Классификация угольных месторождений дальнего востока по условиям их разработки

Угольные месторождения ДВЭР характеризуются самыми разнообразными физико-географическими условиями. По комплексу природно-географических признаков регион разбит на три крупные геосферные зоны, в основу разделения которых положены климатические условия. Приуроченность угольных месторождений к этим зонам - еще один фактор, отражающий как положительные, так и отрицательные явления при эксплуатации угольных месторождений. Для угольных объектов Сахалина и Камчатки следует учитывать также повышенную сейсмичность [1, 2].

Таким образом, по условиям освоения угольных месторождений на территории ДВЭР можно сделать вывод, что одинаковых месторождений нет. Целесообразность добычи угля должна быть основана на необходимости обеспечения топливом того или иного района и ее рентабельности с учетом многообразия факторов различных направлений, в том числе конкурентоспособности с топливом, поставляемым из других регионов.

Все многообразие различных факторов, которые влияют на повышение конкурентоспособности конкретных угольных месторождений можно свести в три группы факторов: главная группа факторов, группа основных определяющих факторов и группа дополнительных обязательных факторов. В каждую группу входит по шесть факторов, которые     учитывают     физико-географические,     геологические, горнотехнические, гидрологические и экологические условия отработки угольных месторождений. Эти факторы составляют основу их ранжирования, необходимого для объективной экономической оценки угольных месторождений ДВЭР [3].

Впервые предварительное ранжирование угольных месторождений Дальнего Востока по условиям освоения угледобывающей промышленностью было проведено В.И. Подоляном [4]. Им учитывалось шесть основных критериев оценки (по нарушенности, горногеологическим условиям, применяемой технологии и возможной добыче, целесообразности освоения, условиям транспортировки угля потребителю, возможной средней мощности угледобывающих предприятий) и один условный – по себестоимости.

С учетом приведенных критериев угольные месторождения ДВЭР были разделены на восемь рангов, каждый из которых определяется суммой набранных баллов (от 5 до 10 для каждого из критериев). Наименьшее количество баллов указывало на объект с наиболее благоприятными факторами освоения (1-й ранг, сумма баллов от 11 до 15). К ним отнесены Нерюнгринское, Райчихинское, Эльгинское и некоторые участки Ургальского месторождения. Наибольшее количество набранных баллов указывало на объекты с неблагоприятными факторами освоения (8й ранг, сумма баллов от 36 до 50). К ним отнесены слабо изученные и значительно удаленные месторождения севера Ленского бассейна, отдельные объекты Южно-Якутского бассейна.

На современном этапе, при разработке принципов ранжирования месторождений целесообразно учитывать более широкий диапазон используемых факторов, полностью исключить быстро меняющиеся критерии интеграционного характера (например, себестоимость добычи угля); сделать упор на устойчивые и практически не изменяющиеся во времени показатели (геологические, горнотехнические, физикогеографические,    геоэкологические,    гидрогеологические),    либо изменяющиеся в течении длительного промежутка времени (не более одного раза в пяти лет): балансовые запасы угля, технология добычных работ, развитие транспортной инфраструктуры и т.п. Это более точный подход к освоению угольных месторождений, который позволяет выделить наиболее высококачественные угли для экспорта в другие государства. Кроме этого такая оценка месторождений пригодна с точки зрения их эксплуатации как для внутри региональных, так и местных нужд.

Для формализации исходных данных введём следующие обозначения факторов.

Главные факторы:

X1 - обеспеченность подготовительными балансовыми запасами категорий В+С1;

X 2 - cпособ отработки запасов;

X3 - географическое положение месторождения;

X4 - комплексность освоения;

X5 - возможный уровень технологичности отработки запасов угля;

X6 - природные экологические особенности (наличие заповедников, заказников, нерестилищ рыб и т.п.).

Основные определяющие факторы:

X 7 - качественные показатели углей;

X8 - физико-механические характеристики углей и вмещающих пород;

X 9 - показатель метано- и углекислотообильности;

X 10 - обогатимость углей;

X 11 - подземные водопритоки в выработки;

X12  - приобретаемые геоэкологические особенности (наличие токсичных элементов в углях и вмещающих породах, участков повышенной радиоактивности пород и углей и т.п.).

Дополнительные обязательные факторы:

X 13 - сложность месторождений по классификации ГКЗ;

X14 - объемные коэффициенты вскрыши при открытой добыче;

X15 - нагрузка на забой при подземной добыче;

X16   - направление использования угля (энергетическое, металлургическое, химико-технологическое, комплексное);

X17 - сейсмическая опасность отработки месторождений;

X18  - климатические особенности на основе геосферного зонирования.

Все перечисленные факторы учитывались при классификации 15 определяющих угольных месторождений с подробным разбором и 48 дополнительных месторождений. Всего было рассмотрено 62 угольных месторождения.

Согласно работе [3] соответствующему фактору в каждой группе присвоим следующие экспертные оценки (в баллах).

Главная группа – колебания оценок в баллах от 0 до 5.

X1 - (0-5 баллов) – обеспеченность подготовительными балансовыми запасами категорий В+С1 и общая разведанность и изученность объекта: 0 баллов – запасы для открытой добычи более 100 млн т угля, для подземной (в основном штольневой способ, уклонные поля) – более 25 млн т угля, дополнительные разведочные работы не требуются; 1 балл – запасы для открытой добычи от 50 до 99 млн т угля, для подземной – более 10 млн т угля, дополнительные разведочные работы не требуются; 2 балла – запасы для открытой добычи от 10 до 49 млн т угля, для подземной – более 1,0 млн т угля, возможен небольшой объем разведочных работ; 3 балла – запасы для открытой добычи от 1 до 9 млн т угля, для подземной – менее 1 млн т угля, необходимы разведочные работы; 4 балла – запасы для открытой добычи менее 1 млн т угля, для подземной – менее 200 тыс. т (объект местного значения), необходимы разведочные работы; 5 баллов – запасы по категории С2, ресурсы (Р1+Р2), необходимы разведочные работы.

X 2 - (0-2 балла) – способ отработки запасов: 0 баллов – открытый, 1 балл – комплексный (открытый и подземный), 2 балла – подземный.

X3 - (0-3) балла – географическое положение месторождения: 0 баллов – хорошо освоенный район с развитой транспортной инфраструктурой; 2 балла – частичное освоенный район с недостаточно развитой транспортной инфраструктурой; 3 балла – отдаленный район со слабо развитой транспортной инфраструктурой.

X4 - (0-3 балла) – комплексность освоения: 0 баллов – использование угля, пород вскрыши, отходов ТЭК (4 составляющие); 1 балл – использование угля и еще двух составляющих; 2 балла – использование угля и еще одной составляющей; 3 балла – используется только уголь, либо использование попутных ископаемых не изучалось.

X 5 - (0-5 баллов) – уровень технологичности отработки запасов угля: 0 баллов – пологое залегание угольных пластов (до 15^о), их выдержанность и устойчивая мощность (более 2 м), отсутствие разрывов – открытая добыча с использованием роторных экскаваторов; 1 балл – пологое залегание угольных пластов (до 15^о), их выдержанность и устойчивая мощность (более 2 м), наличие редких разрывов – добыча с использованием роторных экскаваторов; 2 балла – пологое залегание угольных пластов (до 15^о, иногда более), их относительная выдержанность и неустойчивая мощность в пределах кондиций, присутствуют разрывы; добыча осуществляется открытым способом с использованием экскаваторов; 3 балла – углы падения угольных пластов до 35^о, их выдержанность и устойчивая кондиционная мощность, отсутствие разрывов – подземная добыча с использованием механизированных комплексов и высокопроизводительных комбайнов; 4 – углы падения угольных пластов до 35^о, их относительная выдержанность и устойчивая кондиционная мощность, наличие редких разрывов – подземная добыча с использованием механизированных комплексов и высокопроизводительных комбайнов; 5 баллов – изменчивые углы падения пластов (до 35^о и более), их относительная выдержанность и мощность в пределах кондиций, наличие разрывов – подземная добыча с выборочным использованием комбайнов.

X6 - (0-3 балла) – природные экологические особенности ( наличие в непосредственной близости заповедников и заказников, а также нерестилищ рыб, редких животных и растений, памятников охраны природы, сельскохозяйственных земель): 0 баллов – отсутствуют; 1 – балл – присутствуют вблизи горных отводов в количестве, не более 2-х; 2 балла – присутствуют вблизи горных отводов в количестве более 2-х; 3 балла – горные работы ведутся с отторжением сельскохозяйственных земель либо с частичным воздействием на редкие виды фауны и флоры внутри горного отвода.

Основная определяющая группа – колебания оценок от 2 до 5 баллов.

X7 - (2-5 баллов) – качественные показатели углей: 2 балла -высококалорийные каменные преимущественно коксующиеся угли низко-и среднезольные (марки Г, Ж, К); 3 балла – высококалорийные каменные угли и антрациты низко- среднезольные (марки СС, Т, 1А, 2А) и высокозольные коксующиеся угли (марки Г, Ж, К); 4 балла – среднекалорийные каменные угли марок Д, Г и бурые подгруппы 3БВ; 5 баллов – низкокалорийные бурые угли подгрупп 1БВ и 2БВ.

X 8 - (2-4 балла) – физико-механические характеристики углей и пород: 2 балла – для углей показатели выше, чем для вмещающих пород; 3

балла – показатели примерно равны; 4 балла – для пород показатели вышек, чем для углей.

X 9 - (2-5 баллов) – метано- углекислотообильность: 2 балла -отсутствует или очень слабая; 3 балла – слабая; 4 балла – средняя; 5 баллов высокая (сверхкатегорийные предприятия).

X 10 - (2-4 балла) – обогатимость углей: 2 балла – хорошая; 3 балла – средняя; 4 балла – плохая.

X11 - (2-5 баллов) – подземные водопритоки в горные выработки: 2 балла – практически безводные зоны (ММП, либо участки, расположенные выше базиса эрозии, на которых осуществляется естественный дренаж); 3 балла – малообводненные (коэффициент водообильности до 1 м3/т угля, либо водопритоки до 100 м3/час); 4 балла – среднеобводненные (коэффициент водообильности от 1 до 5 м3/т угля, либо водопритоки до 500 м3/час); 5 баллов - высокообводненные (коэффициент водообильности более 5 м3/т угля, либо водопритоки более 500 м3/час). Водопритоки за счет таяния снега и сезонных дождей при этом не учитываются.

X 12 - (2-4 балла) – геоэкологические особенности приобретаемые (наличие токсичных элементов в углях и вмещающих породах, участков повышенной радиоактивности пород и углей и т.п.): 2 балла – отсутствуют; 3 балла – присутствуют в виде отдельных локальных проявлений; 4 балла – присутствуют систематически.

Дополнительная обязательная группа – колебания оценок от 4 до 6 баллов.

X13 - (4-6 баллов) – сложность месторождения по классификации ГКЗ: 4 балла – I группа; 5 баллов – II группа; 6 баллов – III группа.

X 14 - (4-6 баллов) оптимальные объемные коэффициенты вскрыши при добыче открытым способом: 4 балла – до 5 м³/т; 5 баллов – от 5 до 10 м³/т; 6 баллов – более 10 м³/т.

X 15 - (4-6 баллов) – нагрузка на забои при подземной добыче: 4 балла – более 2 тыс.т/сут.; 5 баллов – от 1 до 2 тыс.т/сут.; 6 баллов – менее 1 тыс.т/сут.

X 16 - (4-6 баллов) – направления использования угля: 4 балла -коксохимическое производство; 5 баллов – химико-технологическое производство и электроэнергетика; 6 баллов – электроэнергетика.

X17 - (4-6 баллов) – сейсмическая опасность: 4 балла – отсутствует; 5 баллов – возможны эпизодические проявления небольшой магнитуды; 6 баллов – район сейсмически опасный.

X18 - (4-6 баллов – климатические особенности (геосферное зонирование): 4 балла – Южная геосферная зона; 5 баллов – Центральная геосферная зона; 6 баллов – Северная геосферная зона.

Обозначим через F общую сумму баллов на основе которой, будем определять класс угольных месторождений по горно-геологическим условиям. Величина F вычисляется по следующей формуле:

F = F 1 + F 2 + F 3 , (1)

где F 1 – сумма баллов экспертных оценок факторов главной группы, и определяется по формуле

F 1

у Xi i 1

,

F 2 – сумма баллов экспертных оценок факторов основной определяющей группы, и определяется по формуле

_с _zXi F₂ = i 7     ,

F 3

–

сумма баллов экспертных оценок факторов дополнительной

обязательной группы, и определяется по формуле

Е Xi

F 3 = i 13 ⁱ ,                                                 (4)

В зависимости от суммы набранных баллов величины F определяется класс месторождения. Например, все основные 15 угольных месторождений ДВЭР в зависимости от горно-геологических условий и величины F (в баллах) условно можно разделить на 5 следующих классов.

I класс. К этому классу относятся месторождения, которые имеют общую сумму в пределах от 41 до 45 баллов. Они относятся к объектам общефедерального значения, пригодным для использования на межрегиональном и межгосударственном уровнях.

II класс. Сумма набранных баллов находится в пределах от 46 до 50. Месторождения этого класса являются в основном объектами регионального значения, пригодными для использования на внутрирегиональном и, частично, на межрегиональном уровнях.

• III    класс. К этому классу относятся месторождения при сумме баллов 51 – 55 и относятся к объектам регионального и местного значения,

пригодными для использования внутри ДВЭР.

• IV    класс. При сумме баллов 56 – 60 месторождения являются

объектами преимущественно местного значения.

V класс. При сумме баллов 61 – 65 месторождения относятся к объектам сугубо местного значения.

Классификация основных угольных месторождений ДВЭР, осуществленная на основании показателя F, представлена в табл. 1.

Необходимо отметить, что граничные показатели баллов между различными классами могут быть не столь жесткими, как указано выше, а более плавными с переходами из одного класса в другой с перекрытиями в 1-2 балла. Кроме этого, классификацию можно проводить как среднее в целом по месторождению, так и дифференцированно для отдельных участков и шахтных полей.

• А нализ табл. 1 показывает, что месторождения I класса имеют общефедеральное значение (Нерюнгринское, Эльгинское и Кангаласское), II класса – в основном региональное (Липовецкое, Солнцевское, Бикинское, Павловское и др.), III класса – как региональное, так и местное

(Ургальское, «Бухта Угольная», Верхне-Аркагалинское и др.), а IV – в основном местное, преимущественно северных и отдаленных районов (Нижне-Аркагалинское, Анадырское). Месторождения V класса являются сугубо местного значения и поэтому в таблицу не включены.

Таблица 1.

Результаты классификации основных угольных месторождений ДВЭР

№ п/п	Наименование месторождений	Группа факторов																		S s Л s О	у я
		Главная						Основная определяющая						Дополнительная обязательная
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1	Липовецкое	2	0	1	0	3	1	1	4	4	3	3	2	3	5	5	-	4	4	49	II
2	Шкотовское	0	1	1	1	3	2	4	2	3	2	4	3	5	-	5	6	4	4	50	II
3	Павловское	0	0	0	1	2	3	4	2	2	2	4	3	5	5	-	6	4	4	47	II
4	Бикинское	0	0	0	2	1	2	5	2	2	3	4	3	5	5	-	6	4	4	48	II
5	Ургальское	0	0	1	2	3	2	3	4	4	4	4	2	5	-	5	6	4	5	54	III
6	Ерковецкое	0	0	0	2	1	3	4	2	2	3	4	2	4	5	-	6	4	4	46	II
7	Свободное	0	0	1	1	1	1	5	2	2	3	5	2	4	5	-	5	4	5	46	I
8	Нерюнгринское	0	1	0	0	1	1	2	4	2	3	3	2	5	4	-	4	4	5	41	I
9	Эльгинское	0	0	3	1	0	2	2	4	2	3	2	3	5	4	-	4	4	6	45	I
10	Кангаласское	0	0	2	1	0	1	4	3	2	3	3	2	4	4	-	5	4	6	44	I
11	Верхне-Аркагалинское	2	0	3	2	2	1	4	3	2	3	3	2	5	5	-	6	4	6	53	III
12	Нижне- Аркагалинское	1	1	3	2	5	1	3	3	4	3	3	2	5	-	6	6	4	6	58	IV
13	«Бухта Угольная»	0	2	2	2	4	1	4	3	3	3	2	2	5	-	5	6	4	6	54	III
14	Анадырское	1	2	2	2	4	1	2	3	3	3	3	2	5	-	5	6	4	6	56	IV
15	Солнцевское	0	0	1	2	3	2	3	3	2	3	2	2	5	4	-	6	5	4	47	II