Эколого-экономическая оценка использования твердых углеотходов Восточного Донбасса

Краткое описание

ВВЕДЕНИЕ... 4

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА... 9

1.1. Анализ техногенных нагрузок... 9

1.2. Анализ определения потребительских свойств твердых техногенных отходов угольных шахт... 17

1.3. Направления использования твердых техногенных отходов... 31

1.4. Цель и задачи исследования... 41

ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ... 45

ГЛАВА II. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ РЕСУРСОВ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ... 46

2.1. Анализ направлений экологизации экономики недропользования... 46

2.2. Теоретическое обоснование организации малоотходных технологий на базе использования твердых отходов угольного производства и развитие экологического предпринимательства... 57

2.3. Особенности методологических подходов к эколого-экономической оценке эффективности использования твердых отходов в угольном производстве... 68

ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ... 85

ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И АЛГОРИТМА ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ

ОТХОДОВ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ... 87

3.1. Обоснование критерия и системы показателей для комплексной оценки экономической эффективности использования техногенных ресурсов угольных месторождений... 87

2

3.2. Разработка алгоритма для эколого-экономической оценки конкурентоспособности вариантов использования твердых отходов угольного производства в регионе... 103

3.3. Разработка ЭММ и организационно-экономического механизма выбора наиболее эффективных направлений использования твердых отходов угольных шахт... 113

ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ... 125

ГЛАВА IV. МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЕМ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ... 127

4.1. Обоснование объекта исследования. Определение основных технико-экономических параметров предприятия по переработке твердых углеотходов... 127

4.2. Разработка рекомендаций по эффективному использованию твердых

отходов... 137

4.3. Разработка рекомендаций по совершенствованию механизма управления повышением эффективности использования твердых углеотходов... 154

ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ... 170

ЗАКЛЮЧЕНИЕ... 171

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 173
Введение

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Существующие технологии производства угольной продукции объективно связаны с выходом большого количества твердых отходов. Техногенные месторождения в местах ликвидации угольных предприятий и твердые отходы при производстве угольной продукции занимают обширные площади земель, негативно воздействуют на состояние водных ресурсов, атмосферы. Предприятия угольной отрасли расходуют значительные средства на транспортировку и складирование твердых отходов, платят за их размещение и загрязнение окружающей природной среды, возникающее вследствие вредных выбросов и сбросов в местах размещения терриконов и отвалов.

Переход к преимущественно открытому способу добычи угля и недостаточное внимание новых собственников к комплексному освоению угольных месторождении приводят к тому, что, несмотря на снижение объемов «производства» твердых отходов, обусловленное ликвидацией 180 угольных предприятий, удельные показатели образования и накопления твердых отходов на 1 т угля продолжают увеличиваться: в 1990 г. выход отходов составил 4,2 т, в 2004г. - 7,6 т.

При значительных объемах накопленных в отрасли отходов, их использование в качестве товарной продукции составляет лишь 3%, или 5,6 % годового выхода. Между тем, техногенные месторождения углеотходов содержат массу полезных компонентов, которые с течением времени приобретают все большую промышленную ценность и социально-эколого-экономическую значимость в связи с истощением и ограниченностью первичных ресурсов недр, недостатком инвестиционных средств на природоохранные работы и ростом проблем занятости высвобожденных горняков из-за ликвидации угольных предприятий.

В сложившейся ситуации необходим поиск эколого-экономически обоснованных хозяйственных решений, позволяющих повысить долю

использования твердых углеотходов в рыночном товарообмене и снизить за счет этого экологическую нагрузку в местах развития и ликвидации угледобычи. Принятие таких решений связано с совершенствованием эколого-экономической оценки эффективности использования твердых углеотходов с учетом коммерческих выгод собственников и социально-экологических потребностей населения, проживающего в зоне негативного экологического влияния твердых углеотходов.

Решение данной задачи, в условиях ужесточения экологических требований, приобретает особую значимость для Восточного Донбасса, территория которого нуждается в экологической реабилитации и характеризуется наличием большого количества горящих терриконов и отвалов углеотходов, пригодных по количеству и качеству для промышленного использования.

Цель работы состоит в разработке механизма эколого-экономической оценки эффективности использования твердых углеотходов и выбора наиболее значимых проектов, позволяющих улучшить социально-экологическую обстановку в районах угледобычи и ликвидации угольных шахт за счет снижения негативного влияния на окружающую природную среду и развития малого предпринимательства по производству рентабельной продукции из отходов.

Идея работы заключается в комплексном учете экологических, экономических и социальных факторов, влияющих на эколого-экономическую эффективность использования твердых углеотходов и позволяющих выбрать конкурентоспособные варианты их переработки для создания малых предприятий и производств.

Предмет исследования - методы эколого-экономической и социальной оценки эффективности использования твердых углеотходов.

Объект исследования - предприятия по переработке твердых углеотходов.

Защищаемые научные положения:

1. Для повышения эколого-экономической и социальной устойчивости территорий угледобычи и ликвидации угольных шахт следует использовать потенциальные возможности создания малых предприятий и производств по переработке твердых отходов угольного производства, обеспечивающих получение коммерчески рентабельной продукции, снижение эколого-экономических затрат и решение социальных вопросов занятости.

2. Формирование методического подхода к эколого-экономической оценке использования твердых отходов угольного производства необходимо осуществлять на основе обобщающего интегрального критерия социально-эколого-экономической конкурентоспособности проектов и бизнес-планов, позволяющего учитывать и соизмерять эколого-экономические и социальные эффекты и затраты.

3. Эколого-экономическую оценку эффективности переработки твердых углеотходов в районах угледобычи и ликвидации угольных предприятий рекомендуется проводить на основе разработанной экономико-математической модели, представленной целевой функцией минимизации эколого-экономических затрат и платежей за загрязнение на единицу товарной продукции из углеотходов с соответствующими ограничениями.

4. Механизм выбора социально-эколого-экономически эффективных вариантов использования твердых углеотходов должен базироваться на предложенном алгоритме, позволяющем с учетом соблюдения интересов предпринимателей и населения повысить долю вовлечения в рыночный товарооборот рентабельной продукции из углеотходов и снизить нагрузку на окружающую природную среду.

Новизна исследования состоит в следующем:

- предложена систематизация факторов, влияющих на эколого-экономическую эффективность использования твердых углеотходов для

6

определения их конкурентной значимости на основе интегрального критерия, включающего экспертные оценки и сопоставление фактических эффектов и эколого-экономических затрат на произведенную из углеотходов продукцию;

- разработана экономико-математическая модель, позволяющая в условиях дефицита инвестиционных средств выявлять наиболее эколого-экономически эффективные проекты переработки и использования твердых углеотходов;

- сформирован алгоритм механизма выбора социально-экологически и экономически значимых вариантов переработки углеотходов, отличающийся возможностью определения очередности их инвестирования, для разработки экологических программ использования вторичных ресурсов на базе развития малого горного предпринимательства.

Обоснованность и достоверность научных положений, результатов и выводов подтверждаются: соответствием методических положений объективным экономическим рыночным законам; представительным объемом проанализированной статистической информации; корректным применением методов статистического анализа, экономико-математического моделирования, положительными результатами апробации предложенного подхода на малых предприятиях по переработке твердых углеотходов Восточного Донбасса.

Научное значение работы состоит в формировании методического подхода к выбору вариантов использования техногенных углеотходов на основе предложенного критерия социально-эколого-экономической конкурентоспособности рассматриваемых проектов и оценки эффективности их реализации для социально-экологической реабилитации территорий в районах угледобычи и ликвидации шахт.

1 Практическое значение работы заключается в создании и

использовании разработанного механизма, позволяющего выбрать

наиболее эффективные варианты использования техногенных ресурсов с улучшением социально-экологической ситуации, созданием новых малых предприятий и производств по переработке углеотходов в районах действующих и ликвидированных угольных предприятий Восточного Донбасса.

Реализация выводов и рекомендаций. Полученные выводы и результаты использованы Управлением Федеральной службы по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзор) по Ростовской области при разработке муниципальных программ развития малого предпринимательства на базе переработки техногенных месторождений твердых углеотходов.

Методические рекомендации по эколого-экономической оценке эффективности проектов переработки твердых углеотходов приняты к внедрению МЭП ООО «Энергоаэра».

Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались на 54-й Региональной научно-практической конференции, г. Шахты, 2005 г.; Первой Международной научно-практической конференции «Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики», г. Тула, 2004 г.; Научном симпозиуме «Неделя горняка - 2004», г. Москва; VIII Всероссийской научно-практической конференции «Экономика. Управление. Финансы», г. Тула , 2005 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 10 статей.

Автор благодарит коллектив кафедры «Экономика природопользования» Московского государственного горного университета за поддержку и помощь, оказанную при выполнении работы.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ

ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА

1.1. Анализ техногенных нагрузок

Осуществляемая с 1993 г. программа реструктуризации угольной промышленности России, направленная на преобразование ее в высокопроизводительную и устойчиво функционирующую отрасль в условиях рыночных отношений, неразрывно связана с закрытием особо убыточных и нерентабельных шахт и разрезов практически во всех угледобывающих регионах страны [3,5].

За период реструктуризации (1993-2004 г.г.) прекратили добычу угля и в настоящее время находятся в различной стадии ликвидации 175 шахт и 12 разрезов, из них 168 завершили основные технические работы по ликвидации. Предусматривается прекратить добычу еще на 17 шахтах, а на 20-ти завершить основные технические работы по их ликвидации [28].

В 2003 г. в отрасли эксплуатировалось 239 угледобывающих предприятий, которые оказывали негативное воздействие на состояние экологической обстановки в угледобывающих регионах Российской Федерации.

Однако, в связи с сокращением объёмов добычи угля в 2003 г. по сравнению с 2001 г. (на 0,07%), уровень этого воздействия также снизился, что обусловило сохранение достигнутых удельных величин вредного экологического воздействия.

В 2003 г. произошли изменения в структуре некоторых Акционерных Обществ и Угольных Компаний, обусловленные выходом из их состава или присоединением ряда предприятий (шахт, разрезов, ОФ). Это сказалось определённым образом на корректности сравнения показателей воздействия угольных организаций на окружающую природную среду и природоохранных затрат за 2001 г. и 2003 г. по данным АО и УК.

Из общего объёма добычи в 2003 г. на долю угледобывающих предприятий Печорского бассейна приходится 13,57 млн.т (4,92%), Донецкого - 6,94 млн.т (2,52%), Кузнецкого - 143,36 млн.т (52%), Канско-Ачинского - 37,6 млн.т (13,64%).

Прирост добычи угля достигнут по Печорскому угольному бассейну -+0,5 млн.т, Кузнецкому - +12,11 млн.т, Канско-Ачинскому - +3,89 млн.т.

Снижение добычи угля по сравнению с 2002 г. отмечалось только на угледобывающих предприятиях Донецкого угольного бассейна - на 1,5 млн.т.[48].

В 2003 г. подземным способом добыто 94,1 млн.т, что составляет 107,42% от уровня 2002г. Доля подземного способа в общем объёме добычи угля составила 34,14%.

В 2003 г. на предприятиях отрасли образовалось 679,0 млн. м3 пород, в том числе 656,4 млн. м3 вскрышных (вмещающих) пород и 22,6 млн. м3 отходов обогащения. По сравнению с 2002 г. общий объём отходов увеличился на 38,5 млн.м3 (6,0%), в том числе за счёт вскрышных и вмещающих пород - на 29,3 млн.м3 (4,7%) и объёма отходов обогащения на -9,2 млн.м3 (68,6%).

Динамика изменения добычи угля и показателей ее влияния на окружающую природную среду представлена на рис. 1.1.1.

% 220

200 180 -160-140-

ч V ¦М- ¦*- -&¦ -¦

1 jet

/

1 -к- -А

100-80-60-4П - =*=

•- -•— -¦- -•- —•

-¦- -¦- -¦- -¦- -¦-

•Добыча

•Вредные выбросы •Вода •Земля

О) О)

ел tj) ch

G) О) О)

§ § § g Голы

см см см см I оды

Рисунок 1.1.1.- Показатели воздействия добычи угля на ОПС.

10

Глубина и степень опасности негативного воздействия на окружающую природную среду, происходящих под влиянием этих факторов, обусловлены уже сложившимися сочетаниями природных и технологических условий, имеют специфические свойства и поэтому различаются по угольным регионам, бассейнам, горно-промышленным районам, отдельным предприятиям и носят индивидуальный характер при ликвидации нерентабельных шахт.

Так, в общем объеме выбросов в атмосферу, газообразные вещества составили 608,2 тыс.т (90,1%), твердые - 67,1 тыс.т (9,9%). Характерными составляющими газообразных выбросов в атмосферу были: оксид углерода (7,5%), оксид азота (0,7%), диоксид серы (3,9%).

Наибольший объем выбросов вредных веществ отмечен в Печорском (39,5%) и Кузнецком (55,3%) бассейнах [35].

Из общего выброса углеводородов в атмосферу 33,8% приходится на АО «Воркутауголь» (главным образом за счет выбросов метана).

Наибольший объем сброса загрязненных вод (178,8 млн. куб.м) пришелся на Кузнецкий бассейн (доля его в общеотраслевом показателе составила 43,9%). К числу наиболее крупных загрязнителей по объему загрязненной воды отнесены: ОАО «Кузбассуголь» - 63,6 млн.куб.м; АО «Ростовуголь» - 36,1 млн.куб.м; АО «Дальвостуголь» - 32,0 млн.куб.м.

Количество техногенных отходов постоянно возрастает, а их использование и переработка ведутся крайне медленными темпами и, как минимум, на порядок отстают от темпов их накопления

Негативные экологические последствия ликвидации нерентабельных предприятий отражаются не только на окружающей природной среде, но и на социально-экономических показателях. Воздействие на социальные параметры выражается в ухудшении показателей качества жизни населения, проживающего в зоне активного процесса закрытия угольных предприятий, что связано со снижением качества состояния атмосферного воздуха, питьевой воды, продуктов питания,

11

снижением урожайности сельскохозяйственных культур, увеличением заболеваемости и, в конечном итоге, сокращением продолжительности жизни.

Реформирование угольной отрасли в российской части Донбасса обусловило ликвидацию особо убыточных и части нерентабельных шахт, как в углепромышленных зонах, так и в регионе Восточного Донбасса в целом, и оказало негативное влияние на показатели, характеризующие состояние окружающей среды.

В Восточном Донбассе за период с 1993 по 2004г.г. ликвидировано более 40 угольных шахт [28]. Закладка новых мощностей не производилась в течение 10 лет. В настоящее время на его территории имеется 338 отвалов, общее количество твердых отходов в которых составляет 347 млн.т. Площадь с нарушенным в результате ведения горных работ ландшафтом составляет 1180 км2.

В настоящее время в стадии ликвидации находятся две угольные компании Восточного Донбасса - ОАО «Ростовуголь» и ОАО «Шахтуголь», в ведении которых около 200 породных отвалов, расположенных на территории 9 городов и районов Ростовской области.

Из представленной по региону структуры следует, что по количеству закрытых шахт наиболее масштабные ликвидационные работы были осуществлены в Шахтинской углепромышленной зоне. Шахтные поля закрытых предприятий либо имеют общие границы, либо примыкают к действующим шахтам.

Ликвидируемые и ликвидированные шахты характеризуются различными условиями по газовой обстановке, обводненности, отличаются литологией, физическим состоянием и свойствами вмещающего породного массива и другими факторами. Из 45-ти шахт 38 ликвидируются способом полного затопления, три (шахты им.Артема, «Глубокая», «Антрацит») -частичного затопления; четыре предприятия (шахты «Октябрьская», «Степановская», №40, «Зверевская-Восточная») - законсервированы.

12

Вскрывающие выработки закрытых шахт заполнены породой, а их устья -забетонированы.

Влияние ликвидированных шахт на окружающую среду региона в основном выражается в деформации земной поверхности, нарушении режима и состава подземных и поверхностных вод, загрязнении почвенно-растительного слоя и атмосферного воздуха. Анализ складывающейся ситуации в связи с массовым закрытием особо убыточных и нерентабельных предприятий свидетельствует о неоднозначности влияния этого процесса на экологическое состояние как в зоне непосредственного воздействия каждого из этих предприятий, так и в угольном регионе или бассейне в целом [23,15,46].

С одной стороны, с остановкой горных работ прекращается функционирование целого ряда технологических процессов, оказывающих негативное влияние на окружающую природную среду:

- непрерывный выброс в атмосферу с вентиляционным потоком большого количества загрязняющих веществ (тонкодисперсной угольно-породной пыли, метана и других углеводородов, углекислого газа, сероводорода и других газов);

- откачка на поверхность и сброс в природные водоемы шахтных вод, имеющих повышенную минерализацию, иногда высокое содержание железа и кислую реакцию (рН от 6,5 до 2-2,5), загрязненных взвешенными веществами, нефтепродуктами, фенолами, бактериальными примесями;

- выдача на поверхность склонной к самовозгоранию породной массы и размещение ее на терриконах или плоских породных отвалах;

- изъятие из землепользования и нарушение новых участков земель (часто сельскохозяйственного или лесохозяйственного назначения);

- подъем на поверхность угля и все последующие операции по его выгрузке-погрузке, транспортировке, хранению в открытых угольных складах, обогащению и переработке;

- ряд вспомогательных технологических процессов и производств, без

13

которых невозможно ведение подготовительных и добычных работ в шахте.

Все это приводит к снижению постоянной экологической нагрузки на ОПС.

С другой стороны, ликвидация угледобывающих предприятий сопровождается проявлением вредного влияния на окружающую природную среду (ОПС) и негативными экологическими последствиями. Основные факторы негативного воздействия на окружающую природную среду ликвидируемых предприятий представлены в табл. 1.1.1.

14

Таблица 1.1.1. Основные факторы негативного воздействия на окружающую природную среду ликвидируемых угольных шахт

Факторы негативного воздействия на окружающую природную среду ликвидируемых предприятий Объекты ОПС Социально-эколого-экономические последствия ликвидации угледобывающих предприятий Проявления экологического воздействия на ОПС

1 2 3 4

1. Прекращение производственной деятельности закрываемых угольных шахт Природный ландшафт Экологический - ухудшение общей экологической ситуации в районе закрываемой шахты. Экономический - затраты на снос зданий и сооружений, ликвидацию коммуникаций, рекультивацию территории, восстановление природного ландшафта. Образование техногенного ландшафта, выведенные из эксплуатации и неиспользуемые промплощадки, подъездные железнодорожные пути, технологические автодороги, ЛЭП, линии связи, трубопроводы, производственные здания и сооружения.

2. Затопление горных выработок и выработанного пространства шахт Подземные воды Экологический - загрязнение подземных вод, которые могут быть использованы в будущем в народнохозяйственных целях. Социальный - ухудшение качества питьевой воды подземных водозаборов. Экономический - затраты на доочистку питьевой воды, поиск и освоение новых источников хозяйственно-питьевого водоснабжения. Проникновение в водоносные горизонты шахтных вод, загрязненных минеральными солями, нефтепродуктами, фенолами, железом, микроэлементами, бактериями и микроорганизмами, загрязнение подземных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Поверхностные воды Экологический - ухудшение качества воды в природных водоемах и водотоках хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения. Социальный - ухудшение качества питьевой воды из поверхностных водозаборов. Экономический - затраты на очистку изливающихся шахтных вод, доочистку питьевой воды из поверхностных водозаборов. Изливы шахтных вод, загрязненных минеральными солями, нефтепродуктами, фенолами, железом, микроэлементами, бактериями и микроорганизмами, на поверхность, загрязнение природных водотоков и водоемов при их сбросе, подавление флоры и фауны, снижение рыбохозяйственной ценности водотоков и водоемов.

Продолжение таблицы 1.1.1.

1 2 3 4

Земная поверхность Экологический - ухудшение ландшафта и общей экологической ситуации. Социальный - ухудшение жизненных условий, снижение урожайности сельскохозяйственных культур, гибель лесов. Экономический - затраты на ремонт и снос промышленных и гражданских объектов, засыпку прогибов, просадок, провалов, планировку и рекультивацию нарушенных территорий. Сдвижение земной поверхности, образование прогибов, просадок, провалов, разрушение зданий и сооружений, дорог, трубопроводов, ЛЭП и линий связи и других объектов, подтопление и заболачивание подработанной территории.

Атмосферный воздух Экологический - загрязнение атмосферного воздуха, воздействие на озоновый слой и создание парникового эффекта. Социальный - угроза взрывов и отравления населения, неблагоприятное влияние на здоровье людей. Экономический - затраты на организацию мониторинга и проведение профилактических мероприятий. Вытеснение газа-метана из угольного массива, затапливаемых горных выработок и выработанного пространства, выход метана на поверхность, скопление в колодцах, подвалах производственных и жилых зданий и помещений.

3. Накопители отходов (породные отвалы, открытые угольные склады, шламо- и ило-накопители, отстойники и техногенные водоемы) Ландшафт. Земельные ресурсы Экологический - ухудшение общей экологической ситуации. Экономический - затраты на разборку и ликвидацию накопителей, рекультивацию занимаемой ими и окружающей территории. Ухудшение ландшафта, непригодность занимаемой и близлежащей территории к народнохозяйственному использованию.

1.2. Анализ определения потребительских свойств твердых техногенных отходов угольных шахт

При устойчивом росте объемов мировой добычи полезных ископаемых только 10% сырья, извлекаемого из недр планеты, превращается в готовую продукцию, а остальные 90% идут в отходы, загрязняющие ОПС. В то же время значительная часть накопленных и продолжающих накапливаться отходов может быть использована для получения разнообразной продукции для различных отраслей промышленности. Сейчас уже не возникает сомнений в том, что отходы добывающей промышленности представляют один из видов ресурсов земных недр - техногенные ресурсы, которые со временем приобретают все большую промышленную ценность [56,63]. Кардинальным решением проблемы рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей природной среды от загрязнения является широкое внедрение принципов малоотходных и ресурсосберегающих технологий. Среди основных задач, решаемых в рамках этих принципов, важное значение имеют задачи комплексного освоения недр, включающие и рациональное освоение природных месторождений полезных ископаемых и техногенных ресурсов.

Ликвидация ущерба, нанесенного окружающей природной среде в период деятельности предприятий и устранение или нейтрализация неблагоприятных экологических последствий, возникающих при их закрытии, требуют огромных материальных затрат, которыми сегодня в достаточном объеме не располагают не только угольные компании и угледобывающие регионы, но и государство в целом. Для решения этой сложной проблемы требуется научно-обоснованная проработка эколого-экономических направлений реабилитации углепромышленных зон с учетом реально складывающейся экономики угольной отрасли. При этом ряд задач по локализации и нейтрализации вредного влияния, возникающего при

17

Список литературы