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