Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 11 (спецв.60-2)

ÌÈÐ ÃÎÐÍÎÉ ÊÍÈÃÈ

ÐÅÄÀÊÖÈÎÍÍÀß ÊÎËËÅÃÈß
Ãîðíîãî èíôîðìàöèîííîàíàëèòè÷åñêîãî 
áþëëåòåíÿ 

Главный редактор
Л.Х. ГИТИС –  Издательство  «ГОРНАЯ КНИГА»

Члены редколлегии
А.А. АБРАМОВ – МГИ НИТУ МИСиС

В.Н. АМИНОВ – Петрозаводский ГУ

В.А. АТРУШКЕВИЧ  – МГИ НИТУ МИСиС

А.А. БАРЯХ – ГИ УрО РАН

Н.А. ГОЛУБЦОВ – Издательство  «ГОРНАЯ КНИГА»

Е.В. ДМИТРИЕВА – Издательство  «ГОРНАЯ КНИГА»

А.Б. ЖАБИН – Тульский ГУ

В.Н. ЗАХАРОВ – ИПКОН РАН

Д.Р. КАПЛУНОВ – ИПКОН РАН

В.А. КОВАЛЕВ – КузГУ

М.В. КУРЛЕНЯ – ИГД Сибирского отд. РАН КузГТУ

А.Б. МАКАРОВ –  РГГРУ

В.Н. ОПАРИН – ИГД СО РАН

В.Л. ПЕТРОВ – МГИ НИТУ МИСиС

И.Ю. РАССКАЗОВ – ИГД ДВО РАН

В.Л. ШКУРАТНИК – МГИ НИТУ МИСиС

C.А. ЭПШТЕЙН – МГИ НИТУ МИСиС

Журнал основан в 1992 г. 
ISSN 0236-1493
ÃÎÐÍÛÉ

ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ
(НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛMINING INFORMATIONAL
AND ANALYTICAL
BULLETIN
(SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL)

ГОРНОЕ ДЕЛО В XXI ВЕКЕ:
ТЕХНОЛОГИИ, НАУКА,
ОБРАЗОВАНИЕ-2

СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК 60-2
2015
ИЗДАТЕЛЬСТВО
ГОРНАЯ КНИГА»

УДК 622
ББК 33
 
Г69

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253–03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124–94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.14

 
Горное дело в ХХI веке: технологии, наука, образование-2. 
Г69 Материалы Международной научно-практической конференции. В 2 т. Т. 2. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал) Mining 
Informational and Analytical Bulletin (Scientific and Technical 
Journal). — 2015. — № 11 (специальный выпуск 60-2). — 
648 с. — М.: Издательство «Горная книга».

ISSN 0236–1493 (в пер.)

В сборник включены доклады участников Международной 
научно-практической конференции «Горное дело в XXI веке: 
технологии, наука, образование», состоявшейся 28–29 октября 
2015 года и посвященной 110-летию горного факультета первого 
технического ВУЗа России – Национального минерально-сырьевого 
университета «Горный».  Доклады были представлены на секциях: 
«Подземная разработка твердых полезных ископаемых»; «Открытые 
горные работы»; «Взрывное дело»; «Технологическая безопасность 
и горноспасательное дело»; «Аэрологическая безопасность»; «Горнопромышленная экология», а также круглых столах: «Развитие 
кадрового потенциала минерально-сырьевого комплекса» и «Развитие нормативно-правовой базы в области горного дела».

УДК 622
ББК 33
ISSN 0236–1493 
© Коллектив авторов, 2015
 
 
© Издательство «Горная книга», 2015
 
 
© Дизайн книги.  
 
 
 
Издательство «Горная книга», 2015

Материалы международной научно-практической конференции 
«Горное дело в  XXI веке: технологии, наука, образование», 
состоявшейся 28–29 октября 2015 года, 
посвященной 110-летию горного факультета 
Национального минерально-сырьевого университета «Горный»

Организационный комитет конференции 
выражает благодарность всем участникам, 
а также компаниям-партнерам, 
благодаря которым стало возможным 
издание данного сборника 

ИЗДАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ 
ПРИ СОДЕЙСТВИИ:

ЗАО «Орика СиАйЭс»

ПАО «ГМК «Норильский никель»

ООО «УК ГО ПО «Возрождение»

ООО «Разрез Аршановский»

АО «СУЭК-Кузбасс»

ПАО «Уралкалий»

Издательства «Горная книга»

Инвестиционного фонда 
поддержки горного книгоиздания, 
проект ГИАБ-3009-16

ÐÅÄÀÊÖÈÎÍÍÀß ÊÎËËÅÃÈß
ÑÏÅÖÈÀËÜÍÎÃÎ ÂÛÏÓÑÊÀ ÃÈÀÁ
«ÃÎÐÍÎÅ ÄÅËÎ Â XXI ÂÅÊÅ:
ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ, ÍÀÓÊÀ, ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈÅ» 

А.Н. Шабаров — проректор (директор)  Научного центра геомеханики и проблем горного производства, НМСУ «Горный»

О.И. Казанин — декан горного факультета, профессор, НМСУ 
«Горный»

Г.И. Коршунов — заведующий кафедрой безопасности производств, 
профессор, НМСУ «Горный»

В.П. Зубов — заведующий кафедрой разработки месторождений 
полезных ископаемых, профессор, НМСУ «Горный»

Г.А. Холодняков — профессор кафедры разработки месторождений 
полезных ископаемых, НМСУ «Горный»

С.Г. Гендлер — профессор кафедры безопасности производств, 
НМСУ «Горный»

Г.П. Парамонов — заведующий кафедрой взрывного дела, профессор, НМСУ «Горный»

М.А. Пашкевич — заведующая кафедрой геоэкологии, профессор, 
НМСУ «Горный»

А.В. Корнев — ассистент кафедры безопасности производств, 
НМСУ «Горный»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 
И ГОРНОСПАСАТЕЛЬНОЕ ДЕЛО

© Б.Н. Абрамович, Ю.А. Сычев, Д.А. Устинов, 2015

УДК 621.398

Б.Н. Абрамович, Ю.А. Сычев, Д.А. Устинов

РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ЭНЕРГЕТИКА 
КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ 
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Обоснована эффективность внедрения технологий распределенной генерации на основе комбинированного использования альтернативных и возобновляемых источников энергии для повышения 
надежности энергообеспечения горных предприятий. На основе 
комплексного анализа существующих топологий разработана обобщенная структура системы электроснабжения горных предприятий 
с использованием распределенной генерации, которая обладает 
необходимым уровнем надежности.

Ключевые слова: распределенная генерация, надежность, система 
электроснабжения, энергетика, горное предприятие.

О
сновной тенденцией развития минерально-сырьевого 
комплекса РФ является освоение перспективных запасов твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых, 
расположенных на северном морском шельфе и в отдаленных 
северо-восточных районах РФ, не охваченных централизованным энергообеспечением.
Технологические процессы на предприятиях горной промышленности весьма энергоемки, при этом энергетическая составляющая может составлять 10–40% и более от общего объема 
затрат. Например, в условиях нефтегазодобычи и производства 
алюминия энергетическая составляющая достигает 33–35%, при 
транспортировке нефти и газа — 70–80%. Среди составляющих 
энергетических затрат наибольшее значение имеют затраты, 
связанные с потреблением, распределением и преобразованием 
электрической энергии.

Существующие и перспективные мероприятия по повышению уровня энергосбережения и энергетической эффективности 
горных предприятий направлены на решение двух основных 
задач: поиск новых источников энергии и повышение эффективности использования существующих источников.
В первом случае на передний план выступают технологии 
и принципы распределенной генерации от альтернативных и 
возобновляемых источников энергии. Во втором случае речь 
идет о повышении эффективности и оптимизации по заданному набору критериев использования как электрической сети в 
целом, так и отдельных ее элементов в частности. Между двумя 
упомянутыми задачами существует тесная связь, определяющая 
возможность внедрения эффективных решений для достижения 
поставленных целей.
Существующая централизованная энергосистема РФ не 
является абсолютно надежной и допускает наличие перерывов 
в электроснабжении даже самых ответственных потребителей. 
Централизованное электроснабжение ответственных объектов 
горного производства с требуемым качеством и уровнем надежности может осложняться рядом особенностей, таких как 
распределение сложных технологических объектов и крупных 
потребителей на большой территории и удаленность от централизованных сетей, что является ключевой особенностью 
горных предприятий. В Энергетической стратегии Российской 
Федерации на период до 2030 года поставлена задача повышения вероятности бездефицитной работы централизованных 
электрических сетей с 0,996 до 0,9997 и приближения этого 
показателя к зарубежным нормам надежности [1, 2]. Однако, 
согласно проведённым исследованиям и расчетам, выявлено, 
что уровень надёжности централизованных сетей РФ находится в диапазоне 0,95–0,97, что ниже нормативного показателя 
0,996, следовательно, существующий уровень надежности систем 
электроснабжения не позволяет на 100% обеспечить требуемый 
нормативными документами уровень надежности и непрерывности электроснабжения. При этом переход на норматив надёжности, предусмотренный Энергетической стратегией РФ, 
даже в отдаленной перспективе потребует больших инвестиций 
в развитие и повышение надёжности всех компонентов централизованной энергосистемы [3, 4].

В условиях систем централизованного электроснабжения, 
сети которых имеют замкнутую структуру, глубокие провалы 
напряжения при аварийных режимах, возникают на всех вводах, 
что не позволяет считать их независимыми источниками [5, 6] 
и использовать для питания потребителей I и II категории надежности электроснабжения, которые составляют значительную 
долю среди объектов минерально-сырьевого комплекса.
Согласно результатам исследований и опыту эксплуатации 
действующих систем электроснабжения, нарушения технологических процессов на примере нефтедобывающей промышленности возникают при провалах напряжения длительностью 
0,1–0,15 с [7]. В условиях нефтеперерабатывающей промышленности в аварийных режимах, возникающих при коротком замыкании на одном из вводов и приводящих к провалу напряжения 
до 0,3 от номинальной величины и длительностью ликвидации 
процесса замыкания 0,18 с, имело место нарушение процесса 
нефтепереработки, которое привело к отключению 40 технологических установок с соответствующим материальным ущербом. 
Аналогичные ущербы при нарушении электроснабжения имеют 
место практически во всех отраслях горного производства.
Директивные материалы, определяющие требования к показателям надежности систем электроснабжения и устойчивости 
технологических процессов при нарушениях электроснабжения, 
отсутствуют, что обуславливает необходимость проведения исследований по установлению граничных параметров, которые 
должны быть обеспечены на объектах горного производства. Согласно ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии 
в системах электроснабжения общего назначения», длительность 
провала напряжения может изменяться от 10 мс до 1 мин. Однако данный стандарт не предъявляет требований к глубине и 
длительности провала напряжения в электрических сетях для 
конкретных технологических процессов на горных предприятиях.
Для повышения надежности электроснабжения горных 
предприятий необходимо комплексное внедрение технологий 
распределенной генерации.
Основой технологии и принципа распределенной генерации 
является комплексное совместное использование различного 
типа альтернативных и возобновляемых источников энергии. 
В условиях горных предприятий согласно результатам много

численных теоретических и экспериментальных исследований 
наиболее эффективно по критериям надежности, бесперебойности и энергосбережения совместное использование энергии 
попутного нефтяного газа, ветра и солнца.
На рис.1 приведена разработанная обобщенная структура 
энергетической системы с распределенной генерацией для 
условий горных предприятий для обеспечения надежного и 
бесперебойного функционирования наиболее ответственных 
объектов горного производства.
На рис. 1 понижающие трансформаторы 6(10)/0,4 кВ оснащаются блоком автоматического регулирования коэффициента 
трансформации, алгоритмическое обеспечение которого основывается на методе выявления определяющего присоединения 
с помощью нечеткой логики.

Рис. 1. Обобщенная структура энергетической системы с распределенной 
генерацией для условий горных предприятий (БАВР — быстродействующий 
автоматический ввод резерва, ТК — тиристорный коммутатор, АПС — автоматический пункт секционирования, ФКУ — фильтрокомпенсирующее 
устройство, ИАЭ — источник аварийного электроснабжения на основе распределенной генерации, QF — автоматический выключатель)