Состояние и перспективы развития Печорского угольного бассейна

Введение

Печорский угольный бассейн является крупнейшим в европейской части России, он обладает значительными запасами высококачественных углей, развитой добывающей промышленностью, основной социально-экономической и промышленной инфраструктурой. Благодаря большому опыту ведения добычных работ отработаны основные технологические и проектные решения для достаточно специфических условий отработки – вечной мерзлоты, больших глубин, высокой газоносности углей.
Вместе с тем, бассейн имеет ряд значительных проблем, тормозящих его развитие. Это проблемы в социальной сфере – население городов, ориентированных на добычу полезных ископаемых, невысоко, уровень жизни в них далек от того, который мог бы обеспечить большое количество желающих работать из других регионов, уровень заработной платы тоже не способствует решению этих проблем. Проблемы есть и в области инфраструктуры, особенно транспортной – города Печорского бассейна связаны с «Большой землей» одной железной дорогой, по которой осуществляется как транспорт добытого угля, так и завоз жизненно необходимых для населения вещей, что зачастую приводит к проблемам в обеспечении этих городов. Третьей крупной проблемой Печорского бассейна является экологическая – в ходе ведения горных работ идет комплексное нарушение земель и деградация естественных кормовых угодий местных животных, происходит истощение водных ресурсов и нарушение гидрологического режима подземных и поверхностных вод, при работе ТЭЦ и горных предприятий неизбежно загрязнение воздушного бассейна твердыми и газообразными вредными веществами при добыче и сжигании твердого топлива.
Несмотря на ряд перечисленных проблем в социальной сфере, инфраструктуре, экологии Печорский бассейн обладает значительным промышленным потенциалом, пути реализации которого ищутся, в том числе, и в программе развития угольной промышленности до 2030 года.

1. Состояние сырьевой базы
В настоящее время в Печорском бассейне насчитывается более 30 угольных месторождений и угленосных площадей, до 275 угольных пластов с наибольшей мощностью 12 м, из них 110 рабочих пластов с мощностью около 0,6 м при пологом и наклонном залегании и 0,53 м при крутом. Пласты имеют углы падения от 0 до 90°, преимущественно от 8 до 86°.
Территория Печорского бассейна охватывает Республику Коми и Ненецкий автономный округ, при этом 51 % геологических запасов находится на территории Ненецкого национального округа и 70 % из них оцениваются как кондиционные. Однако основная часть разведанных балансовых запасов находится на территории Республики Коми и входит в состав Воргашорского (рисунок 1), Воркутского (рисунок 2) Интинского (рисунок 3) и Усинского (рисунок 4) месторождений.

Рисунок 1 – Геологическое строение Воргашорского месторождения

Рисунок 2 – Геологическое строение Воркутского месторождения

Рисунок 3 – Геологическое строение Интинского месторождения

Рисунок 4 – Геологическое строение Усинского месторождения

Площадь бассейна составляет 90 тыс. км2. Балансовые запасы составляют 210 млрд. т по оценке 1998 года. Наибольший промышленный интерес представляют отложения рудницкой подсвиты и интинской свиты. Рудницкая подсвита содержит до 10 рабочих пластов относительно простого строения, средней мощности (1,3-3,5 м) и тонких (0,5-1,2 м), представленных мало- и среднезольными (12-18%), малосернистыми (до 1,0%), малофосфористыми (до 0,02%) углями со средней обогатимостью. Это лучшие по качеству угли Печорского угольного бассейна. В интинской свите заключено до 15 тонких и средней мощности пластов сложного строения, сложенных повышенно-зольными (16-30%), высокосернистыми (1,5-4,0%) и труднообогатимыми углями. В печорской серии пласты средней мощности, единичные мощные (до 30 м), очень сложного строения, угли высокозольные (20-40%), труднообогатимые. Угли бассейна гумусовые, полосчатые, вещественно-петрографический состав представлен в основном на 70-85% микрокомпонентами группы витринита. Марочный состав углей бассейна от бурых до антрацитов, распределение марок по территории бассейна показано на рисунке 5.


Рисунок 5 – Марочный состав углей Печорского бассейна

Для Воркутского месторождения основными марками угля являются Ж и ГЖО, Воргашорского – также Ж и ГЖО, Интинского – Д и Г.
Средние показатели качества добываемых рядовых углей (в %):
- марки Д (Интинское месторождение) – Wr = 11,0; Ad = 28,7; Std=3,0; Vdaf = 39,0; Oir = 18,1 МДж/кг;
- марки Ж (Воркутское месторождение) – Wr = 5,0; Ad = 14,8; Std = 0,8; Vdаf = 32,0; Oir =26,7 МДж/кг.
- марки ГЖО (Воргашорское месторождение) – Wr = 2,3; Ad = 33,0; Std = 2,0; Vdаf = 36,0; Oir =32,5 МДж/кг
Крупнейшими потребителями угля Печорского бассейна являются подразделения компании «Северсталь», «Новолипецкий металлургический комбинат», «АрселорМиттал Кривой Рог», «Алчевский коксохимический завод», «Московский коксогазовый завод».
Распределение углей Печорского бассейна по маркам и запасы угля определенных марок по состоянию на 2013 год приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Запасы угля Печорского бассейна по маркам

Запасы по маркам угла, млн. т

Общие геологические Балансовые В т.ч. кокс
Всего 226 514 7 009,106 3 069,768
Д 169 671 2 195,58
ДГ 9 118 856,852 191,294
Г 1 158 13,004 13,004
ГЖО 15 566 807,178 602,232
Ж 13 993 2 697,930 1 955,799
ГЖ 6

КЖ 32 50,761 50,761
К 5 246 125,866 118,270
ОС кокс 6 885 54,003 54,003
ТС кокс 920 76,307 76,307
Т 3 919 131,625 8,098


2. История освоения
Изучение и освоение Печорского бассейна началось в 1921 году, когда была организована Северная научно-промысловая экспедиция, возглавляемая А.А

. Черновым. Уже в 1924 году, после обобщения результатов исследований, был сделан вывод о наличии на этих территориях крупных запасов каменного угля.
В 1930 году при поисковых работах были найдены выходы на поверхность пяти пластов каменного угля. Анализ показал, что уголь имеет высокое качество и, в том числе, пригоден для коксования.
В 1931 году здесь началась детальная разведка, были пробиты первые шурфы и штольни и началась подземная добыча угля.
В 1932 году было начато строительство двух шахт – №1 по пласту «Первому» и №2 по пласту «Четвертому». В 1933 году было закончено изыскание трассы и началось строительство узкоколейной дороги, протяженностью 72 км, соединившей пристань в устье реки Воркута и шахты № 1-2, а 1 сентября 1934 года по этой железной дороге был отправлен первый эшелон угля.
К 1940 году в Воркуте заложены 4 шахты, общей производительностью превышающей миллион тонн угля в год, были созданы изыскательская база на основе углехимической лаборатории и проектной конторы, ставшей впоследствии институтами «ПечорНИИпроект» и «ПечорНИУИ». В 1937 была создана служба горноспасателей, в 1939 проложена новая линия электропередач.
В 1942 заработали Воркутинская ТЭЦ-1 и шахта №1 «Капитальная». В 1943 заработало ремесленное горнопромышленное училище, а в 1944 — Воркутинский механический завод.
К 1953 году в Воркуте работали 17 шахт. Годовой объем добычи достигал 9,5 миллионов тонн угля.
В 60−е годы началась большая реконструкция угольных предприятий, так как построенные в 30-40-е годы шахты уже не удовлетворяли современным на тот момент требованиям себестоимости угля и требовали переоснащения новыми комплексами и автоматикой. В 1964 началось строительство крупнейшей в Европе шахты «Воргашорская-1», в 1967 началось строительство Центральной обогатительной фабрики «Печорская», а в 1969, после реконструкции шахты №5/7 «Капитальная», заработала шахта «Северная».
В производственном объединении «Воркутауголь» в 80-х годах действовало 13 шахт. В 1988 году в Печорском бассейне достигнут максимальный объем добычи угля за весь период освоения – 31,2 миллиона тонн в год.
После распада СССР был закрыт ряд шахт, оставшиеся нуждались в переоснащении и модернизации. Этот процесс стартовал после 2000 года и его результатом стало выведение шахт на современный технологический уровень.


3. Характеристики современного состояния шахтного фонда

В Печорском бассейне по состоянию на 2016 год разрабатываются Воргашорское, Воркутское и Интинское месторождения. На них действует в общей сложности 6 шахт, расположение которых показано на рисунках 6 и 7:

Рисунок 6 – Расположение шахт Воргашорского и Воркутского месторождений; 1 – шахта «Воргашорская», 2 – шахта «Воркутинская», 3 – шахта «Заполярная», 4 – шахта «Комсомольская», 5 – шахта «Северная».

Воргашорское месторождение:
1. Шахта «Воргашорская»
Работает с 1975 года, проведена замена добычного и проходческого оборудования на современные образцы, идет подготовка к отработке юго-западного блока шахтного поля. Запасов угля в пределах горного отвода достаточно на 20 лет работы предприятия с возможностью прирезки дополнительных участков.


Воркутское месторождение:
1. Шахта «Воркутинская»
Работает с 1973 года, идет процесс замены устаревшего оборудования на новое. Запасов угля в пределах горного отвода достаточно на 50 лет работы предприятия. На предприятии действует крупнейшая в России лава длиной 317 м.
2. Шахта «Заполярная»
Работает с 1949 года. Проведена замена оборудования. Запасов угля в пределах горного отвода достаточно на 20 лет работы предприятия.
3. Шахта «Комсомольская»
Работает с 1977 года. Проведена замена оборудования. Работы идут на глубине 1100 м. Запасы угля в пределах горного отвода обеспечат работу предприятия до 2018 года.
4. Шахта «Северная»
Работает с 1969 года. Была проведена модернизация оборудования. После аварии в 2016 году перспективы восстановления и дальнейшей работы будут определяться по результатам решений специальной комиссии.
Все предприятия ОАО «Воркутауголь» оснащены подземной монорельсовой дорогой.


Рисунок 7 – Расположение шахт Интинского месторождения; 1 – шахта «Интинская»
Интинское месторождение:
1. Шахта «Интинская»
Работает с 1969 года. Осуществлена замена оборудования. Запасов угля в пределах горного отвода достаточно более чем на 50 лет работы предприятия.

На рисунке 8 приведена динамика добычи предприятий Печорского бассейна в период с 2000 по 2013 года и показано сравнение достигнутых уровней с максимальным значением, достигнутым во всей истории разработки бассейна.


Рисунок 8 – Динамика добычи угля действующими предприятиями

Такое резкое падение по сравнению с 1988 годом можно объяснить закрытием многих ставших нерентабельными шахт и общим упадком в отрасли в период с 1991 по 1999 годы.

4. Характеристика схем вскрытия и подготовки шахтных полей
4.1 Применяемые схемы вскрытия
Основные разрабатываемые месторождения Печорского бассейна залегают на глубине свыше 200 м, а современный уровень горных работ понизился до 450-600 м, что накладывает определенные ограничения на возможности применения схем вскрытия шахтных полей.
Всего при разработке месторождений в равнинной местности используют две схемы вскрытия:
- вертикальными стволами
- наклонными стволами
Следует отметить, что вскрытие наклонными стволами связано с большим объемом проходческих работ и ограничено по глубине залегания полезного ископаемого, поэтому на глубоких горизонтах неприменимо