Темы диссертаций по экономике » Экономика природопользования и охраны окружающей среды

Эколого-экономическое обоснование технологических решений при открытой разработке пологих угольных месторождений тема диссертации по экономике, полный текст автореферата



Автореферат



Ученая степень кандидат экономических наук
Автор Щадов, Михаил Иванович
Место защиты Москва
Год 1994
Шифр ВАК РФ 08.00.19

Автореферат диссертации по теме "Эколого-экономическое обоснование технологических решений при открытой разработке пологих угольных месторождений"

Г'Г 0 Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

АИМос^ЗЬский государственный горный университет

На правах рукописи ЩАДОВ Михаил Иванович

УДК 622:502.7(043.3)

ЭК0Л0Г0 - ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ ПОЛОГИХ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 08.00.19 Ч Экономика природопользования и охраны окружающей среды

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва 1994

Работа выпонена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель докт. техн. наук, проф. ХАРЧЕНКО В. А.

Научный консультант докт. техн. наук, проф. ИСТОМИН В. В.

Официальные оппоненты: докт. экон. наук ГУМИЛЕВСКИЙ А. С., канд. экон. наук КАПЛУНОВ Ю. В.

Ведущее предприятие Ч Центральный научно-исследовательский институт экономики и информации в угольной промышленности (ЦНИИЭИуголь).

1994 г.

Защита диссертации состоится л

в-^'Г^час. на заседании специализированного совета К-053.12.06 в Московском государственном горном университете.

Отзывы в двух экземплярах просим направлять по адресу. 117935, ГСП, Москва, В-49, Ленинский пр., 6, МГГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан л ^Г1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. экон. наук, доц. СОКОЛОВСКАЯ М. Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа Топливно-энергетические ресурс" являются одной из важнейших составляющих экономики России, их состояние и использование, в той числе угольных месторождений, во многом определяет перспективы дальнейшего функционирования отечественной промышленности. В то же время использование этих ресурсов, я;в частности,открытая разработка угольных месторождений, связаны с повышенк м антропогенным воздействием на окружающую среду.' Это воздействие определяется большими объемами отчуждении земель, загрязнения воздушного и водного бассейнов, что является, в свою очередь, мощным фактором отрицательного воздействия на флору и фауну за пределами земельного отвода угольного разреза.

Многие угольные месторождения, особенно восточных регионов, в основном представлены свитами пластов пологого, падения. Часть из них расположена в природоохранной зоне о. Байкал, вблизи крупных городов и т. п. К экологической безопасности тт. промышленного освоения, естественно, предъявляется повышенные'требования.

В настоящее время их разработка связана, как правило, с повышенной антропогенной нагрузкой на окружающую среду, так-как Тегнологические решения характеризуется большими объемами внешнего отвалообразования, крупномасштабными массовыми взрывами, широким применением автотранспорта, наличием пылящих поверхностей больших размеров - и т.д. Таким . технологическим решениям способствуют применяемые критерии . и механизм эколого-экономи-ческой оценки, которые в недостаточной степени отражают экологические последствия производственной деятельности.

Поэтому эколого-экономическое обоснование технологических решений при открытой.разработке пологих угольных месторождений, базирующееся на новом подходе к оценкам этих решений, является актуальной научной задачей.

Цель работы - разработка механизма эколого-экономического обоснования выбора технологических решений при открытой разработке пологих угольных месторождений, комплексно обеспечивающих снижение антропогенного воздействия на окружающую среду и высокие технико-экономические результаты деятельности горного предприятия.

Идея работы заключается в многокритериальном подходе к формированию .и оценке вариантов технологических решения при разработке месторождений.

Научные положения, разработанные лично соискателем. новизна;

1. Эколого-экономическую оценку технологических решений при освоении недр с цэл1ю комплексного учета поноты использования всех видов ресурсов, современных требований к экологической безопасности и технике-экономических показателей открытых горных работ необходимо осуществлять на базе многокритериальной оценки групп технологических, экологических и экономических факторов.

2. Формирование альтернативных вариантов технологических решений при открытой разработке пологих угольных месторождений, . снижающих антропогенную нагрузку, необходимо осуществлять с помощью установленных закономерностей изменения экологических и технико-экономических факторов.

3. Для выбора лучшего из альтернативных технологических решений следует использовать разработанный механизм многокритериальной эколого-экономической оценки, включающий отбор экспертами экологических, зког-мических и технологических критериев и определение их значимости, расчет значений критериев по периодам эксплуатации, расчет ' функций ценности альтернатив и их степени близости к "идеальному" варианту, ранжировку альтернатив на основе построения и преобразования матриц индексов согласия и несогласия, выбор наилучшей альтернативы на основе анализа результат тов, полученных различными методами.

Значение работы. Научное значение работы заключается в установлении закономерностей изменения экологических факторов и разработке методики многс :ритериалъвой эколого-экономической оценки альтернативных технологических решений при открытой разработке свит пологих угольных пластов. \

фактическое значение работы состоит в том, что выбранные с использованием механизма эколого-экономической оценки технологические решения позволяют сократи объемы отчуждения природных ресурсов и загрязнения окружающей среды.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

ретроспективным анализом экологических, технологических и экономике .г:их аспектов работы угольных разрезов Восточной Сибири;

применением методов математического моделирования при изучении динамики экологических факторов;

сравнительным сопоставлением отдельных методов эколого-акономической оценки;

комплексным использованием методов теории принятия решений; полученными результатами и их проектной апробацией. Реализация выводов и рекомендаций работы. Разработанный механизм эколого-экономической оценки при В1йоре технологических решений предложен для внедрения на разрезе Тутнуйский АО "Востси1 уголь". Экономический аффект- от реализации технологических решений определяется увеличением прибыли в среднем на 2,17. за рассматриваемый пятнадцатилетний период.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научных конференциях "Экологические проблемы горного производства", "Новая техника и технология открытых горных работ" (Шсква, 1993 и 1994 гг.).

Публикации. По результатам выпоненных исследований опуСп ковано 3 работа

Объем и структура диссертации. Диссергациошгзя работа состоит из введения, четырех глав и заквчешет, кзкэкэккнх на 152. страницах мапинописного текста, содержит 26 рисунков, 46 таблиц и список источников из 62 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Развитие угольной промышленности, особенно открытого способа разработки, во многом одаривается нэ только нехваткой инвестиций, но и тяжалой экологической обстановкой в регионах. Это относится и к освоении крупкой сырьевой топливно-энергетической базы страны - угольных месторождений восточных регионов, в основном представленных свитами сосредоточенных и рассредоточенных пологих угольных пластов. Это относится и к Восточной Сибири, где многие угольные предприятия расположены в районе, о. Байкал. Это определяет жесткие требования к экологической безопасности их работы, необходимость сохранения и восстановления экосистемы озера и его бассейна.

Принятые технологические решения при разработка свит пологих пластов характеризуются большими объемами внешнего отвалообраго-

вания, разбросанностью работ, широта иримзнангаи автотранспорта, что предопределяет, в своп очередь, высокие землеемкость разработки (16 га/мдн. г и более) в о баемы выбросов вредных вещэств (50 тыс. т/год и более) и т.д.

Слабая работа над созданием и внедрением природоохранных теологических решений во многой связана с тем, что существующие критерии и методы эколого-экономической оценки не поностью и не всегда адекватно отражал? экологические последствия открытой разработки месторождений. Поэтому на современном этапе весьма актуальна научная задача эколого-экономического обоснования технологических решений, базирующиеся на комплексной учете экологических, экономических и технологических факторов.

За последнее время разработка-методов эколого-зкономического обоснования решений практически вылилась в самостоятельное научное направление экономики природопользования. Количество научных работ этого направления (даяэ только для горной промышленности) велико и постоянно растет.

Вопросам эколого-зкономической оценки природоохранных мероприятий и технологий горного производства посвящены труды и И. Агошкова, В. а Тжзвского, К. Е Трубецкого, Е А. Архипова,. А. С. Астахова, Л. А. Барского, К. Г. Гофмана, А. Е Колосова, А. П. Красавина, Е. Е Панфилова, Ы. Е. Певзнера, И. А. Ревааова, НА.Харченко, А. Е Хохрякова, Е Е Чаплыгина и других ученых.

Существуйте методы эколого-зкономического обоснования могут быть разбиты на три группы: комплексная экономическая оценка с учетом экологических последствий; комплексная экологическая оценка; экономическая оценка с учетом ограничений по экологическим факторам.

Наиболее распространен первый путь, закрепленный в ряде инструктивных межотраслевых и отраслевых методик, в которых ущерб от воздействия на окружаюпуи среду выражается затратами двух видов: на предупреждение воздействия загрязненной среды на реципиентов, на ликвидацию последствий от загрязнения.

Развитие иетодов эколого-экономической оценки''на основе введения в показатель эффективности денежной оценки ущерба окружающей среде является судествеяным вкладом в экономическую науку. Однако сегодня эти методы нуждатся в корректировке, уточнении.

Это связано:

с невысокой достоверностью, так как они основаны на оценке ущзрба сначала в натуральных показателях, что требует санитарных и медико-биологических исследований, дифференцированных по видам ущерба, весьма трудоемких и сложных, а используемые косвенные методы оценки натурального уцэрба (элиминирования факторов, эмпирический, комбинированный) даст обычно еще менее точные результаты;

с динамическим характером ущэрба, взаимосвязи ущэрба по отдельным элементам среды друг от друга, функционирования других объектов и социально-экономической обстановки в регионе;

с недостаточной обоснованностью и иногда расплывчатостью удельных стоимостных коэффициентов (например, платы и птрафов за выбросы, стоимости отчуядаемых ресурсов и др.), "которые зависят от экономики предприятия, отрасли и региона, потребности в продукции;

с развитием инфляционных процессов в переходный период, ког да любая экономическая оценка становится условной, быстро устаревает и г'уддается и постоянном пересмотре.

Из-за условности и невысокой точности расчета окологичэсетгс* ущэрба окруяакцей среде ряд исследователей и организаций при оценке эффективности техники и технологии горных работ предлагают использовать общэпринятш экономические показатели, а оценку экологических последствий включать в ограничения, то есть рассматривать только мероприятия, где экологический ущэрб по отдельным реципиентам и составляющим окружающэй среды не превышает допустимый.

1&тод оценки вариантов по экологическим показателям имеет ряд недостатков, супрственно сокращающее область его применения:

динамический характер нормативов, зависимость их от структуры региона, экологических", социальных и экономических условий, что требует систематического пересмотра нормативов, их показателей;

сложность научного обоснования нормативов, нормируемость не всех показателей.

Для открытых работ очень важны показатели землепользования, что дожно находить свое отражение в критериях оценки. Крода того, даже при совладении экологических ограничений варианты могут супрственно различаться по экологическим показателям.

Невысокая степень точности и достоверности оценки экологического ущэрба и недостатки других подходов требуют совергакство-

валил иэтодов аколого-экоксмического обоснования технологических решений. сСоэ обоснование дожно быть комплексный, что определяет его задачу как типично многокритериальную.

Недостаточность и ограниченность методов, основанных на сведении многокритериальных задач к однокритериальньм, привело к созданию в рамках теории выбора и принятия решений специальных методов, которые могут Сыть подразделены на две большие группы: количественныэ и теоретико-множественные. Кроме того, используются и их различные комбинации. Особенностью новых подходов к принятию решений по многий критериям является широкое использование экспертов а лиц,. принимающих решение (Я1Р), не только в процессе формирования альтернатив и их экспертной оценки, но и на большинстве этапов принятия решений.

Разработанная в диссертации методика комплексного эколо-го-экономического обоснования технологических решений включает оценку вариантов всеми известными методами, в том числе и многокритериальной оптимизации, и затем выбор лучшего варианта на основании анализа результатов решений различными методами. Таким образом, методика не исключает использования известных методов эко-лого-экономической оценки, а допоняет их.

Цолио выделить три основных этапа комплексной оценки; подготовительный (А); оценки вариантов различными методами (Б); выбора лучпего варианта то комплексу методов (В).

Подготовительный этап включает следующие шаги: выбор методов оценю! и определение их предпочтений (АО, отбор критериев и определение их значимости (А;), расчет показателей (критериев оценки) различных альтернатив и их нормирование (Аз).

Первоначально (ш; Х А*) эксперты знакомятся со всей совокупностью известных методов (как традиционных, так и новых), им предлагается высказать свои предпочтений, для чего по десятибальной шкале оценивается целесообразность использования того или иного метода. Полученные оценки позволяют определить предпочтительность штода, его вес (по шка/й 0,1).

Далее (ваг А2) составляется полный перечень возможных критериев, которые подразделяются на 3 группы; технические (технологические), экономические, экологические. Эксперты первоначально по десятибальной поле оценивают значимость группы критериев в це-

дзм, а затем отдогьяшс. критериев внутри группы, что является основой для определения значимости (веса)' каждого критерия.

Если -бальная оценка t -й группы критериев Л -м экспертом и Ri.3 ~ оценка L -го критерия экспертом внутри определяемой группы, итоговый вес критерия:

2. Res Rcp WL=^--fЧ CD

Первый сомножитель представляет вес определенной группы критериев, второй - вес критерия внутри группы.

В завершение подготовительного этапа (шаг А}) рассчитываются ^специалистами (экологами, экономистами, технологами) для рассматриваемы:: вариантов ' решений значения критериев'. Так как размерность критериев обычно разная, они нормируются, после чего эначе- . ния всех критериев будут находиться в диапазоне от 0 до 1.

Этап оценки вариантов включает расчет значений критериев при испотэованш количественных методов оценки и ранжировку вариантов при использовании теоретико-множественных методов. Наряду с известными методами зколого-экономической оценки, следует использовать методы многокритериальной оптимизации: функцию ценности альтернатив, методы целевого программирования и метод "Электра". Таким образом, оценочный этап, в допонение к известным методам, включает следующее шаги: расчет функций ценности альтернатив (Б); ранжировку вариантов с использованием методов, целевого программирования ("идеальной точки") (Б^); ранжировку альтернатив методом "Электра" (Вз).

Бi . Полезность (ценность) каждого j -го варианта-

где ^ - вес 1 -го критерия; К^ - его нормированное значение для ^ -й альтернативы.

Б^. При использовании методов целевого программирования пер-

воначально (шаг ) определяются параметры "идеальной точки" -желаемые значения критериев К ,. Они устанавливаются экспертами, принимаются из мирового опыта иди наилучшие значения критериев по всем вариантам. Далее (шаг В^ определятся отклонения по каждому критерию от его наилучшего значения по всем вариантам.

Затем последовательно (наги 2}I Бг) определяются по вариантам (с учетом весов критериев) максимальные отклонения, суммы модулей отклонений и евклидово расстояние:

у^СкГр^ко^ .

В 5'. Цри использовании метода "Электра" строятся матрицы индексов согласия ( даг.Вз) и несогласия (ваг

Индекс согласия С представляет собой суммарный вес критериев, по которым вариант ( ^ ) превосходит вариант (^ -1 ), то есть С= Х - относительный вес критериев, по которым вари-

анту превосходит вариант]ИВДеке несогласия с) рассчитывается по тем критериям, где вариант 3 хуже варианта^-Л , показывая максимальную относительную разницу (с учетом веса значений критериев, по которым вариант^ хуже варианта ):

> - шах У^ _ Х '

Далеа (шаг Бц) экспертами (ПР) задаются пороговые значения индексов согласия Ргр и несогласия и (шаг Б0 корректируются матрицы индексов согласия'и несогласия. В них оставляют только элементы, соответствующие (лежащие в предела^) пороговым значении Ргр и),Гр (т.е. С > Ргр; d < На основании полученных матриц строится (шаг В},;) граф доминирования вариантов. Вариант 4 считается доминирующим над вариантом , .если Сца > РГр,

Затем (ваг Б56) производится упорядочение графа на основе последовательного решения известной в теории графов задачи "О лидере" и выделение ядра графа. Если гр<5Годержит циклы или несвязанные вершины (не является конечным ориентированным), то уменьшают порог сравнимости и т.д. ПЬги Ви г Баь повторяются до тех пор, пока не произведено поное упорядочение альтернатив или выбрана лучшая иэ них.

Различными методами могут быть получены разные ранжировки вариантов в том числе разные лучше варианты. Упорядочение альтернатив, оценка которых получена различными методами, осуществляется на основании определения ранга альтернативы с учетом значимости метода оценки либо на основе построения обобщенной матрицы предпочтения альтернатив и ее преобразования.

Обычно решаемые задачи носят динамический характер, фи использовании экономических критериев все показатели (затраты, доходы, инвестиции и др.) приводятся к одному моменту оценки и определяется их интегральное (за весь рассматриваемый период) значение. фи использовании комплекса разнородных критериев подобный прием невозможен. Поэтому следует выделить базовые периоды (го-, да), для которых устанавливать лучший вариант и производить их ранжирование. Если в разные периоды времени лучшие варианты различны и невозможно получение компромиссного варианта, окончательное решение дожно приниматься или экспертами, или на основании определения обобщенного ранга альтернативы с учетом значимости (веса) периода и метода оценки: .

Для выделения основных критериев оценки решений и определения их количественных значений необходимо исследовать основные формирующие их факторы. Анализ показал, что основные факторы, определяющие эколого-экономическую оценку результатов разработки свит пологих пластов, зависят от технологических решений, возможные варианты которых различаются технологическими схемами раара-ботки тощ вскрышных пород над отдельными'угольными пластами и порядком отработки пластов. Рассматриваемые факторы изменяются в

пространства и времени. Изучение их динамики, тенденций,, сравнение результатов целесообразно выпонить аналитическим методом на примере типового для условий Восточной Сибири угольного месторождения, представленного двумя пологими угольными пластами мощностью 6-10 и с иеждупластьеи мощностью 40-80 м.

Аналитическое исследование факторов выпонено для трех опорных вариантов технологических решений. Варианты характеризуются началом разработки месторождения с выходов нижнего, верхнего или одновременно, обоих пластов, частичной отработкой пород между-пластья мощностью 30-35 м по бестранспортной технологии и переме-шэннеи остальной вскрыши, в основном автотранспортом, во внутренние (в том числе временные) или внешние отвалы.

Доход разреза, при прочих равных условиях (цены, потребности и т. д.), определяется, в основном, объемами добычи угля и его качеством. Затраты же, связанные непосредственно с добычей угля, зависят от объемов разрабатываемой горной массы и удельных затрат на ее выемку. Поэтому было выпонено исследование режима горных работ с использованием аналитических моделей типового месторождения и развития горных работ. Результаты исследования показывают, что при разработке свиты рассредоточенных пологих угольных пластов меньшее значение коэффициента вскрыш в начальный период и перенос основных объемов вскрышных работ на более поздний период не являются однозначным признаком оптимальности технологических решений.

Важнейшим экологическим фактором является, приемная способность выработанного пространства, которая в процессе разработки увеличивается параболически. В начальные годы эксплуатации ее рост происходит с меньшей интенсивностью по сравнению с ростом объемов вскрышных работ. В дальнейшем имеет место обратная картина. Такой характер зависимостей неблагоприятен с позиций рационального землепользования, характеризуемого максимальным размещением вскрышных пород во внутренние отвалы. Этот недостаток может быть компенсирован за счет отсыпки внутреннего отвала на 45-50 м выше дневной поверхности, если нет граничений по мдшафтным нарушениям. Объем внутреннего отвалообразования при развитии работ по нижнему пласту (вариант 1) превышает аналогичный показатель варианта 3 (опережающая отработка верхнего пласта) в 1,8 раза. Это обстоятельство в основном определяет также относительные расстояния транспортирования вскрышных пород и объемы грузопере-

возок по вариантам.

Эффективность использования земель ( в пределах земельного отвода предприятия) достатоши точно оценивается этапной и теку-ЧЭй землеемкостьв, Вашими показателями являются удельные технологическая и экологическая зеилеемкосги. Площадь нарушаемых горными выемками земель на, -ом этапе разработки пологого месторождения ( в га) может быть выражена в виде:

где ^ - годовой теш углуОления горных работ, м; угол, падения пласта, градус; - текувря глубина разреза,м; - угол

наклона рабочего борга на соответствуйол этапах, градус; - текущая длина дна разреза, и; - угол нерабочего борта разреза, градус.

Отчуждение земель происходит до момента достижения передовым уступом конечного контура отработки, а при развитии работ по киж-не'.' пласту - до подхода нижней рабочей зоны к уже образованному при отработке верхнего пласта выработанному пространству. Площадь рекультивируемых земель на I- и этапе разработки определяется по формуле, структурно близкой к (6). Режимы нарушения и восстановления земель более благоприятны при решении о начале разработки с выходов нижнего угольного пласта (вариант 1).

Были выпонены также для трех опорных вариантов решений расчеты текудцх и суммарных. (нарастающим итогом) объемов вредных Х выбросов в атмосферу. Для этого аналогически определялись размеры I поверхностей пыления, представленных откосами и площадками рабо- | чего и нерабочего бортов и внутренних отвалов а также (по мето- ; дике ВНйЮСуголь) объемы выброса твердых и газообразных веществ | при буровых, взрывных, выемочно-погрузочных, транспортных и от- ! вальных работах.

В результате исследований установлено, что для рассматриваемых условий основным источником пшевыдебния является авютранс-

порт, причем удельный вес этого источника возрастает с углублением разреза, что объясняется ростом как объемов горной массы, так и расстояния . транспортирования. Вторым по мощности Источником выброса пыли являются взрывные работы. Кенывее количество пыли выделяется при отвальных работах,причем,>в основном,при разгрузке транспортных средетв. Наименьшее влияние ва состояние атмосферы оказывают буровые и выемочно-погрузочн работы вследствие относительно высокой эффективности пылеподавляпцих средств на современных буровых станках и орошения забоев экскаваторов. Относительно невелик и объем пыли, сдуваемой с поверхности обнажений, причем в отвальной гоне - в два раза больше, чем с бортов разреза, несмотря на большую площадь последних. Газообразные вредные вещества в порядке убывания объемов распределяются следующим образом: оксиды углерода, азота, сажа, альдегиды, углеводороды.

В работе исследована структура платы за загрязнение окружающей среды выбросами вредных веществ. Наибольший удельный вес приходится на выброс альдегидов (35-372), оксидов азота (26-28 X), сажи (24-272). & долю оксидов углерода и углеводорода приходится соответственно около 21 и 0,2Х. Эти соотношения практически не изменяются в течение всего периода разработки.

Структура платы по источникам вредных выбросов показывает, что доля автомобильного и железнодорожного транспорта при тепловозной тяге составляет 83-90Х. Буровзрывные работы занимают 0-151, погрузочные и отвальные работы - 1,5-21. Плата за выбросы от пыле ния поверхностей не превышает в общем объеме IX.

Таким образом, по всем натуральным показателям антропогенного воздействия горных работ на природную среду предпочтение имеет 1-й вариант решения с введением первой очереди разреза на запасах угля нижнего пласта. Экономический утцэрб от загрязнения окружающей среды, рассчитанный с использованием нормативов платы за выбросы вредных веществ в ценах 1889 г., при варианте 1 в 2-3 раза ниже, чем при других вариантах технологических решений, но абсолютные размеры разницы ущерба невелики, составляя за весь срок службы разреза ( свыше 30 лет) не более 10-12 мн. руб.

Экономическая оценка отчуждаеша природных ресурсов была определена как сумма оценки отчуждения земель (по нормативам), платы за водопользование и попутно добываемую воду (по замыкающим затратам на добычу 1ку0.м воды в регионе), плату за недра (132 от

себестоимости добычи для угледобывающих предприятий Восточной Сибири). Суммарная стойкость отчуждаемых природных ресурсов при варианте решения 1 значительно меньше . Разница суммарного ущерба с вариантом решения 3 составляет (в ценах 1989 г.) около 100 мн. руб.

В качестве критерия экономической оценки вариантов технологических решений (без учета экологического ущерба), так как задача динамическая, был принят суммарный дисконтированный экономический эффект Ээ*. Хота средний коэффициент вскрыши при варианте 1 в первые 20 лет ниже, чей при вариантах 2 и 3,соответственно на 10-35Х и 35-50Х , добыча угля при развитии горных работ по нижнему пласту в первые 10 лет меньше, чей при вариантах 3 и 2,в 4 и 2,2 раза,и только в следующие 10 лет сравнивается с вариантом 3, ' но суммарно продожает отставать от него. В результате величина Эзк между вариантами 3 и 1 ( в пользу первого) в течение первых 30 лет составляет 100-200 мн. руб. ( в тех же ценах) и лишь в последующие годы эта разница начинает сокращаться.

Динамическая относительная эколого-экономическая оценка вариантов технологических ревений была осуществлена в соответсгеии с методикой б. Госкоицэя с учетом упррба от загрязнения окружающей среды. Как показывают расчеты, при практически одинаковой конечной интегральной оценке текувд эффективность варианта 3 в течение 35 лет ( до конца действия этого варианта) существенно ( на 100-150 мн. руб.) превышает эффективность варианта 1.

Результаты выпоненных исследований свидетельствуют о характерной ситуации: экономическая выгода существенно превышает экологические потери в стоимостном выражении. Именно поэтому решения, обеспечивающие более высокие объемы добычи угля в первый период разработки (15-20лэт), как правило, экономичнее более экологически безопасных технологических решений. В то же время эти исследования еще раз подтверждают, tfro однокритериальная эколо-го-экокомическая оценка в недостаточной степени характеризует весь комплекс природопользования. Поэтому принципиально необходима многокритериальная оценка сравниваемых технологии разработки.

Возможны два пути выбора рационального технологического решения:

непосредственная многокритериальная оценка только опорных вариантов решений;

предварительное формирование допонительных вариантов решений.

Обидам направлением формирования является сохранение и, по возможности, улучшение положительных качеств и снижение отрицательных, т.е. одновременное стремление к экономическим и экологическим выгодам.

В свою очередь, формирование допонительных вариантов технологических решений возможно двумя способами:

путем базирования на одной из опорных вариантов и его улучшения;

путем синтезирования двух или более опорных вариантов; комбинированным способом.

Формирование вариантов технологических ревений для горно-геологических условий Тугнуйского угольного месторождения, представленного свитой пологих рассредоточенных пластов 6-8 и 13, базировалось на использовании опорных вариантов решений и комбинированного способа. Комбинация и улучивние опорных вариантов заключались в интенсивном формировании выработанного пространства по нижнему пласту 6-8 с целью ускоренного внутреннего отвалообразо-вания и увеличения его объема, создании условий для глубокого ввода железнодорожного транспорта с электрической тягой при обработке покрывающей.тощи вскрышных пород.

Для дальнейшей многокритериальной оценки было принято шесть вариантов технологических решений на Тугнуйском разрезе. Рассматривася первый этап эксплуатации продожительностью 15 лет. Расчетные годы - седьмой и четырнадцатый; первый характеризует освоение проектной производительности разреза по углю, второй - поное развитие горных работ в конце длительного этапа разработки.

Первые три варианта близки соответствующим опорным вариантам решений, исследованным ранее. Вариант 4 - это вновь сформированный вариант, синтезирующий достоинства вариантов 3 и 1 с последующим их улучшением для конкретных условий. Вариант 5 характеризуется исключением из отработки в рассматриваемый период сложност-руктурного, более зольного и засоренного угольного комплекса пластов 6-8 на участке М*1. Вариант 6 представляет собой комбинацию вариантов 2 и 5. '

Критерии оценки, принятые на основании анализа результатов проведенных исследований, разделяются на три группы:

технологическую - производительность разреза по углю, зольность и засоренность добываемого угля, коэффициент вскрыши; экологическую - эемлеемкость, загрязнение воздуха и води; экономическую - инвестиции, удельные затраты на добычу угля, прибыль, рентабельность- <

В соответствии с разработанной методикой была выпонена комплексная эколого-экономическая оценка указанных шести вариантов решений.

При экспертной оценке по 10 бальной шкале оценивалась важность критериев по группам (технологические, экологические и экономические), а затем значимость перечисленных выше критериев внутри каждой группы. Цри этом было установлено, что весовые значения критериев колеблются в пределах от 0,06 (текущий коэффициент вскрьши) до 0,13 (эемлеемкость добычи), а общая значимость критериев по группам составила: технологическая - 0,27; экологическая - 0,33; экономическая - 0,40. На основании установленных зависимостей и прямых расчетов были получены значения всех критериев для шести вариантов реганий для базовых седьмого и четырнадцатого годов эксплуатации и произведено их нормирование. п

Далее были рассчитаны функции ценности альтернатив, а также пера их близости к "идеальной". Цри этом за параметры "идеальной" точки брались наилучшие значения каждого из критериев.

Была выпонена также ранжировка альтернатив методом "Электра": рассчитаны индексы согласия и несогласия для всех сравниваемых вариантов, составлены их матрицы, на основе установленных экспертами пороговых значений индексов согласия и несогласия (соответственно &,67 и 0,08) произведено преобразование матриц и построены графы превосходства альтернатив. Лучшим как для седьмого, так и для четырнадцатого годов является вариант 4, на втором месте в обоих случаях находится вариант 1, а вариант 3 (проектный) занимает соответственно в седьмом году шестое место, а в четырнадцатом - 3 - 5.

В результате сопоставления оценок, по луч ных различными методами, установлено, что вариант 4 является лучшим ря всех методах оценки, а вариант 1 занимает всегда втерта позицию, что свидетельствует об их явном доминировании.

Оценка эффективности предлагаемого решения по комплексу критериев выпонена по отношению к проектному варианту и второму по эффективности (см. таблицу).

Относительная оценка эффективности предлагаемого решения С седьмой год эксплуатации)

Показатели Относительное значение показателя по вариантам Изменение показателя по отношению к варианту

1& (рекомендуемый) (Й (проектный опорный) N1 (допонительный опорный)

N3

Производительность разреза по углю 1,211 1,0 1,177 +21,1 +2,9

Зольность угля 1,0048 1,0 0,99 -0,5 -1,5

Засоренность угля 1,01 . 1,0 0,988 , -1 ' -г, г

Текущий коэффициент вскрыши 1,101 1,0 1,197 -19,1 +0,6

Землэемкость добычи 0,408 1,0 0,433 +59,2 +г,5

Загрязненность воздуха 0,559 1,0 0,531 +44,1 "2,8

Загрязненность воды 0,817 1,0 0,804 +18,3 -1,3

Удельные затраты на добычу угля 0,937 1,0 0,957 +0,3 +2,0

Инвестиции 1,064 1.0 1,083 -6,4 +1,9

Прибыль 1,113 1,0 ' Х 1,088 +11,3 +0,6

Рентабельность к затратам 1,094 1.0 1,079 +9,4 +2.0

Рентабельность к основному капиталу 1,081 1,0 1,057 Х +8,1 +2,4

Примечание: "+" - улучшнйе показателя; "-" - ухудшение показателя

Анализ уровня изменения отдельных экологических, технических и экономических показателей свидетельствует, что при рекомендуемом варианте существенно (18,32 и Солее) улучшатся экологические показатели, не происходит снижения производительности разреза, а прибыль за рассматриваемый пятнадцатилетний период возрастет в среднем на 2,17..

ЗАЕНШЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи эколого-эко^омического обоснования технологических решений при открытой разработку угольных месторождений, представленных свитами пологих угольных пластов.

Выпоненное исследование позволяет сделать следующие выводы:

1. Существующие метода а ко лого-экономической оценки технологических решений (эгеолого-экономическая оценка с учетом экологических последствий, комплексная экологическая оценка, экономическая оценка с учетом ограничений по экологическим факторам) не поностью отражают результаты открытьл горных работ, использование всех видов ресурсов.

2. Комплексную оценку и выбор технологических решений при открытой разработке угольных месторождений целесообразно осуществлять по совокупности экологических, экономических, технологических показателей с использованием методов многокритериальной оптимизации по разработанной методика, вюшаюшрй: выбор экспертами методов оценки, критериев оптимальности и оценку их акачимйЭси; определение функции полезности альтернатив; ранжировку альтернатив методами целевого программирования на основе оценки степени их близости к наилучшему ("идеальному*1) варианту; задание экспертам-! индексов "согласия" и "несогласия" и ранжировку альтернатив на основе построения и преобразования матриц индексов согласия и несогласия; выбор наилучшей альтернативы на основе сопоставления ранжировок, полученных различными методами.

3. Наиболее существенно на эколого-экономическую оценку разработки свиты рассредоточенных пологих угольных пластов влияют производительность разреза по углю, абсолютные и относительные объемы вскрышных работ и внутреннего отвалообрааования, а также их режим, комплексы горного и транопортного оборудования. Для опорных вариантов решений, характеризуемых опережающей отработкой нижних и верхних угольных пластов, динамикаг-олько части указанных факторов, причем разных, является благоприятной, что требует формирования допонительных альтернативных вариантов решений.

4. Приемная способность выработанного пространства в начальные годы эксплуатации разреза увеличивается с меньшей интенсивностью, чем объемы разрабатываемых вскрытых пород, а в дальнэй-

as а хараетер стнодэняя игкягтея га обратной; для компенсации несоответствия необходимо превышение отметок кровли внутреннего отвала над дневной поверхности на 40-50 и. В то же время до 80Х загрязнения воздушного бассейна приходится на транспорт. Оба этих фактора определят особую роль решения горно-транспортной проблемы в условиях природоохранной зоны о. Байкал.

5. На основании анализа и расчетов установлены три группы критериальных показателей, соответственно включающие: технологическая группа - производительность разреза по углю, его зольность и засоренность, коэффициент вскрыш; экологическая группа - эемлеемкость, загрязнение воздушной и водной среды; экономическая группа - удельные затраты на добычу угля, инвестиции, прибыль, рентабельность.

В. Обоснована эколого-экономическая целесообразность корректировки технологических решений на Тугнуйском угольном разрезе, что позволит снизить эемлеемкость добычи,, загрязнение воздуха и воды на 18,5 7. и повысить прибыль за рассматриваемый пятнадцатилетний период в среднем на 2,1 X.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:'

1. Щвдов М. JL Многокритериальная оптимизация эколого-эконо-мических задач Тезисы докладов научно-технической конференции "Экологические проблемы горного производства". К , МЦ ГН, 1S93.

2. Щадов II JL Развитие угольной промышленности и ее экологические проблемы. Горный информационно-аналитический бюлетень N1, 1993, li., НГИ.

3. Щадов li. И. Ретроспективный анализ эффективности природоохранной деятельности на угольных предприятиях Восточной Сибири. Горный информационно-аналитический бюлетень, N2, 1993, М.,_МГИ.

Шдпиеако в печать .03.94. йзрмат 60*90/18 Объем 1 печ.: л. Тираж 100 экз. Заказ. N73/

Типография ЫГГУ. Ленинский проспект, 6

Похожие диссертации