Оценка эффективности проектов экологически рационального природопользования при комплексном освоении угольных месторождений

Актуальность работы. Устойчивое обеспечение потребностей страны во всех видах минерально-сырьевых ресурсов, топлива и энергии должно осуществляться за счет увеличения их добычи и производства. Рост эффективности добычи полезных ископаемых намечено осуществить путем ускоренного роста производительности труда. При этом следует отметить, что практически 70% субъектов Российской Федерации с промышленным комплексом являются и горнопромышленными регионами, где, как правило, действует несколько отраслей промышленности и добывают различные виды минерального сырья. Современные масштабы воздействия на атмосферу и гидросферу, а также техногенная активизация геохимического переноса на территориях таких регионов сопоставимы с геологическими процессами.

Так валовые выбросы от предприятий угольной отрасли по Кемеровской области возросли с 233,459 тыс. т. в 1999 году до 485,8 тыс. т. в 2004 году, а в 2006 году составили 548,8 тыс. т. Сброс шахтно-рудничных вод в 2004 году соо -1 ставил 257,03 млн. м, в 2006 — 251,8 млн. м. Загрязненные стоки угольных предприятий составляют свыше 30% общего сброса загрязняющих веществ. Необходимость наращивания объемов добычи угля в Кузбассе приводит к образованию и складированию новых объемов твердых минеральных отходов в промышленном теплоэнергетическом и угольном комплексе не менее 4,5−5,0 млн. т. В ближайшем будущем, в связи с разработкой более насыщенных зольным материалом угольных пластов и ростом добычи поток твердых отходов от переработки углей увеличится.

Наибольший объем образования отходов приходится на предприятия по добыче полезных ископаемых — 97,20%. На долю предприятий обрабатывающих производств приходится 1,81%, а на другие виды экономической деятельности — 0,99%. Из общего количества отходов, образовавшихся в 2006 году, на предприятиях по добыче топливно-энергетических полезных ископаемых (1 639 091,982 тыс. т), использовано на предприятиях 919 550,849 тыс. т.

56,1%). Размещение отходов на собственных объектах предприятий по добыче топливно-энергетических полезных ископаемых за отчетный год составляет 693 349,164 тыс. т (42,3% от количества образовавшихся).

Подмосковный бассейн, расположенный нескольких областях Центрального Федерального округа, наибольшую концентрацию горных работ имел в Тульской области. Тульская область относится к ведущему промышленному региону Российской Федерации с высоким экономическим потенциалом. Она располагает как и любой промышленный регион «второй геологией» — значительными запасами разнообразных отходов, накопленными в течении десятилетий. Это отходы горнодобывающей, металлургической, теплоэнергетической, машиностроительной, химической и других отраслей промышленности. Общий объем накопленных отходов составляет более 70 млн. тонн с ежегодным поступлением в 10 млн. тонн.

Однако природопользование при добыче полезных ископаемых и экологические ограничения зачастую не рассматриваются как важнейшие системные элементы управления производственным комплексом, а только декларируются как весьма значимые факторы. Поэтому исследования, позволяющие обосновать и разработать методические положения оценки эффективности проектов рационального природопользования, весьма актуальны.

Диссертационная работа выполнялась в рамках тематических планов Федеральной целевой программы «Интеграция», межрегиональных научно-технических программ «Прогноз» и «Экологически чистое горное производство», а также в соответствии с тематическим планом НИР Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 -2010 годы)» (per. номер 2.2.1.1/3942) и Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гос. контракт № 02.740.11.0319).

Целью работы являлось уточнение закономерностей формирования показателей, отражающих комплексную геотехнологическую и эколого-экономи-ческую эффективность проектов рационального природопользования, для реализации алгоритмов принятия решений по экологически рациональному и экономически целесообразному выбору проектов освоения угольных месторождений, обеспечивающих экологическую безопасность угледобывающих регионов.

Идея работы заключается в том, что реализация алгоритмов принятия решений по экологически рациональному и экономически целесообразному выбору проектов освоения угольных месторождений, обеспечивающих экологическую безопасность угледобывающих регионов, основывается на адекватных математических моделях комплексной оценки геотехнологической и эко-лого-экономической эффективности проектов, позволяющих прогнозировать экологические последствия и технико-экономические показатели.

Основные научные положения работы заключаются в следующем:

• оценка эффективности рационального природопользования для проектов разработки угольных месторождений основывается на совокупности динамических и статических показателей, учитывающих объем добычи угля, периодичность проведения экологических мероприятий на предприятии и прогнозную оценку спроса на минеральные энергоносители;

• эффективность проекта экологически рационального освоения ресурсов угольного месторождения следует оценивать по результатам сопоставления экономических показателей при выполнении экологических ограничений, используя методические принципы оценки показателей эффективности инвестиционного проекта;

• на территории горнопромышленного региона для большинства геоэкологических ситуаций рационального природопользования значение оптимальной периодичности экологических мероприятий составляет от 2 до 7 лет, следовательно, при оценке эффективности региональных проектов освоения угольных месторождений прогнозный горизонт, ограниченный 7 годами является экологически и экономически обоснованным;

• геоэкологический риск при анализе проектов рационального природопользования представляет собой произведение математического ожидания финансовых потерь на вероятность возникновения геоэкологических ситуаций, приводящих к таким потерям.

Новизна основных научных и практических результатов:

• разработаны методические положения прогнозной оценки динамики добычи при освоении угольных месторождений, периодичности проведения экологических мероприятий на горном предприятии и прогнозной оценки спроса минеральных ресурсов, отличающаяся тем, что прогнозируемая динамика эколого-экономических показателей, уточняется по мере развития существующей базы данных;

• обосновано описание эколого-экономических процессов формирования обеспеченности минеральными ресурсами субъектов рынка с использованием логистических дифференциальных уравнений, отличающееся тем, что интенсивность формирования спроса на полезные ископаемые рассматривается в концептуальном пространстве «обеспеченность минеральными ресурсами — время» с учетом геоэкологического фона горнопромышленного региона;

• усовершенствованы структурные и функциональные схемы систем контроля геоэкологического состояний предприятия и регулирования объема продукции по основным видам добываемых и перерабатываемых полезных ископаемых.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: корректной постановкой задач исследований, обоснованным использованием методов математической статистики, теории вероятностей, математического анализа и современных достижений вычислительной техникидостаточным объемом вычислительных экспериментов, проведенных в процессе теоретических исследований динамики показателей эффективности проектов экологически рационального природопользованияудовлетворительной сходимостью расчетных значений с фактическими данными по инвестиционному анализу проектов природопользования.

Практическое значение работы заключается в том, что усовершенствован единый подход к алгоритму оценки эффективности региональных проектов экологически рационального освоения угольных месторождений. На примере комплексного и экологически рационального освоения угольных месторождений разработаны комплекты математических моделей и комплексы программных средств для оценки эффективности проектов природопользования, что повышает эффективность САПР геоэкологической экспертизы на всех этапах проектирования и эксплуатации горнодобывающих предприятий. Разработаны комплексы математических моделей, позволяющие рассчитать производительность горных предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых, периодичность проведения экологических мероприятий на горных предприятиях и предприятиях других отраслей, использующих природные ресурсы, а также прогнозную оценку спроса минерального сырья и осуществить геоэкологическое районирование исследуемой территории. Усовершенствованы структурные и функциональные схемы контроля показателей эколого-экономической эффективности при освоении природных ресурсов.

Реализация работы. Разработанные методические положения оценки эффективности геотехнологических мероприятий, обеспечивающих экологически безопасную добычу твердых полезных ископаемых на территории Подмосковного бассейна, были использованы аналитической группой Тульского областного общества по охране природы и позволили получить достоверные прогнозные оценки эффективности экологических мероприятий при добыче угля и известняка в Тульской области. На основе материалов диссертации разработан комплекс эффективных эколого-экономических мероприятий по развитию экологически безопасных геотехнологий. Научные и практические результаты были использованы в Тульском государственном университете при выполнении НИР по федеральной и межрегиональным научно-техническим программам, а также включены в учебно-методические материалы по курсу «Промышленная экология. Защита биосферы», «Экономика природопользования» и «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» для студентов специальности 320 700.

Апробация работы. Научные положения и практические рекомендации диссертационной работы в целом, и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры аэрологии, охраны труда и окружающей среды ТулГУ (г. Тула, 2000 — 2005 гг.), кафедры геотехнологий и строительства подземных сооружений ТулГУ (г. Тула, 2006 — 2009 гг.), ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 2000 — 2009 гг.) — Международной конференции «Освоение недр и экологические проблемы — взгляд в 21-й век», Москва, 2000 г.- Международных симпозиумах «Mining Environmental Protection» (Югославия, г. Белград 2001;2003 г. г.), 2-й Международной конференции «Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых и переработки отходов горной промышленности» (г. Тула, 2003 г.), 1-й — 5-й международных конференциях по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики (г. Тула, 2005 -2009 гг.), Международной конференции «Ecology, Energy, Economy Safety in a Non Liner World. 3E — SAFETY» (г. Белград, 2009 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 работ.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 170 страницах машинописного текста, состоит из 5 разделов, содержит 8 таблиц, 22 рисунка, список литературы из 138 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., проф. Э. М. Соколову, д.т.н., проф. Е. И. Захарову и д.э.н., проф. Н. П. Иватановой за постоянную поддержку и методическую помощь в проведении исследований.

Выводы.

1. Усовершенствованы методические положения прогнозной оценки динамики объема добычи угля и продуктов переработки отходов, периодичности проведения экологических мероприятий на предприятии и прогнозной оценки спроса, отличающаяся тем, что динамика показателей, влияющих на эффективность проекта рационального природопользования, уточняется по мере развития существующей базы данных.

2. Обосновано описание процессов формирования обеспеченности минеральным сырьем потребителей твердых энергоносителей с использованием логистических дифференциальных уравнений, отличающееся тем, что интенсивность формирования спроса рассматривается с учетом фактора времени и усовершенствованы структурные и функциональные схемы систем эколого-экономического контроля горнодобывающего предприятия и регулирования объема продукции по видам производственной деятельности.

3. Разработаны методические положения, математические модели и комплекс программных средств, позволяющие в автоматизированной базе данных системы имитационного моделирования использовать реляционную модель, которая основывается на совокупности формально описываемых отношений между атрибутами рассматриваемых угольных месторождений.

4. Оценка эффективности инвестиционных проектов должна базироваться на достоверном прогнозе динамики основных экономических показателей природопользования, обеспечивающего функционирование предприятия.

При этом прогнозные значения этих показателей должны быть согласованы с основной методикой расчета эффективности реальных инвестиций.

5. К числу экономических показателей, которые необходимо прогнозировать, относятся следующие характеристики природопользователя: объем выпуска и индексы реализации продукции предприятияпериодичность проведения экологических мероприятий на предприятиииндексы спроса на продукцию, для которой осуществляется инвестированиериск инвестиционного проекта.

6. Для большинства ситуаций оптимальная периодичность экологических мероприятий составляет от 2 до 7 лет. Таким образом, при оценке эффективности инвестиций региональных проектов природопользования прогнозный горизонт ограниченный 7 годами является экономически обоснованным.

7. Анализ спроса на продукцию, которая будет производиться за счет внедрения инвестиционного проекта, целесообразно оценивать с использованием логистических уравнений динамики обеспеченности производимым товаром.

8. Комплекс программных средств для оценки эффективности инвестиционных проектов позволяет проводить как детерминированные расчеты, так и выполнять имитационное моделирование.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Таким образом, на основании на основе экспериментальных и теоретических исследований техногенного воздействия горных предприятий на окружающую среду территорий угольных бассейнов уточнены закономерности формирования показателей, отражающих геотехнологическую и эколого-экономическую эффективность проектов рационального природопользования, для реализации алгоритмов принятия решений по экологически рациональному и экономически целесообразному выбору проектов освоения угольных месторождений, обеспечивающих экологическую безопасность угледобывающих регионов, что имеет важное значение для экономики России.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Усовершенствованы методические положения оценки эффективности проектов экологически рационального природопользования при комплексном освоении угольных месторождений, учитывающие объем добычи угля и переработки отходов, периодичность проведения экологических мероприятий на предприятии и прогнозную оценку спроса на предлагаемую товарную продукцию.

2. Доказано, что проект экологически рационального природопользования должен оцениваться с точки зрения его геотехнологических возможностей, экологической безопасности и экономической целесообразности, поэтому эко-лого-экономическая эффективность проекта комплексного освоения угольного месторождения характеризуется результатом сопоставления получаемой прибыли и затрат при выполнении экологических ограничений.

3. Установлено, что для большинства ситуаций значение оптимальной периодичности экологических мероприятий составляет от 2 до 7 лет, следовательно, при оценке эффективности инвестиций региональных проектов природопользования прогнозный горизонт ограниченный 7 годами является экономически обоснованным.

4. Теоретически обоснована эколого-математическая модель, в которой значение экологического риска количественно определятся как произведение математического ожидания финансовых потерь на вероятность возникновения геоэкологических ситуаций, приводящих к таким потерям.

5. Усовершенствованы методические положения прогнозной оценки динамики объема добычи угля и продуктов переработки отходов, периодичности проведения экологических мероприятий на предприятии и прогнозной оценки спроса, отличающаяся тем, что динамика показателей, влияющих на эффективность проекта рационального природопользования, уточняется по мере развития существующей базы данных.

6. Обосновано описание процессов формирования обеспеченности минеральным сырьем потребителей твердых энергоносителей с использованием логистических дифференциальных уравнений, отличающееся тем, что интенсивность формирования спроса рассматривается с учетом фактора времени и усовершенствованы структурные и функциональные схемы систем эколого-экономического контроля горнодобывающего предприятия и регулирования объема продукции по видам производственной деятельности.

7. Разработаны методические положения, математические модели и комплекс программных средств, позволяющие в автоматизированной базе данных системы имитационного моделирования использовать реляционную модель, которая основывается на совокупности формально описываемых отношений между атрибутами рассматриваемых угольных месторождений.