2. Механическое разрушение горных пород и углей. Развитие механического способа разрушения осуществляется в следующих направле­ниях:

- были созданы новые поколения резцов и исполнительных органов для очистных комбайнов. Результаты испытаний показали, что они по всем основным показателям (надежность, удельные энергозатраты, сортность угля, пылевыделение и др.) превосходят прежние аналоги, в том числе и ведущих западных фирм;

- создание режущего инструмента и исполнительных органов для проходческих комбайнов ставит целью дальнейший росте: удельного веса комбайнового способа проведения горных выработок, повышения скоростей проходки до 250 м/мес., а также распространение комбайнов на более прочные породы (до 80-100 МПа) с абразивностью до 18 мг;

Разработан типоразмерный ряд на резцы, охватывающий все горно- —геологические условия. По своим эксплуатационным качествам эти резцы соответствуют лучшим образцам, выпускаемым ведущими зарубежными фирмами;

- создание комбинированных способов разрушения обусловлено ограниченностью области применения механических способов как по прочности, так и по абразивности: горных пород. Гидродинамический способ позволяет снизить в 1,5-2 реза усилие на исполнительном органе комбайна и увеличить его производительность, расширить об­ласть применения проходческих комбайнов на породы прочностью до 120-140 МПа и абразивностью до 40 мг. исключить фрикционные искре­ния и снизить запыленность атмосферы. Ведутся работы по доведению до серийного производства комбайнов со встроенными в исполнитель­ный орган насосами высокого давления до 250 МПа, активизируются разработки способов разрушения горных пород использованием энергии электромагнитного поля высококачественного и сверхвысококачественного диапазонов, что позволяет осуществлять эффективные и экологически чистые горные технологии. Высокочастотный контактный способ уже внедряется для безвзрывного дробления скальных отдельностей при ведении аварийных работ под водой.

В полигонных условиях реализовано комбинированное СВЧ-механическое оборудование бурения взрывных скважин. Способ позволяет в 3-5 раз снизить осевое усиление и в 2-3 раза повысить скорость бу­рения крепких пород.

2. Нетрадиционные способы управления свойствами пород, разу­прочнения горного массива, добычи в переработки угольного топлива. Наряду с известными механическими способами разрушения, ведутся исследования по изучению иных нетрадиционных методов, ставших целью снижение энергоемкости разрушения пород и улучшения экологи­ческой обстановки.

Разработан способ непрямого электромеханического окисления угля, который позволяет получить экологически чистый энергоноситель - водород - и редкие химические вещества.

2. Проведение горних выработок охватывает широкий спектр проблем, связанных с горно-геологическими условиями залегания угольно­го пласта, прочностными характеристиками углевмещающих пород кровли и почвы. Предложен нетрадиционный подход - изменение прочностных свойств пород за счет физико-химического воздействия поверхностно-активной среды на породы. Результаты показали возможность разру­шения песчаников прочностью 70-140 МПа со сниженными в 1,8-2,2 раза энергическими затратами.

3. Извлечение и использование метана при разработке угольных пластов. В шахтах Россия ежегодно выделяется в атмосферу 6,0-7,5 млрд.м3 метана, из которых 0,7-0,8 млрд.м3 извлекается дегазационными системами.

Работы института направлены на создание: "эффективных техно­логий дегазации разрушенного и нн разрушенного углеродного массива, включая средства бурения я интенсификации газоотдачи:

- оборудования я способов подготовки я обогащения метановоздушных смесей дегазационных и вентиляционных систем. Использование разработанных в ИГД им, А.А. Скочинского схем пластовой дегазации обеспечивает повышение эффективности в 1,3-2,2 раза;

- оборудования я технологий энергетического и химического ис- пользования метана. Ожидается получение следующих результатов: извлечение и использование метана не менее 40-50 % от его поступ­ления в горшке выработки, снижение газообильности подготовительных и очистных выработок за счет дегазации в 1,5-42 разя. Это обеспечит безопасность работ и создает условия для производительной работы очистных и подготовительных забоев и горной техники, прирост энер­говооруженности шахт за счет использования метана на 20-25%, сни­жение экологического ущерба при переходе на газообразное топливо, снижение выбросов метана в атмосферу на 35-40 % и приблизит угольные предприятия к рентабельности и повысит конкурентоспособность угля.

В настоящее время создаются технологии, средства очистки метановоздушных смесей к поэтому создан рад опытных образцов аппаратов, решающих проблемы повышения концентрации метана, погашения давления в транспортных сетях и использования подготовительных метановоздушных смесей в теплоэнергетических установках и химическом производстве. Наиболее рациональна в настоящее время представляется путь использования каптированного метана в качестве топлива для местных силовых установок (мелых ТЭЦ), генерирующих электрическую энергию и попутно тепло,

В Российской программе использования шахтного метана предус­мотрено создание силовых установок. Шахтные ТЭЦ, оборудованные этими установками, будут питаться там метаном и того качества, который извлекается дегазационными установками через скважины, пробуренные на горных выработках и с поверхности.

В связи со спецификой размещения запасав угля в пределах России, большой продолжительностью инновационного цикла и высокой дотационностью угольная промышленность столкнулась при переходе к рыночной экономике с трудностями как экономического, так и организационно-управленческого характера. Итоги работ угольной промышленности только зa период 1994-1997 гг. показывают, что добыча уг­ля снизилась в сравнении о достигнутым уровнем 1994 г. на 26 млн.т (11,1 %) и составила в 1997 г* 237 млн. т. За указанной период объем добычи даже открытым способом уменьшился на 7 млн.т. Однако видимый прирост добычи угля открытым способом по отрасли в целом за период 1994-1997 гг. (61,6 %) достигнут в основном за счет рез­кого снижения удельного веса подземной добычи угля. С каждым годом снижается производственный потенциал отрасли за счет морального и физического износа горно-транспортного оборудования. На шахтах износ оборудования достигает 78 %, транспортных средств - 72 %. На разрезах износ горно-транспортного оборудования также достигает 75-80 %. Такая тенденция с заменой технологического оборудования предопределяет рост нерентабельней и особо убыточных предприятий.

За период 1993-1996 гг. количество нерентабельных угледобывающих предприятий увеличилось о 13 до 22 %. Из действующих в 1995 г. шахт всего только 16 введены в эксплуатацию после 1970 г. 146 введено до 1970 г.. Только 15 % угледобывающих предприятий достигли в 1995 г. сопоставимых технико-экономических показателей с передовыми зарубежными предприятиями. Около 20 % добычи угля приходится на шахты глубиной отработки более 600 м, 80 % добычи ведется на предприятиях с активным проявлением газодинамических процессов. Необходимо также отметить, что за период 1993-1997 гг. в отрасли выбыло около 78 млн. т. мощностей по угледобыче, а ввод новых мощностей составил всего 27,6 млн.т.

Углубление кризисного состояния в угольной промышленности порождают растущие неплатежи за поставлявшую угольную продукцию.

По состоянию на 01.01.1998 г. задолженность потребителей составила более 7,4 млрд, руб. При атом уровень оплат отгруженной продукции денежными средствами до 19,2 % при минимально необходимом для финан­сового обеспечения деятельности предприятий уровня 40-50 %.Из общей суммы задолженностей долг предприятий энергетики составил 56,2 коксо-химзаводов -7,9 %, прочих потребителей - 35,9 %.

Такая негативная система взаиморасчетов привела к задолженности по зарплате, которая на начало мая 1998 г. в целом до отрасли сос­тавила более 3,5 млрд. руб., или в среднем 5,5 мес.

Ежегодное снижение средств господдержки отрасли при дяаяируе- мвх темпах 15-20 % фактически составило в последние года 30-40 %. Компенсировать такое сокращение объемов господдержки отрасли за счет регулирования цен на угольную продукцию при высоких железно-дорожных тарифах за перевоз угольной продукции, высоких ценах на горнотранспортное оборудование в материала даже при снижении в от­расли издержек производства, оказать невозможное.

Главной целью проводимых в отрасли реформ является создание конкурентоспособных, высокоэффективных угледобывающих предприятий,

обеспечивающих надежное удовлетворение спроса на угольную продукцию

Зарубежный опыт (особенно Германии, Великобритании) реструктуризации угольных шахт, эффективной работы шахт США, Австралии, ЮАР, а также специально выполненные исследования сделали возможным дать обоснованные рекомендации о техническому перевооружению шахт, за­ключающиеся в следующем:

• на перспективных, вновь строящихся, стабильно функционирую­щих шахтах необходимо осуществить переход на способы вскрытия, подготовки и технологические схемы, обеспечивающие наиболее полное ис­пользование технических возможностей комплексно-механизированной технологии очистных работ;

• Создание и применение высокопроизводительного, надежного очистного оборудования с автоматическими системами управления отдельными операциями, для лав длиной 250-250 м, данной выемочных полей до 2,0-2,5 км и суточной нагрузкой 3-10 тыс.т;

- концентрация очистных работ о переходом на технологические схемы «лава-шахта» для шахт производственной мощностью 1,5-2,0 млн. т. в год и «лава-горизонт» или «лава-пласт» для более крупных пред­приятий;

- для отработки отдельных участков пластов на перспективных шахтах, а также на шахтах, обеспечивающих местных потребителей углем, наиболее перспективны коротколавная технология и камерно-столбовая система разработки о использованием техники, применимой на шахтах США и ЮАР;

- повышение эффективности и безопасности отработки крутых плас­тов Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса может быть достигнуто использованием технологии отработки горизонтальными слоями с литой твердеющей закладкой, массового обрушения и гидравлической технологии.

Осуществление эффективной реструктуризации шахтного фонда тре­бует технического перевооружения горно-подготовительных работ, при­званных обеспечить качественную и своевременную подготовку очистного фронта. Для достижения этого требуется оснастить проходческие забои комплектами оборудования, включая более совершенные комбайны средне­го типа, установки для бурения, погрузочные машины, обеспечивающие скоростное проведение выработок по углю и породе сечениями 10-25 кв. м.

Важнейшим направлением технического перевооружения на подзем­ном транспорте является осуществление поточной схемы транспортиро­вания и создание транспортных средств (ленточных конвейеров, приво­дов и т.д.), способных обеспечить бесперебойную работу очистных и подготовительных забоев. На перспективных и стабильно работающих шахтах необходимо осуществить механизацию вспомогательного транспор­та путем широкого внедрения напочвенных, подвесных дорог и других устройств.

На шахтах около 30 % трудоемкости занимают работа на повер­хности, поэтому крайне необходимым является совершенствование тех­нологических процессов и внедрение рекомендаций, разработанных ра­нее научно-исследовательскими и проектными институтами.

Осуществление перечисленных направлений технического перевоору­жения на строящихся перспективных и стабильных действующих шахтах сделает возможным их рентабельную работу и повысит конкурентоспособ­ность добычи угля подземным способом.

В исследованиях Института угля и углехимии СО РАН последнего времени особо подчеркивается, что процесс реформирования угольной отрасли обязательно должен сопровождаться активизацией воздействия научно-технического прогресса, выражающего, в частности; в разработ­ке и внедрении в практику освоения угольных месторождений новых технологий: в создании и формировании банков данных, организован­ных потоков информации путем вхождения в международные информаци­онные компьютерные сети: в разработке систем стандартов и прогрес­сивных нормативов типового проектировании шахт; в создании высоко­производительного и надежного горно-шахтного оборудования и др.

Необходимость активного внедрения научно-технических достиже­ний последнего времени в практику угольной промышленности вполне очевидна, так как не в последнюю очередь и по причине игнорирования этой необходимости отрасль к настоящему времени оказалась отброшен­ной на уровень 70-х годов. Производительность труда при подземном способе добычи в Кузбассе была в 1960-г. - 64,1 т/мес. на одного работающего, в 1887 г. - 58,3 т/мес., в 1991 г. - 41,0 т/мес., и эта тенденция продолжает сохраняться. Кузбасские шахты характери­зуются высокой степенью износа основных фондов из-за несвоевремен­ной реконструкции и малого строительства новых предприятий. Работа по подготовке новых очистных забоев часто вынуждает принимать пал­лиативные решения, которые при дальнейшей работе этих шахт, как оказывается, только увеличивают трудоемкость добычи угля, ухудша­ют безопасность труда, наносят значительный ущерб природной среде.

В конечном итоге шахты, как правило, требуют все возрастающих до­таций из бюджета для обеспечения добычи угля. Поэтому неудивитель­но наличие в Кузбассе группы шахт, имеющих производительность труда менее 25 т/мес., и у которых дотации на добычу угля составляют до 70-80 % от себестоимости.

В нынешней ситуации существенное улучшение качественных и коли­чественных показателей угледобычи и углепереработки в России может обеспечить использование наукоемких технологий.

На сегодшяшний день существует значительное количество техно­логий, имеющих основание быть отнесенными к наукоемким, высоким технологиям, которые с большой эффективностью могут быть применены в угольной промышленности. В Институте угля и углехимии СО РАН, а также в других организациях, к настоящему времени уже разработаны либо разрабатываются наукоемкие технологии практически для каждой стадии освоения угольного месторождения - начиная со стадии проектирования угледобывающих предприятий и заканчивая технологиями пе­реработки отходов угледобычи и полезного использования выработанного пространства. Среди них находятся и технологии, обещающие в случае своей практической реализация получение огромного экономического эффекта - например, такие как добыча и использование пластового метана, и технологии, направленные на обеспечение безопасных усло­вий разработки угольных месторождений.

Так, ежегодно угледобывающие предприятия Кузбасса выбрасывают в атмосферу до 2 млрд.м3 метана, что по воздействию на глобальное потепление климата соответствует выбросам 2835000 т. С02. Это объем, составляющий около 35 % годового потребления Кемеровской областью природного газа. При этом приблизительно 160 млн. м3 метана выводит­ся на поверхность по специальным трубопроводам дегазационных систем при концентрации в смеси до 80 %. Поэтому необходимо активизировать усилия по извлечению и использованию метана угольных месторождений в Кузбассе.

В Институте угля я углехимии СО РАН разработаю модульная горнотехнологическая структура для проектируемых и реконструируемых шахт («модульный шахтоучасток»). Соединение таких шахтоучастков коммуникациями поверхностного или заглубленного типа с общим для них центральным промышленным комплексом позволяет создать крупные угледобывающие комплексы(УДК) – высокорентабильные предприятия новой формации, имеющие основания именоваться шахтами мирового технико-экономического уровня.

Большое число новых наукоемких разработок имеет место при исследовании процессов глубокой переработки угля. Это обстоятель­ство позволяет с достаточным оптимизмом оценивать перспективы раз­вития угольной отрасли в Кузбассе, так как в большой степени именно с обеспечением глубокой переработки угля непосредственно в районе его добычи связываются надежда угольщиков данного региона на выве­дение угольной отрасли из экономического кризиса.

В обширном перечне наукоемких технологий, предлагаемых учены­ми для российской угольной промышленности, заметное место занимают не только новые, недавно разработанные, но и такие, которые были широко известны ранее и даже успешно применялись на практике, но по разным причинам не получили дальнейшего развития. Из данного ряда можно особо выделить такие нетрадиционные способы разработки угольных месторождений, как гидродобыча угля, технология создания и транспортирования водоугольных суспензий, а также подземная гази­фикация углей. Что касается последней, то в Институте угля я углехииии СО РАН разработана научно обоснованная концепция развития технология подземной газификации углей в Кузбассе, доказывающая наличие весьма значительных перспектив для широкого развития этого нетрадиционного способа угольных пластов в данном регионе. Вполне очевидным представляется тот факт, что названные, а также некоторые другие известные ранее технологии, обладают весьма значительным неиспользованным, нераскрытым потенциалом, и поэтому необходимостью сегодня является - в одних случаях - реанимация технологии, в дру­гих - продолжение и развитие исследовательских и практических ра­бот по совершенствованию такой технологии. Например, имеются вес­кие основания утверждать то, что использование гидродобычи при от­работке залегающих в особо сложных горно-геологических условиях угольных пластов Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса может вдохнуть вторую жизнь в угледобычу на этом месторождении, обеспечив получение ценных коксующихся углей при достаточно низкой их себе­стоимости.

Важнейшим элементом новой угольной политики России должно быть создание и развитие в регионах добычи угля на принципах меж­региональной и международной кооперации, на базе новейших техноло­гий глубокой переработки углей энерготехнологических комплексов, обеспечивающих не только потребности внутреннего рынка, но и в значительной степени экспорт электроэнергии и продуктов углехимии в страны Европы и Азии. Для этого необходимо обеспечить:

• на основе новейших технологий подготовки и сжигания угля перевод существующих электростанций на уголь или водо-угольную суспензию и строительство вблизи угледобывающих предприятий новых электростанций, использующих только эти виды топлива;

• поэтапное создание и развитие комплексов по добыче и глубо­кой переработке углей Восточного Кузбасса в высоколиквидные продук­ты, для чего;

• на первом этапе построить модуль "мягкого" пиролиза с выпус­ком выококалорийного, экологически чистого твердого топлива для энергетики, карбюризаторов для металлургии, сорбентов, дизельного топлива, дорожного битума, сырья для производства углеродных воло­кон, композиторов пластмасс; разработать программу освоения и раз­вития этой технологии в Восточном Кузбассе;

• на втором этапе осуществить постепенный переход на новейшие процессы получения заменителей доменного и литейного коксов для металлургии из неспекающихся углей, электроэнергии, бездомных бри­кетов душ коммунальных нужд, строительных материалов из отходов про­изводства;

• на третьем этапе осуществить постепенный переход на произ­водство железа по технологии прямого восстановления железной руды с использованием продуктов углехимии и отходов химической промышлен­ности Кузбасса и одновременным производством дешевой электроэнергии.

Общее состояние минерально-сырьевой базы и различные темпы истощения запасов отдельных марок позволяют рассматривать в качест­ве наиболее реальной перспективы Кузбасса смешение объемов добычи в сторону углей марок Д, ДГ и Г. В связи с этим необходима разра­ботка мероприятий, направленных на создание и развитие комплекса предприятий по добыче и переработке малометаморфизированных углей в облагороженные виды топлива, химическое сырье и электроэнергию,

В области собственно технологии подземной добычи угля в целом, главными направлениями научно-технического прогресса для российских шахт являются коренные улучшения структуры шахтного фонда и состоя­ния горного хозяйства шахт на основе их реконструкции и технологи­ческого перевооружения, совершенствование технологической структуры подземной добычи, развитие комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, в том числе на базе создания нового поколения комплексов машин и оборудования для очистных и подготови­тельных работ, повышения долговечности и надежности горношахтного оборудования.

В период до достижения стабилизации экономической ситуации в России необходимы меры централизованного государственного регули­рования отношений топливно-энергетических отраслей и потребителей энергии. Такие меры должны включать:

• государственное регулирование соотношения цен на уголь, элек­троэнергию, металл, транспортировку;

• выделение дотаций для финансовой поддержки отдельных пред­приятий угольной промышленности;

• создание централизованного фонда инвестиций наиболее неотлож­ных мер по реконструкции и развитию топливно-энергетических отрас­лей и предотвращению распада энергостроительного комплекса;

• повышение управляемости отраслей топливно-энергетического комплекса, его объединений и предприятий;

• создание в ТЭКе интегрированных структур, объединяющих предприятия разных отраслей (угольно-энергетические, углехимические и угольно-метталлургические) для выпуска конечной конкурентоспособной продукции субъектов рынка, охватывающих в совокупности добычу, пе­реработку и реализацию угольной продукции, а также институты рыноч­ной инфраструктуры (банки, страховые и инвестиционные компании), обеспечивающие участие угольных предприятий в межотраслевых финан­совых группах;

• протекционистские мероприятия (ценовая, налоговая и таможен­ная политика) для обеспечения гарантированного государствам минималь­ного объема продаж угля, защищающих производителей угля, в частнос­ти, от опережающего роста железнодорожных тарифов и поддерживающих конкурентоспособность угля на внутреннем топливно-энергетичеоком рынке.

Это обеспечит перевод угольной отрасли из дотационного и убыточ­ного состояния в доходную и прибыльную отрасль, привлечение необхо­димых инвестиций в топливно-энергетический комплекс, реконструкцию смежных отраслей и охрану окружающей среды.