Общая добыча по всем маркам С?м, как следует из (15) равна:

^пл

<*.-£<}„.,, ™С. Т., (16)

¡=1

где Хпл - общее количество шахтопластов с учетом действующих и вводимых в эксплуатацию на заданную перспективу.

Расчет объемов добычи угля по типовым условиям применения угледобывающих машин С>к производится следующим образом:

Определяется объем добычи по отдельной типовой группе (к), по каждому (О из трех принятых диапазонов мощностей пласта (тонкие, средней мощности, мощные):

^члц.кк

<}м.пл.|.к = ТгТр 21 С>ср.суто -ТЫС.Т., (17)

3=1

где Хм.плЛ.к - общее количество шахтопластов по мощности попадающих в ¡-й диапазон к-й группы типовых условий применения.

Определяется объем добычи по отдельной группе типовых условий С?к:

3

0к=ЕРм.пл.1.к-™С.Т (18)

к=1

Объем добычи угля в разрезе показателя, характеризующего угол падения пласта определяется по формуле

<3л = ТгТр ХФср.суто ,тыс.т (19)

1=1

где Хп; - общее количество пологих и пологонаклонных или крутонаклонных пластов.

Объемы добычи по каждой из шести категорий газовой опасности С?гл (1 = 1..6) определяется по формуле:

<}гл = ТгТр £0ср.сут.],тыс.т (20)

1=1

где X,.] - количество шахтопластов ¡-й группы газовой опасности.

6. Разработана база данных и информационная система для прогнозирования подземной разработки угольных месторождений с учетом показателей сырьевой базы.

Результаты выполненных исследований и разработанная модель легли в основу информационной системы для осуществления прогнозных оценок подземной добычи угля и развития сырьевой базы угольной промышленности. В основу информационной системы положена база данных (БД) «Горногеологические и качественные характеристики угольных пластов», на которую Роспатентом РФ выдано Свидетельство об официальной регистрации.

База данных дает возможность выполнять расчеты по прогнозной оценке добычи угля на заданный срок, а также позволяет на перспективу оценивать работающие и вновь вводимые в эксплуатацию шахты по уровню технологичности добычи угля, в том числе в типовых условиях по характеристикам

разрушаемое™ и особенностям геологического строения пластов. Полный перечень прогнозных оценок следующий:

- прогноз по добыче угля в целом и с разбивкой по маркам по всей отрасли и отдельным регионам на указанный год;

- прогноз по уровню технологичности шахт по всей отрасли и по отдельным регионам;

- прогноз шахтопластов по типовым условиям эксплуатации (в целом по отрасли и отдельно по угольным регионам);

- прогноз закрытия действующих шахт по причине отработки запасов угля.

Как показано на рисунке 7, информационная система для осуществления прогнозных оценок состоит из двух основных блоков: БД и пакета прикладных программ. Между этими блоками существует двусторонняя связь реализующая процесс чтения данных из базы и передачи этой информации в пакет прикладных программ для дальнейшей обработки. Кроме того связь реализует процессы редактирования записей в БД, удаления записей и создания новых.

БАЗА ДАННЫХ

Рабочие таблицы Справочные таблицы Запросы к базе данных Служебные модули

Чтение данных из базы

Редактирование данных

ПАКЕТ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ

Модуль взаимодействия с БД.

1

Модули Модули

определе ПИЯ визуализации

прогнози прогнозов

ых данных (таблицы,

диаграммы)

Рисунок 7- Схема взаимодействия базы данных и пакета прикладных

программ

Разработанная БД состоит из рабочих таблиц, справочных таблиц, запросов и служебных модулей. Рабочие таблицы хранят записи о шахтопластах России. В них хранятся данные о горногеологических условиях залегания угольных пластов, показателях, характеризующих безопасность отработки пластов, данные о качественных характеристиках угля и т.д. Для хранения второстепенной (справочной) информации в БД включены справочные таблицы. Они хранят информацию необходимую для подстановки в рабочие таблицы БД. Применение этих таблиц обусловлено необходимостью исключения человеческого фактора при вводе информации в БД.

Модуль взаимодействия пользователя с БД включает набор форм для редактирования базы или для ввода новых данных. В качестве примера, на рисунке 8 представлена форма просмотра записей о горно-геологических характеристиках угольного пласта. При работе с данной формой, пользователь может редактировать, добавлять или удалять данные по шахтопластам.

Модуль определения прогнозных данных позволяет получить отчет по добыче угля, по уровню технологичности шахт и по типовым условиям на период, заданный пользователем. Кроме того, в данном модуле редактируется список действующих и перспективных шахт. Редактирование заключается в исключении шахт из списка действующих и имитации ввода в эксплуатацию перспективных шахт. При этом в БД, шахта помечается как действующая или выведенная из эксплуатации.

Все дальнейшие прог нозы строятся на основе списков шахт, эксплуатируемых в заданном году. Прогноз выдается пользователю в табличном виде (рисунок 9) или в виде графика.

Гаогрмткжиг район ;ЗапааиоСмбн>си«а рМ»

Ищакс пласта .Байкомиий

.....(3 Трупа по »«г«

Ссгропалаемость раэдмао у пи. НЛ*< (145

Солропсляемость ремгмопласта. Н/мм П74~

Рисунок 8 - Форма ввода и редактирования данных

с1*

к.и

^•овчшсвиа*-!

1-1 1-1 1-0 М 2-И 2-0 3-1 З-И МП

г 1 1

Рисунок 9 - Внешний вид интерфейса модуля выдачи прогнозов, с примером прогноза на 2020 год

7. Выполнен прогноз показателей сырьевой базы подземной разработки угольных месторождений на период до 2030 года и скорректирован прогноз добычи угля. Обоснован вывод, что для наращивания объемов добычи угля необходимы методические рекомендации и управленческие мероприятия, направленные на эффективное инновационное развитие угольной отрасли России.

Прогноз горно-геологических условий разработки угольных месторождений выполнен исходя из выявленного перечня закрываемых и вводимых в эксплуатацию шахт с использованием разработанной базы данных о шахтопластах и приведенной выше классификации условий применения очистных комбайнов. Результаты прогноза для действующих и перспективных шахт, разрабатывающих пологие и полого-наклонные пласты приведены в таблицах 17 и 18.

Таблица 17-Распределение действующих шахтопчастов РФ по группам типовых условий

Группы сложности строения пласта Доли (%) шахтопластов по группам типовых условий Итого по группам строения

I 11 III

1 27,1 12,4 0,8 40,3

2 21,7 5,4 0,8 27,9

3 24,0 7,0 0,8 31,8

Итого по категориям разрушаемое™ 41,5 46,8 11,7 100,0

Таблица 18 - Распределение пластов перспективных шахт РФ по группам типовых уаовий

Группы сложности строения пласта Доли (%) шахтопластов по группам типовых условий Итого по группам строения

I II Ш

1 28,9 13,3 0,7 42,9

2 20,1 7,4 0,0 27,5

3 17,8 11,1 0,7 29,6

Итого по категориям разрушаемое™ 66,8 31,8 1,4 100,0

Сравнение данных, приведенных в таблицах показывает, что без учета кругонаклонных и крутопадающих доля легкоразрушаемых шахтопластов, как действующих так и перспективных шахт, составляет довольно значительную величину - 66,6% и 69,7% соответственно. Напротив, к трудноразру-шаемым относится 9,4% 8,8% пластов. Остальные пласты относятся к средним условиям по разрушаемое™ и особенностям строения. Однако увеличение доли легкоразрушаемых пластов к 2030 г составит по прогнозным оценкам всего 3,1% и соответственно снижение трудноразрушаемых пластов - 0,6%.

Кроме распределения пластов по группам типовых условий выполнен прогноз условий безопасности ведения горных работ по природной газоносности и обрушаемости пород кровли и выделены факторы, которые в перспективе будут ограничивать ведение добычных работ.

Выполненный прогноз ввода и выбытия мощностей и горно-геологических условий подземной разработки угольных месторождений, а также проработка изменения баланса производственных мощностей при условии максимального использования потенциала действующих и строительства новых шахт, позволили спрогнозировать динамику развития добычи углей на период до 2030 г., представленную на рисунке 10.

тыс. т

■Печорскт бассет ■ Восточный Донбасс

ОКуэиецкий бассейн ОДапьнийВосток

Рисунок 10 -Динамика добычи углей на шахтах основных бассейнов России

Вышеприведенные данные свидетельствуют о том, что удовлетворение потребности экономики страны в углях для энергетики и коксования будет связано, прежде всего, с развитием добычи угля в Кузнецком угольном бассейне.

Дальнейшие исследования были направлены на разработку концепции информационной системы для развития информационной базы угольной промышленности, которая может быть использована на уровне Минэнерго и правительства России для принятая различных управленческих решений, связанных с развитием угольной промышленности.

Согласно принятому 1 января 2012 года ФЗ № 382 все коммерческие и государственные структуры, занятые в производстве, транспортировке, переработке и продаже энергоресурсов, должны передавать в информационную систему данные, включающее в числе прочих показатели, характеризующую сырьевую базу угольной промышленности. Для реализации закона разрабатывается государственная информационной системы топливно-энергетического комплекса (ГИС ТЭК). В этой связи разработана концепция информационной системы для поддержки в актуальном состоянии информации о сырьевой базе угольной промышленности России. Предлагаемая информационная система выступает в качестве одного из модулей ГИС ТЭК, в части сбора и централизованного хранения данных, характеризующих сырьевую базу угольной промышленности, а также применяемые на шахтах технику и тех-

нологии.

Согласно предлагаемой концепции, распределенная система обработки информации о состоянии сырьевой базы угольной промышленности РФ состоит из сервера базы данных, осуществляющего хранение и обработку информации и удаленных источников данных, в качестве которых могут выступать угольные компании или шахты. Передача данных на сервер осуществляется через глобальную сеть Internet, при этом единый интерфейс для всех конечных пользователей предоставляет выделенный Web-cepeep, что позволит осуществлять ввод данных в базу без установки у конечных пользователей специализированного программного обеспечения.

При передаче данных возможны два варианта доставки информации. В первом случае шахты передают всю необходимую информацию в головной офис угольной компании, которой принадлежит данная шахта. Формат передаваемых данных в этом случае не регламентируется разработанной концепцией, и устанавливается каждой отдельно взятой угольной компанией. После сбора информации от шахт, компания передает данные по всем принадлежащим ей шахтам на Web-cepeep информационной системы. В этом случае необходимо создание одного автоматизированного рабочего места на всю угольную компанию. Во втором случае имеется возможность отдельно взятой шахте, минуя процесс агрегирования данных на уровне угольной компании, передать данные на Web-cepeep. При этом форма подачи данных должна быть строго регламентирована. Источником данных во втором случае могут выступать технические службы отдельных шахт. В этом случае необходимо создание нескольких автоматизированных рабочих мест.

Таким образом, предлагаемая информационная система позволит управлять информацией о показателях сырьевой базы и тем самым своевременно принимать управленческие решения, связанные комплектацией очистных и подготовительных забоев оборудованием, технические характеристики которого в максимальной степени соответствуют характеристикам угольного пласта, а также своевременно принимать соответствующие меры для обеспечения безопасных условий ведения горных работ на шахтах. Все это позволит в конечном счете повысить экономические показатели как отдельной шахты и угольной компании, так отрасли в цепом.

Результаты выполненных исследований технико-экономического уровня горно-шахтного оборудования, база данных и информационная система послужили основой для разработки совместно с «Русуглемашем» и ПКБ «Горные машины» ряда управленческих мероприятий и решений, направленных на эффективное инновационное развитие угольной отрасли России и обеспечивающих спрогнозированные объемы добычи угля. При этом были приняты следующие положения:

- рассматривались только пологие и наклонные пласты мощностью 0,9-15 м;

- принималось во внимание, что основными технологиями будут отработка пластов длинными лавами (до 350 м и более), и лишь в некоторых случаях - короткими лавами (30-75 м);

- учитывались общие мировые тенденции развития технологии, техники и автоматизации горных работ, которые особенно актуальны при выемки пластов в благоприятных горногеологических условиях;

- принимается работа шахты по схемам «лава-шахта» и «лава-пласт»;

- нагрузка на лаву не менее 1,0 млн. т. в год.

- средства техническое обеспечение подземной добычи угля должны создаваться для конкретных горно-геологических условий их эксплуатации.

Необходимые для принятия на государственном и отраслевом уровнях управленческие мероприятия и решения состоят в следующем:

1. Необходимо разработать и принять Федеральную целевую программу возрождения и развития угольного машиностроения в России.

2. Организовать на территории России совместно с ведущей западной фирмой в области горного машиностроения (например, фирмой DBT) предприятие по разработке и изготовлению горношахтного оборудования с использованием их передовых технологий. Для этого необходимо из числа действующих заводов угольного машиностроения отобрать предприятия, способные по своей укомплектованности персоналом и станочным парком участвовать в производстве горно-шахтного оборудования 3-го и 4-го поколений.

3. Основное внимание при организации нового производства необходимо уделить увеличению номенклатуры комбайнов для выемки пластов более 3,5 м, обладающих ресурсом до капитального ремонта не менее 10-15 млн. т., с удельными затратами на выемку угля существенно меньшими, чем у зарубежных комбайнов.

4. Поставлять комплексы оборудования потребителям по индивидуальным заказам под конкретные условия эксплуатации с обеспечением:

- качественного обучения обслуживающего персонала приемам управления, технического обслуживания, планово-предупредительного ремонта (замены) сборочных единиц машин;

- шеф-монтажа поставленного оборудования с участием в пуске и наладке;

- сервисного обслуживания поставленного оборудования с обеспечением быстрой замены вышедших из строя элементов деталей и сборочных единиц с последующим выявлением причин отказа.

5. При одном из ведущих институтов горного профиля создать проектно-конструкторские бюро и отделы, воссоздав при них экспериментальное производство для проверки работоспособности вновь создаваемых узлов, агрегатов, машин.

6. Дать возможность ведущим университетам горного профиля, начиная с 3-го курса комплектовать группы из числа студентов бюджетников, имеющих склонность к конструированию, осуществляя их дальнейшее обучение по специально разработанным учебным программам.

7. При крупных заводах угольного машиностроения открыть колледжи (ПТУ) для подготовки высококвалифицированных рабочих и руководителей низшего и среднего звена.

8. Установить порядок, при котором персонал, получивший льготное образование (п.4) обязан отработать на предприятии не менее пяти лет.

Реализация вышеизложенных мероприятий позволит:

- обеспечить полную механизацию всех операций в очистном забое с переходом на автоматизированное управление машинами комплексами с выводом шахтеров из угольного забоя;

- по мере внедрения автоматизированных комплексов существенно снизить уровень травматизма шахтеров со смертельным исходом, а в перспективе и вовсе их исключить;

- создать производство энерго- и ресурсосберегающего, высоконадежного отечественного горно-шахтное оборудования для полного импорто-замещения на внутреннем рынке и конкурентоспособного на внешнем;

- существенно (а в благоприятных условиях эксплуатации в разы) увеличить производительность комплексно-механизированного и автоматизированного забоев и производительности труда шахтеров;

- снизить не менее чем в 2 раза себестоимость добычи угля в первую очередь за счет увеличения нагрузки на забой и уменьшения их числа на шахте.

Для определения объемов выпуска нового оборудования было принято, что только по Кузбассу оно должно обеспечивать через пять лет производства объем добычи не менее 80 млн. т. угля из высокопроизводительных КМЗ. Для расчетов принималось 310 рабочих дней в году и использование оборудования с коэффициентом 0,75. Расчеты показали, что при средней нагрузке на забой в Кузбассе на уровне 6,0 тыс. т/сут. и интенсивности нагрузки на уровне 12 т/сут. м2, при площади забоя 500 м2 такой объем добычи обеспечат 45 среднедействующих в течение года КМЗ. Для их укомплектования необходимо ежегодно производить угледобывающее оборудование в следующих объемах:

- 9 лавокомплектов крепей со средней длиной до 200 м, общей массой 20,0 - 21,0 тыс.т.;

- 20 комбайнов со средней энерговооруженностью 700 кВт.;

- по 17 лавокомплектов забойных конвейеров и перегружателей, общей массой более 6,5-7,0

тыс.т.

Ожидаемая ежегодная стоимость такого объема производства оборудования общей массой около 35,0 тыс. т составит порядка $ 0,5 млрд. руб., а с учетом запчастей - 0,7-0,8 млрд. руб. Нетрудно убедиться, что стоимость закупки аналогичного количества импортной техники составит значительно большую величину.

В целом для реализации всех мероприятий по совершенствованию технической и технологической базы подземной разработки угольных месторождений, обеспечивающих предусмотренные Энер-

гетической стратегией России объемы добычи угля необходимы удельные инвестиции порядка $ 22-25 на тонну добываемого угля. Принимая во внимание, что согласно долгосрочной программе развития угольной промышленности объемы подземной добычи угля должны составить 110 млн. т., общий объем инвестиций будет составлять $ 2,42 млрд.- 2,75 млрд.

По предварительным оценкам для реализации мероприятий по совершенствованию технической и технологической базы подземной разработки угольных месторождений, обеспечивающих предусмотренные Энергетической стратегией России объемы добычи угля необходимы удельные инвестиции порядка $ 22-25 на тонну добываемого угля. Принимая во внимание, что согласно долгосрочной программе развития угольной промышленности объемы подземной добычи угля должны составить 110 млн. т., общий объем инвестиций будет составлять $ 2,42 млрд.- 2,75 млрд.

III Заключение

1. Разработаны методологические основы прогнозирования угольной промышленности России как сложной производственно-экономической системы, учитывающие все основные факторы, связанные с развитием подземной добычи угля. В основе методологии лежит научно обоснованное утверждение о том, что объективный прогноз развития угольной отрасли необходимо осуществлять с учетом показателей сырьевой базы и зависящих от них уровня технического и технологического оснащения угольного производства. При этом необходимо учитывать систему факторов, отражающую группы: входных параметров, характеризующих показатели сырьевой базы (горно-геологические условия залегания пластов и характеристики их разрушаемости, условия, характеризующие безопасность ведения горных работ и качественные характеристики угля); регулирующих параметров, описывающих технический уровень оборудования для добычи угля; регулирующих воздействий, описывающих технологический уровень ведения добычных и подготовительных работ; выходных параметров, формирующих прогнозные данные по объемам добычи углей различных марок в типовых условиях эксплуатации. Выходные параметры, определяющие объемы добычи угля различных марок, должны быть функционально увязаны с соответствующими показателями, характеризующими сырьевую базу и показателями, характеризующими технический и технологический уровень горного производства, последние из которых в свою очередь, должны рассматриваться в функции от горно-геологических условий разработки пластов (входные параметры).

2. За последнее десятилетие отмечается стабильный рост добычи угля в России с темпами, превышающими добычу нефти и газа. Темпы роста угледобычи на шахтах и разрезах зависят от состояния экономики страны и угольной отрасли в частности, от уровня их комплексной механизации. С ростом производительности шахт и разрезов увеличивается уровень заработной платы, при этом себестоимости добычи угля и цены на угль возрастают. Основными регионами добычи угля являются Западная и Восточная Сибирь, которые и в перспективе будут обеспечивать экономику России угольным топливом.

3. Сырьевая база России характеризуются чрезвычайным разнообразием показателей, характеризующим как горно-геологические условия залегания пластов и характеристики их разрушаемое™, так и условия безопасности ведения горных работ и качество угля. Установлено, что большинство пластов (69,1%) приходится на пологонаклонные, из которых вынимается 95,4 % всего объема добываемого подземным способом угля. На 40,6 % пологонаклонных разрабатываются пласты средней мощности (1,8-3,5 м), 38,2 % мощные (более 3,5 м) и лишь 4,3% тонкие пласты. Доля крутопадающих (более 45 град.) и кругонаклонных (36-45 град.) пластов в общем объеме разрабатываемых подземным способом составляет 30,9 % и на них приходится всего 4,6% добываемого угля. Максимальная глубина разработки пластов на шахтах России колеблется от 45-70 метров в Дальневосточном районе до 1200 метров в Восточном Донбассе.

4. В целом по России угольные шахты представлены всеми 6-ю категориями по газовой опасности: негазовые, I, П и Ш категории, сверхкатегорные и опасные по внезапным выбросам угля и газа. Негазовыми являются 13,3 % шахт, 17,8% отнесены к I категории, и 12,2% - ко Н-й. Суммарная доля шахт, отличающихся высокой степенью метаноопасности (Ш категория и сверхкатегорийные) составляет 56,7%. Очень высоким уровнем газовой опасности характеризуются шахты Кузбасса, на территории которого действуют 19 из 25 в целом по России шахт, опасных по выбросам угля и газа (76,0%), 15

из 19 сверхкатегорных шахт (79,0%). Большинство удароопасных пластов (75,8%) также разрабатывается в Кузбассе. При этом абсолютно все шахты опасны по газу.

5. Оценку угольных пластов по степени их пригодности к эффективной отработке следует производить по предложенной в работе уточненной типизации.

6. Выбор угледобывающих машин необходимо осуществлять применительно к работе в типовых условиях на основе предложенной классификации угольных пластов, которая базируется на типи-зациях пластов по особенностям их геологического строения и разрушаемое™. При этом оценка эффективности их применения и их конкурентоспособность должна производиться с использованием предложенного в работе обобщенного стоимостного показателя, который позволяет обоснованно выбрать состав очистного оборудования из условия обеспечения намечаемых технико-экономических показателей и минимизации удельных затрат при добыче угля.

7. Из-за низкого технического уровня угледобывающего оборудования, выпускаемого российскими заводами большинство забоев на угольных шахтах России оборудованы техникой импортного производства. Установлено, что при практически равных удельных затратах на добычу угля по крепям и сопоставимых затратах по комбайнам, из за высоких удельных затрат при применении отечественных конвейеров суммарные удельные затраты по всему комплексу российского угледобывающего оборудования существенно выше по сравнению с оборудованием ведущих зарубежных производителей и ниже по сравнению с украинским.

8 Узким местом в системе горных работ шахт являются горно-подготовительные работы. Основная причина - отсутствие новых крупных технических и технологических решений сопоставимых по своей эффективности с комплексной механизацией очистных работ на пластах пологого падения. Для достижения объемов добычи угля, предусмотренной Энергетической стратегией России на период до 2030 года необходимо при мощности пласта 1 м и 4 м и нагрузке на лаву 1,0 и 3,0 млн. т./год обеспечить темпы проведения горных выработок не менее 300 м/мес., а выемочных штреков - 70-80 м/сут. Достижение таких показателей возможно лишь путем создания новых технологий комбайновой проходки выработок, темпы которой в 2,5-3,0 раза превышают темпы при буровзрывной технологии и обеспечивают увеличение в 1,5-2 раза производительности труда рабочих.

9. Технологический уровень подземной угледобычи существенно отстает от уровня передовых угледобывающих стран, где в отличие от шахт России, наметился переход на лавы длиной более 400 м и выемочных столбов длиной до 5500 м при их почти 13-ти кратном соотношении. На Российских шахтах увеличение кратности длин столбов до 10-ти и более раз ограничивается горно-геологическими условиями эксплуатации.

Установлено, что коэффициент машинного времени (КМВ) в комплексно-механизированных лавах России в зависимости от их длины в среднем составляет всего 0,41-0,44. Основными причинами низких КМВ на шахтах России являются затраты на прием-сдачу смены (до 5% рабочего времени) и на концевые операции в лаве (13-15% времени), а также простои комплекса составляющие 56-59% рабочего времени. Для снижения удельных затрат при добыче угля из лав длиной 200-250 м необходимо повысить КМВ до 0,52 - 0,65.

10. Прогнозирование подземной добычи угля необходимо осуществлять на основе предложенных в работе базы данных и модели, где в качестве входных параметров приняты показатели сырьевой базы, а выходных - объем добычи угля на заданную перспективу с учетом действующих ограничений по глубине прогноза. На базу данных и информационную систему Роспатентом выданы свидетельства об официальной регистрации № 2012-620-451 и № 990896.

11. Установлено, что удовлетворение потребности экономики страны в углях для энергетики и коксования будет связано, прежде всего, с наращиванием объемов добычи угля в Кузнецком угольном бассейне и в меньшей мере на шахтах Восточной Сибири и в Донецком бассейне.

12. Выполненный с помощью разработанной базы данных прогноз показателей сырьевой базы подземной разработки угольных месторождений показал, что на период до 2030 г. не следует ожидать улучшения горно-геологических условий с точки зрения эффективности выемки угольных пластов традиционным способом. В Кузнецком и Печорском бассейнах из-за увеличения количества шахтопла-стов с природной газоносностью более 15 мЗ/т, необходимо будет уделять особое внимание вопросам дегазации пластов для борьбы с внезапными выбросами и горными ударами, а также безопасной отра-

ботке самовозгорающихся углей.

13. Разработана информационная система, которая позволит управлять информацией о показателях сырьевой базы и тем самым своевременно принимать управленческие решения, связанные комплектацией очистных и подготовительных забоев оборудованием, технические характеристики которого в максимальной степени соответствуют характеристикам угольного пласта, а также своевременно принимать соответствующие меры для обеспечения безопасных условий ведения горных работ на шахтах.

14. Обеспечение требуемых объемов подземной добычи угля в условиях изменяющихся в перспективе показателей сырьевой базы невозможно без кардинального обновления технической и технологической базы угольной промышленности. С этой целью в работе разработаны мероприятия и управленческие решения, направленные на эффективное инновационное развитие угольной отрасли России и обеспечивающие прогнозные значения объемов добычи угля подземным способом. Их реализация позволит значительно повысить технический и технологический уровень горного производства на шахтах России.

IV Основные публикации по теме диссертации

Монографии:

1. Линник В.Ю. Формирование баз данных для прогнозирования развития сырьевой базы угольной промышленности. Монография. Государственный университет управления. - М.: ГУУ, 2011.- 103 с. (6,5 п.л.)

2. Афанасьев В.Я., Линник В.Ю. Методологические основы прогнозирования подземной разработки угольных месторождений с учетом показателей сырьевой базы. Монография. Государственный университет управления. - М.: ГУУ, 2012. -347 с. (19/18 п.л.)

3. Афанасьев В.Я., Балашов В.В., Линник В.Ю. и др. Теория и практика разработки целевых комплексных программ. Монография. Государственный университет управления. - М.: ГУУ, 2010. -203 с. (12,1 п.л.)

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Рубан А. Д., Линник В. Ю. Описание свойств и геологии шахтопластов на основе электронного банка данных // Уголь, -М.:МГГУ, 2000. № 9. С. 56-58. (3/2 с.)

2. Шек В.М., Линник В.Ю. Расчет параметров шнеков очистных комбайнов применительно к конкретным условиям эксплуатации на основе электронного банка данных // Горные машины и средства автоматизации, - М.: Новые технологии, 2000. № 3. С 36-41.(6/4 с.)

3. Линник Ю. Н., Рязанцев С. Н., Линник В.Ю. Методика расчета основных параметров шнеков очистных комбайнов на основе интегральной оценки характеристик разрушаемое™ угольных пластов // Горные машины и автоматика, -М.: Новые технологии, 2003. № 7. С. 20 - 27 (7/3 с.)

4 Козлов C.B., Линник В.Ю. Повышение эффективности применения очистных комбайнов при эксплуатации в типовых условиях. // Горные машины и автоматика. - М.: Новые технологии, 2004.-№ 6. С 5-10. (6/5 с.)

5. Линник Ю.Н. Мерзляков В.Г., Линник В.Ю. Прогнозная оценка условий безопасности ведения горных работ на шахтах в период до 2030 года. // Маркшейдерский вестник, - М.: ФГУП «Гипроцветмет», 2010. - № 4. С. 38-44. (6/4,5 с.)

6. Афанасьев В.Я., Линник В.Ю. Экономико-математическая модель выбора исполнительных органов угледобывающих машин. // Вестник университета, - М.: ГУУ, 2010. -№18. С. 64-68. (5/4 с.)

7. Линник Ю.Н, Мерзляков В.Г., Линник В.Ю. Типизации угольных пластов применительно к выбору очистного и проходческого оборудования и степени их пригодности к эффективной разработке // Маркшейдерский вестник. - М.: ФГУП «Гипроцветмет», 2010. - №4. С. 38-44. (6/4 с.)

8. Афанасьев В.Я., Линник Ю.Н.. Линник В.Ю. Состояние шахтного и карьерного фондов угольной промышленности России и их прогнозная оценка на период до 2030 года. // Вестник университета. - М.: ГУУ, 2010. - №14. С. 30-38.(9/7 с.)

9. Линник В.Ю. Методика технико-экономического анализа технологических схем разработки угольных пластов. // Вестник университета. - М.:ГУУ, 2010. -№14. С. 308-314 (3 с.)

10. Афанасьев В.Я, Линник Ю.Н., Линник В.Ю., Потемкин P.C. Прогноз качества угля на период до 2030 года. // Вестник университета. - М.: ГУУ, 2010. - №16. С.64-68. (4/2,5 с.)

11. Линник В.Ю. Состояние и перспективы развития угольной промышленности России. // Вестник университета. - М.: ГУУ, 2010. -№24. С. 60-69. (9 с.)

12. Афанасьев В.Я, Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Прогнозная оценка горно-геологических условий подземной разработки угольных месторождений на период до 2030 года. В сб.: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - М.: МГГУ, 2010.-№ 12. С. 335-347. (12/6 с)

13. Афанасьев В.Я, Линник В.Ю. Выбор параметров исполнительных органов очистных комбайнов применительно к конкретным условиям эксплуатации. В сб.: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - М.: МГГУ, 2010,- № 12. С. 348 - 355. (7/5 с)

14. Афанасьев В.Я, Линник Ю.Н., Линник В.Ю., Вафин К.Р. Прогноз горно-геологических условий разработки угольных месторождений в рамках Энергетической стратегии России на период до 2030 года.// Вестник университета. - М.: ГУУ, 2010. - № 14. С.21-30. (9/7 с)

15. Afanasiev Valentin, Linnik Vladimir. Information system development for the development forecasting of the raw-material base of coal industry. Spécial Russian coal magazine for world mining congress. - Istanbul, 2011. (2/1,5 c)

16. Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Расчет параметров исполнительных органов очистных машин на основе электронного банка данных о характеристиках разрушаемости угольных пластов. В ж-ле: Горное оборудование и электромеханика. - М.:Новые технологии, 2011. - № 2. С. 42-50. (9/6 с)

17. Линник В.Ю. Сравнительный анализ эффективности применения очистного оборудования угольных шахт. // Уголь. - М.: МГГУ, 2011. - № 7. С. 16-20.(4 с.)

18. Линник В.Ю. Анализ эффективности применения проходческих комбайнов. // Маркшейдерский вестник. - М.: ФГУП «Гипроцветмет», 2011. - № 3. С. 15-18.(3 с.)

19. Афанасьев В.Я. Линник В.Ю. Прогноз горно-геологических условий залегания угольных пластов и безопасности их отработки на период до 2030 года. // Уголь. - М.:МГГУ, 2011. - № 1. С. 61-64. (3/2 с)

20. Линник В.Ю. Показатели работы угольной промышленности в области механизации горно-подготовительных работ. // Маркшейдерский вестник. - М.: ФГУП «Гипроцветмет», 2011. -№ 2. С. 5 - 9. (4 с.)

21. Афанасьев В.Я., Линник Ю.Н., Линник В.Ю.. Показатели работы угольной промышленности России в области механизации очистных работ. // «Уголь» М.:МГГУ, 2011. № 6. С. 44-46. (3/2 с)

22. Линник В.Ю. Формирование базы данных и разработка программного интерфейса для прогнозирования развития сырьевой базы угольной промышленности. // Маркшейдерский вестник. - М.: ФГУП «Гипроцветмет», 2012. - № 1. С. 11-13.(3 с)

23. Линник В.Ю. Сравнительный анализ технического уровня и эффективности применения очистного оборудования угольных шахт. В ж-ле: Горное оборудование и электромеханика. - М.: Новые технологии, 2012. № 1. С. 2-8. (7 с.)

24. Линник В.Ю. Анализ технико-экономических показателей работы отечественных и зарубежных механизированных комплексов подземной добычи угля. // Горный журнал. - М.: Руда и металлы, 2012. № 8. С. 12-25 (14 с)

В прочих изданиях:

1. Линник Ю.Н, Позин Е.З., Мультанов С.И., Линник В.Ю. и.др. Отраслевая инструкция по выбору шнековых исполнительных органов очистных комбайнов. М.: Ин-т горного дела им. А.А. Скочинского, 1997. - (33/8 с.)

2. Линник В.Ю. Учет влияния геомеханических факторов при оценке прочностных свойств в призабойной части угольного массива и создании средств их разрушения. В сб.: Научные сообщения ННЦ ГП-ИГД им А.А. Скочинского.— М.: Ин-т горного дела им. А.А. Скочинского, 1999. С. 182-186. (5 с.)

3. Линник Ю.Н, Линник В.Ю.. Разработка экономико-математической модели и программного обеспечения для выбора параметров шнеков применительно к типовым условиям их эксплуатации. В сб.: Научные сообщения ННЦ ГП-ИГД им A.A. Скочинского., вып. 328. — М.: Ин-т горного дела им. A.A. Скочинского, 2004, С. 82-93. (10/6 с)

4. Афанасьев В.Я., Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Уголь России - состояние и перспективы. // «Нефтегазовая вертикаль» М.: Нефтегазовая вертикаль, 2010. № 21. С 15-19. (8/5 с)

Свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ по результатам выполненных исследований:

1. Свидетельство об официальной регистрации базы данных «Горно-геологические и качественные характеристики угольных пластов» 2012-620-451 от 21.05.2012 г.

2. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ «Выбор средств выемки угольного пласта на основе установления характеристик его разрушаемое™» N 990896 от 10.12.99 г.

Подп. в печ. 20.11.2012. Формат 60x90/16. Объем 2,0 п.л.

Бумага офисная. Печать цифровая.

_Тираж 70 экз. Заказ № 789_

ФГБОУВПО «Государственный университет управления» Издательский дом ФГБОУВПО «ГУУ»

109542, Москва, Рязанский проспект, 99, Учебный корпус, ауд. 106

Тел./факс: (495) 371-95-10, e-mail: diric@guu.ru

www.guu.ru

2012249938