Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ подземного пространства как вида ресурсов, опыта его использования и оценки 11
1.1. Понятие и основные характеристики подземного пространства как вида природных ресурсов 11
1.2. Опыт использования подземного пространства 26
1.3. Научные подходы, применяемые при оценке природных ресурсов и регулировании их использования 53
2. Разработка концептуальных положений экономической оценки и рационального использования подземного пространства 73
2.1. Цель, задачи, особенности и принципы оценки подземного пространства 73
2.2. Составляющие ценности подземного пространства 80
2.3. Применяемые к оценке подземного пространства подходы и процедура его оценки и регулирования использования 89
3. Исследование факторов, влияющих на ценность подземного пространства 97
3.1. Факторы, учитываемые при оценке подземного пространства 97
3.2. Характеристики исходного состояния подземного пространства и процессов его использования 108
3.3. Закономерности формирования ценности подземного пространства 116
4. Разработка процедуры выбора вариантов использования подземного пространства 128
4.1. Подходы, применяемые при принятии решений по использованию подземного пространства 128
4.2. Формирование множества вариантов использования подземного пространства 135
4.3. Определение перечня наиболее предпочтительных вариантов 148
4.4. Выбор оптимальных вариантов использования подземного пространства 154
5. Разработка и применение экономического механизма рационального использования подземного пространства 165
5.1. Методология определения ценности подземного пространства 165
5.2. Определение параметров базовых элементов экономического механизма 170
5.3. Правовая реализация экономического механизма 176
5.4. Реализация результатов работы для условий г. Москвы 190
Заключение 194
- Опыт использования подземного пространства
- Составляющие ценности подземного пространства
- Характеристики исходного состояния подземного пространства и процессов его использования
- Определение перечня наиболее предпочтительных вариантов
Введение к работе
В настоящее время население Земли достигло 6 млрд. человек с ожидаемым его увеличением в обозримом будущем до 8 млрд. При этом на одного жителя Земли приходится в среднем менее 1,5 га пригодной для жизни территории. Неравномерное распространение населения в значительной мере является причиной его стесненного проживания в Европе, в том числе соответствующей части России.
Большую часть поверхности нашей планеты занимают океаны и ледники, и лишь 19 % - суша, которая в значительной мере занята пустынями, высокогорными, северными, а также другими малопригодными для жизни территориями.
В связи с происходящим ростом численности населения и урбанизацией, в некоторых странах численность городского населения составляет 4/5 из общего количества. Площадь застройки территорий в некоторых европейских странах занимает 1/6 части общей территории. Плотность населения в городах достигла 150 тыс. чел/ кв. км.
Уменьшение жизненного пространства людей приводит к увеличению их заболеваемости, снижению продолжительности жизни и рождаемости. Перенаселение территорий является причиной эпидемий, воин, массовых бедствий и катастроф.
Все возрастающая перенаселенность вызывает необходимость активного поиска путей увеличения жизненного пространства, один из которых - освоение подземного пространства, обладающего по сравнению с поверхностным рядом дополнительных полезных свойств. Подземные сооружения более изолированы от поверхностных факторов, нередко более долговечны и требуют меньших эксплуатационных затрат чем поверхностные. В ряде случаев, таких как необходимость безопасного (скрытого) расположения объектов, добыча полезных ископаемы,
сооружение тоннелей и подземных коммуникаций, использование подземного пространства является неизбежным и жизненно необходимым.
Все эти факторы обусловили значительное развитие подземного строительства в последние годы, удваиваемого в объемах каждые 10 лет. Однако использование подземного пространства требует повышенной ответственности. Нарушенные вследствие нерационального использования участки недр приобретают естественную целостность лишь спустя миллионы лет, а искусственное восстановление их пока не представляется возможным.
Тем не менее, освоение подземного пространства в настоящее время регулируется государством в незначительной мере. Возможности эффективного использования данного вида ресурсов в различных направлениях и его влияние на подземные и поверхностные объекты в достаточной степени не учитываются. Это приводит к значительным отрицательным последствиям, в частности потере контроля над созданными ранее полостями с возникновением угрозы непредсказуемых нарушений горного массива и земной поверхности, загрязнению недр и т.д.
Одна из основных причин возникновения указанных явлений заключается в том, что применение современного опыта экономического регулирования рационального использования природных ресурсов для подземного пространства осложнено отсутствием объективных и доступных для широкой реализации методов определения его ценности, последствий и результатов его эксплуатации, позволяющих выбирать наиболее полезные для общества пути освоения данного вида ресурсов.
В связи с этим актуальной научной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение, является формирование подходов и методов определения основных параметров экономического регулирования рационального использования подземного пространства,
позволяющих учитывать экономические, экологические и социальные особенности использования данного вида ресурсов.
Цель исследования заключается в разработке методологических основ экономического механизма, регулирующего деятельность по рациональному освоению и выбору наиболее эффективных способов использования подземного пространства.
Идея работы состоит в рассмотрении подземного пространства, как вида ресурсов недр, способного вмещать в себя полезные объекты или процессы значительно отличающиеся друг от друга по своей экономической сущности и оцениваемого с учетом его экономических, экологических и социальных взаимосвязей с подземными и поверхностными процессами.
Объектом исследования являлось подземное пространство, как вид ресурсов недр, используемый в качестве среды для проживания и деятельности людей.
Предметом исследования являлись экономические, экологические и социальные процессы, возникающие при использовании подземного пространства и влияющие на его общественную полезность.
Методы исследований включали научное обобщение, системный анализ, статистическое и экономико-математическое моделирование, метод экспертных оценок.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Экономическое регулирование деятельности по рациональному использованию подземного пространства следует осуществлять на основе применения принципов платности и ограничений в отношениях между государством, как собственником ресурсов, и пользователями, реализуемых путем его оценки, основными результатами которой являются выбор вариантов использования и определение его ценности.
2. Выбор вариантов использования подземного пространства, включающий на разных стадиях его освоения выбор местоположения, участков недр и направлений использования, целесообразно осуществлять поэтапно, на основе разработанного процедурного подхода, предусматривающего формирование вариантов с применением морфологических принципов, определение перечня наиболее предпочтительных из них путем экспертной оценки по качественным критериям и выбор оптимальных вариантов с применением экономико- математического моделирования.
3. Ценность подземного пространства необходимо определять на основе предложенного в работе методологического подхода, базирующегося на рентных принципах и выявлении наиболее характерных для региона и выбранных направлений стоимостных показателей использования данного или аналогичных ему ресурсов.
4. Стоимостные показатели использования подземного пространства следует определять с учетом выявленных в работе закономерностей формирования его ценности, исходя из расположения данного вида ресурсов относительно населенных пунктов и земной поверхности.
5. Рациональное использование подземного пространства следует осуществлять с применением экономического механизма, базовыми элементами которого являются ограничения и приоритеты в использовании, устанавливаемые в ходе реализации процедуры выбора вариантов, платежи за пользование и компенсация ущербов (типа "упущенные возможности") от потерь подземного пространства, реализуемые через определение его ценности.
Научная новизна исследований заключается в теоретическом обобщении и разработке методологических основ экономического регулирования рационального использования подземного пространства, включающих в себя следующие решения:
сформулированы принципы экономической оценки подземного пространства с учетом его особенностей как вида природных ресурсов и возможностей использования в разных, принципиально отличающихся друг от друга направлениях;
предложены система показателей, характеризующих возможные варианты использования подземного пространства, на разных стадиях его освоения, а также система качественных критериев оценки и выбора данных вариантов;
разработана экономико-математическая модель оценки и выбора оптимальных вариантов использования подземного пространства с учетом взаимоувязанных экономических, экологических и социальных интересов субъектов общества, на которых оказывают влияние данные процессы;
выявлены закономерности проявления взаимосвязей составляющих ценности подземного пространства с показателями его территориального расположения и глубины от земной поверхности для различных направлений использования;
разработаны и систематизированы методические подходы к определению ценности подземного пространства для различных направлений и условий, исходя из анализа характерных для региона показателей использования данного и аналогичных ему ресурсов.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
использованием результатов анализа представительного объема статистической информации и экспертных данных;
высокой сходимостью расчетных показателей с фактическими;
положительными результатами применения разработанных положений и рекомендаций при формировании проекта Горного кодекса РФ, реализации результатов работы для условий г. Москвы в целом и отдельных ее подземных объектов.
Научное значение работы заключается в разработке методологии оценки и регулирования рационального использования подземного пространства, учитывающей особенности данного вида ресурсов, а также экономические, экологические и социальные факторы.
Практическое значение работы заключается в применении разработанных основ экономического механизма рационального использования подземного пространства при подготовке нормативных актов в данной сфере и регулировании процессов строительства и эксплуатации подземных сооружений.
Реализация выводов и рекомендаций. Результаты исследований были использованы при разработке статей Горного кодекса РФ и закона "О плате при пользовании недрами", регламентирующих эксплуатацию подземного пространства. Разработанные рекомендации по оценке и определению направлений освоения подземного пространства приняты к реализации Комитетом по архитектуре и градостроительству г. Москвы для планирования городского подземного строительства.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на семинаре "Управление отходами" международной программы ЮНЕСКО/МЦОС (Москва, 1994); конференции "Актуальные проблемы экологии" (Москва, РУДН, 1995); Второй научно-технической конференции "Экологические проблемы горного производства, переработка и размещение отходов" (Москва, МГИ, 1995); научном симпозиуме "Неделя горняка - 2000" (Москва, МГГУ, 2000); семинарах Южно-Российского отделения Академии горных наук России (1994-1999); International Conference on Towards Relatively Sustainable Energy and Mineral Resource Development in Developing Countries (Hat Yai, 1995); First World Mining Environment Congress, (New Dehli, 1995); 2nd Regional APCOM 97 Symposium on computer application and operations research in the
mineral industries (Moscow, 1997); Second International Conference of Environmental Management (ICEM 2) (Wolongong, 1998).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 24 работы, в том числе одна монография, учебники и учебные пособия.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы из 165 наименований, содержит 29 рисунков, 12 таблиц.
Автор благодарит коллектив кафедры "Экономика
природопользования" Московского государственного горного университета за поддержку, оказанную при выполнении данной работы. Неоценимой является помощь зав. кафедрой "Экономика природопользования" МГГУ проф., д.т.н. В.А. Харченко, научного консультанта проф., д.э.н. А.С. Астахова, проф., д.э.н. И.В. Петрова, проф., д.т.н. Аюрова В.Д.
Опыт использования подземного пространства
Еще первобытные люди использовали подземные полости в качестве жилья, укрытий, хранилищ продуктов питания и т.д., о чем свидетельствует множество археологических фактов. В дальнейшем, сделанные людьми открытия позволили им приступить к широкому освоению земельных ресурсов, что несколько уменьшило роль подземных полостей в жизни людей. Однако, в последние столетия, нарастающий дефицит территориальных ресурсов, а также ряд других факторов обусловили рост потребностей людей в освоении подземного пространства. Существуют данные о том, что еще в прошлом веке во Франции и России строили подземные винохранилища. Первые подземные гидроэлектростанции были сооружены в Германии (1907) и Швеции (1910). Во время первой мировой войны в Германии была сделана попытка размещения складов под землей. В 1917 в Германии был построен подземный завод по производству точных приборов [59]. Во время второй мировой войны, в Германии были размещены в подземном пространстве заводы; электростанции; склады продовольствия, оборудования, горючего; химические производства; хранилища культурных ценностей. Уже к концу 50-х годов подземные промышленные предприятия имелись уже в 50 странах мира. В начале 70-х только в странах НАТО насчитывалось почти 450 подземных объектов. В 80-е гг. их количество выросло по сравнению с 60-ми в 3 раза. Площадь некоторых подземных заводов достигла 800 и более тыс. кв. м., а объем - более одного млн. куб. м. В настоящее время сложилось достаточно большое количество направлений использования подземного пространства, общая классификация которых, составленная на основе анализа существующего опыта использования, изображена на рис. 2. В дальнейшем, в данном разделе, будет дана краткая характеристика основных из них, а также некоторый опыт и выводы, к которым пришли люди в процессе использования подземного пространства по данным направлениям. Добыча полезных ископаемых является практически единственной отраслью деятельности людей, которая создает подземные полости не с целью размещения в них каких либо объектов. Горные выработки проводятся преимущественно с целью обеспечения доступа к полезному ископаемому и возможности его извлечения. Однако, в силу удаленности горных работ от поверхности, часть выработок используется для вспомогательных и обслуживающих горное производство процессов. В частности в процессе добычи полезных ископаемых создают специальные вентиляционные и транспортные выработки.
Часть выработок используют для хранения взрывчатых веществ, оборудования, инвентаря и иных материальных ценностей. В горных выработках создаются также столовые, туалеты и иные помещения бытового назначения. Однако, после окончания горных работ выработки погашаются или (что происходит значительно реже) консервируются, а находящиеся в них объекты переносятся в выработки расположенные ближе к местам ведения горных работ. В итоге, использование подземного пространства в процессе добычи полезных ископаемых носит относительно временный характер. Дольше всего служат вскрывающие выработки - от нескольких лет (штреки, квершлаги) до нескольких десятков лет (стволы, околоствольные дворы, штольни). Подготовительные выработки (а это большая часть) служат несколько месяцев. Несмотря на то, что в настоящее время ведется контроль со стороны государственных органов за процессами погашения и консервации горных выработок, такое использование подземного пространства является нерациональным, поскольку после столь кратковременного использования подземного пространства, оно практически полностью утрачивается. А с учетом того, что массив горных пород будет восстанавливаться миллионы лет, это можно считать преступлением перед будущими поколениями. В последние годы, ученые интенсивно работают над проблемой вторичного использования горных выработок, что позволяет не только сохранить данный ресурс и предотвратить нарушение земной поверхности, но и извлечь из них дополнительную пользу. Наибольший опыт вторичного использования горных выработок принадлежит США, где в г. Канзас-Сити из имеющихся там более 20 млн. кв. м. выработок известняковых шахт, используется около 2 млн. кв. м. (около 10 %). Подземное пространство в г. Канзас-Сити осваивается в 10 раз быстрее, чем создается в результате добычи известняка, что обусловлено высокими потребностями в нем. При этом 85 % используется под склады различного назначения и холодильники, 7 % производственные объекты, 5 % - офисы, 3 % - предприятия сферы обслуживания. Там размещаются: приборные и сборочные заводы телевизоров, городской промышленный парк, 2 международной торговой зоны, хранилища ценной документации, комплексные хранилища -холодильники и зернохранилища. [59, 157]. Отмечено, что сохранение естественного тепла от людей и оборудования, размещаемых в подземном пространстве, позволяет сэкономить 60-120 тыс. долл. со 100 кв. футов складских помещений в год [165]. По мнению западных специалистов в существующих горных выработках можно размещать предприятия легкого и среднего машиностроения (заводы стрелкового оружия, приборов, точных инструментов и т.д.) т.к. технологическим требованиям их производства отвечают помещения различных размеров. Любые из шахт могут быть использованы для складских целей. Особенно благоприятно размещение в них складов длительного (пассивного) хранения государственных резервов Подземное размещение предприятий машиностроения требует тяжелого (крупногабаритного) кранового и другого оборудования и соответственно менее целесообразно. Определенное развитие в США получило размещение в горных выработках предприятий точного приборостроения и оптики, производства спортивных судов, проволочных изделий, конвейеров и другого оборудования [59]. Авторы Hughes D.S. и Ryan V.J. [141] описывают возможность создания в использованных горных выработках архивов. Они утверждают, что расположение этих объектов на расстоянии 200 миль от крупного города является вполне приемлемым.
В работе указывается также возможность создания в горных выработках библиотеки и лабораторного комплекса. Ученые Папернов М.М., Зильберборд А.Ф. [59] считают нецелесообразным размещение под землей следующих объектов: предприятий требующих крупногабаритного оборудования, мощных энергетических установок и предприятий с горячими процессами (невозможность тепловыделения), предприятий выделяющих большое количество вредностей. В настоящее время широко рассматриваются возможности захоронения в горные выработки различных отходов, разрабатываются технологии, позволяющие это делать достаточно эффективно и безопасно [123]. Болгарские ученые исследовали 282 заброшенных ранее подземных объекта с общей длинной около 160 тыс.м., площадью - 462 тыс.кв.м и объемом - 1788 тыс.куб.м. Они пришли к выводу, что использование данных выработок - это самый эффективный способ охраны земной поверхности. Самыми подходящими для этих целей являются известняковые и гипсовые рудники [124]. При выборе выработок необходимо учитывать их площадь, объем, поперечное сечение, устойчивость, водно-теплофизические свойства пород, термовлажностные параметры воздуха в выработках, приток подземных вод, наличие в воздухе взрывчатых и горючих газов и пыли, состав подходов и подъездных путей коммуникаций, наличие площадки для строительства (наземная часть), возможности использования ресурсов старого предприятия и др. [59]. Считается, что вторичное использование горных выработок целесообразно в тех случаях, когда они не обрушаются и не закладываются. Это возможно, если применяются системы разработки с естественным поддержанием очистного пространства (камерная, камерно-столбовая и т.д.). Данным характеристикам не соответствует большинство выработок угольных и рудных шахт. Это связано с тем, что на данных шахтах и рудниках выработанное пространство чаще всего обрушается, а все остальные выработки имеют малое сечение. К тому же угольные шахты характеризуются высокой обводненностью и выделением горючих газов. Применение на них систем с естественным поддержанием очистного пространства экономически нецелесообразно, поскольку устойчивость массива слабая и оставление целиков вызывают высокие потери полезного ископаемого.
Составляющие ценности подземного пространства
Традиционно ценность материальных ресурсов возникает в следующих трех случаях: их производство (создание, подготовка к использованию), обмен (предоставление права пользования) и непосредственно использование. Этим процессам соответствуют показатели: стоимость производства (создания) ресурса или затраты на производство, рыночная стоимость (по которой осуществляется обмен этого ресурса на денежный эквивалент) и доход (выгода) которую получает пользователь ресурса. Назовем эти три вида стоимости соответственно затратная, обменная и полная (пользовательская). При оценке недвижимости они выявляются путем применения трех соответствующих подходов: затратного, рыночного и доходного. Состав полной стоимости любого материального блага можно представить как показано на рис. 5. На рисунке изображен идеальный случай распределения составляющих полной стоимости ресурса, когда создатель блага и пользователь получают прибыль от своей деятельности и нет других участников в данном процессе. Если присутствуют другие участники, то они, как правило, берут на себя часть затрат и, соответственно, получают часть прибыли создателя или (и) пользователя. Они также могут, внося дополнительные затраты, создавать дополнительную прибыль, тем самым увеличивать стоимость ресурса. В дальнейшем будем считать, что производство и использование ресурса оптимальны, т.е. осуществляются наилучшими из известных в настоящее время способов, позволяющим извлечь максимальную выгоду (прибыль) и, соответственно, создать максимальную стоимость ресурса. В отличие от обычных материальных благ и экономических ресурсов, природные ресурсы часто включают в себя еще одну составляющую - рентную стоимость (ренту). По своей сущности это стоимость владения ресурсом (для подземного пространства, владелец -государство). Она содержится в стоимости ресурса еще в его естественном состоянии, но извлекается только при использовании ресурса, поэтому ее размер зависит от способа использования. Состав полной стоимости для случая с использованием природных ресурсов представлен на рис. 6. В общем, в состав каждого материального блага входят природные ресурсы. Однако, в явной форме большая их часть существует только на начальных стадиях производства (добывающих). В дальнейшем, их стоимость учитывается в затратах на сырье или материалы. Для природных ресурсов затраты на производство включают в себя затраты на их поиск, разведку, изучение, а также иные затраты на приведение их к первоначальному товарному виду.
Представленные схемы не учитывают в явном виде результаты деятельности, возникающие для других субъектов (объектов), не участвующих в процессах разработки или использования подземного пространства. В идеальном случае положительные результаты должны входить в доход или снижать затраты, отрицательные, наоборот - входить в затраты или снижать доход. В целом все факторы, возникающие при использовании подземного пространства можно разделить на три основные группы: затраты, положительные результаты, отрицательные результаты. Затраты возникающие при освоении и использовании подземного пространства включают в себя затраты на изучение (исследование), затраты на разработку (производство) и затраты на использование. В основном положительные результаты, возникающие при использовании подземного пространства, включают в себя: рентный доход, доход от использования подземного пространства и "внешние" результаты. Рентный доход, в идеале, должен изыматься государственными органами и поступать на удовлетворение общественных нужд. Доход от использования должен распределяться между лицами участвующими в изучении, разработке и использовании подземного пространства. Внешние результаты названы так потому, что они включают в себя экономические, социальные и экологические результаты, проявляющиеся на объектах, не участвующих в данной деятельности непосредственно. В сложившейся в настоящее время практической оценочной деятельности такого рода результаты чаще всего не учитываются. Однако для случая освоения подземного пространства их учет является обязательным. Отрицательные результаты вызваны преимущественно экологическими последствия и недостатками использования подземного пространства. Они включают в себя результаты для: людей, размещаемых в подземном пространстве объектов и объектов окружающей среды. В процессе использовании подземного пространства затрагиваются интересы различных субъектов, которые должна учитывать и разграничивать оценка, в частности они включают в себя интересы: государства; разработчика подземного пространства; пользователей; объектов (субъектов), расположенных в зоне влияния подземного строительства и эксплуатации подземного сооружения. Исходя из указанных ранее случаев проявления ценности подземного пространства и интересов различных участников, соответственно определяются и возможные назначения его оценки, которые заключаются в определении следующих величин: размеры рентных платежей за эксплуатацию подземного пространства; компенсация затрат для разработчика; выплаты при полной или частичной передаче подземного пространства от одного владельца другому; ценность подземного пространства для пользователя. Все эти варианты позволяют выявить разные составляющие полной стоимости подземного пространства (см. рис. 6.) Прочие случаи оценки подземного пространства являются вариантами перечисленных ранее. Исходя из ранее сказанного, при оценке представляется необходимым выявление четырех видов стоимости: рентной, затратной, обменной и полной. Согласно классической теории ренты [85] получаемая при использовании природных ресурсов рента включает в себя абсолютную и дифференциальную ренты. Последняя, в свою очередь, разделяется на дифференциальную ренту I и дифференциальную ренту II. Абсолютная рента возникает за счет дефицитности ресурса, т.е. она проявляется даже на источниках с самыми худшими условиями. Дифференциальная рента I обусловлена тем, что источник находится в худших условиях, дифференциальная рента II возникает за счет применения пользователем наиболее прогрессивных технологий, организации работ и др.
Однако как уже говорилось, потребности в подземном пространстве носят территориальный характер и поэтому нельзя сравнивать его участки, находящиеся в различных регионах (как это делается для полезных ископаемых), за исключением некоторых редких случаев (например, использование подземного пространства для захоронения радиоактивных отходов). Исходя из этого, возникающую при использовании подземного пространства ренту можно разделить на составляющие, обусловленные следующими причинами: регионом, в котором расположен источник; территориальным расположением источника в рамках региона; характеристиками источника; выбранным направлением использования и используемыми при его эксплуатации технологическими, организационными и другими методами (табл. 2.). Очевидно, что фактически отдельные из перечисленных составляющих ренты могут иметь отрицательное значение. Абсолютную ренту есть смысл поддерживать всегда на положительном уровне. Это способствует рациональному использованию данного вида ресурсов. В ряде случаев абсолютная рента может включать в себя региональную и территориальную, если потребность в ресурсе носит региональный или территориальный характер. Часть "ренты направления" отдается пользователю в целях стимулирования поиска им наиболее эффективных направлений использования источника. На любом уровне рента должна содержать следующие составляющие: доход от использования, затраты, экологический и социальный эффекты, обусловленные только процессами происходящими на данном уровне. Таким образом, стоимость подземного пространства, в зависимости от назначения оценки принимает следующие основные формы: рентная, затратная, обменная и полная. Основными субъектами, интересы которых учитываются при оценке являются государство, разработчик подземного пространства, пользователь и объекты (субъекты), находящиеся в зоне влияния процессов использования подземного пространства.
Характеристики исходного состояния подземного пространства и процессов его использования
Показатели оценки ресурсов подземного пространства во многом зависят от исходного состояния ресурсов и возможных направлений его использования. В связи с этим необходим анализ факторов исходного состояния ресурса. Последние, в результате анализа разделены на три группы: факторы источника ресурса, факторы местоположения и факторы направления использования. Источники подземного пространства (полости) различаются по происхождению, глубине расположения от поверхности, возможностям доступа с поверхности и геометрическим характеристикам (рис. 16). По происхождению источники подземного пространства делятся на естественные и антропогенные. Естественные источники представляют собой заполненное горными породами пространство, естественные полости; антропогенные - искусственные полости, подземные сооружения и нарушенный массив горных пород. По глубине расположения от земной поверхности различают мелкие полости, глубиной до 50 м, средние - от 50 до 300 м. и глубокие - более 300 м. По возможностям доступа с земной поверхности они бывают открытыми и подземными. Основными геометрическими характеристиками подземного пространства являются его положение в пространстве и размеры. По положению в пространстве источники ресурса могут быть вертикальные, горизонтальные, наклонные; Пустоты подразделяются по способу поддержания (естественный и искусственный) и тому, чем они заполнены. Геометрические характеристики источников, учитываемые при оценке, включают в себя форму, объем, высоту и площадь проекции на земную поверхность. Основными характеристиками свойств окружающего массива горных пород являются: вид горных пород, устойчивость, трещиноватость, обводненность, температурный режим, агрессивность, устойчивость пород к химическому воздействию, возгораемость, электропроводность, величина горного давления и др. Факторы местоположения источников подземного пространства включают в себя: территориальное расположение источника, административное отношение, вид основного использования территорий, населенность местности, естественные природные характеристики, экономические характеристики территорий, правовые условия и соседствующие объекты (рис. 18).
Территориальное расположение источников может определяться их отношением к определенному экономическому району, координатами на местности и др. Административное отношение - это принадлежность рассматриваемой территории к определенному субъекту федерации, району, населенному пункту и др., которое определяет ряд условий использования источника. Видом основного использования территорий может быть: населенный пункт (мегаполис - более 1 млн. чел, крупный - от 100 тыс. до 1 млн. чел. и малый - менее 100 тыс. чел.); промышленное; сельскохозяйственное; лесохозяйственное и неосвоенная территория. Населенность местности может определяться плотностью населения. Естественные природные характеристики включают в себя: климат (температуру, влажность, розу ветров, давление и др.); рельеф; характеристики экосистем и др. Экономические характеристики территорий учитывают: их экономическую ориентацию, развитость инфраструктуры, наличие местных ресурсов и т.д. Правовые условия в основном определяются формами собственности в данном регионе на земельные ресурсы и подземное пространство, а также ограничениями в их использовании. Соседствующие с источниками объекты могут в значительной мере оказывать влияние на условия и выбор направления использования подземного пространства. Основные факторы свойственные направлениям использования подземного пространства включают в себя предъявляемые направлениями требования и создаваемые ими условия (рис. 19). Предъявляемые направлениями требования включают в себя требования к источнику подземного пространства и требования к его территориальному расположению. Создаваемые условия подразделяются на экономические, экологические и социальные. Экономические условия, это затраты на использование подземного пространства и соответствующие результаты. Экологические - включают в себя последствия атмосфере, воде, земле, недрам, свойственные конкретному направлению. Социальные условия включают в себя: длительность и условия нахождения людей в размещаемом в подземном пространстве объекте; создаваемые данным направлением материальные, духовные и иные блага; а также качество и количество создаваемых направлением рабочих мест. Анализ факторов источника, местоположения и направления использования подземного пространства позволил сформировать основные показатели, которые могут служить исходными данными при оценке. Показатели можно представить в виде следующей классификации: 1. Показатели, характеризующие источник 1.1. Наличие пустот удовлетворяющих использованию 1.2. Объем и площадь 1.3. Глубина от поверхности земли 1.4. Сложность ведения горных работ 2. Показатели местоположения источника 2.1. Уровень экономической развитости региона и территории 2.2. Преобладающее направление использования территории 2.3. Населенность местности 2.4. Сложность естественных природных условий 2.5. Развитость инфраструктуры, наличие необходимых ресурсов и условий 3. Показатели направления использования 3.1. Степень соответствия существующего источника подземного пространства требованиям направления 3.2. Затраты на создание необходимых полостей 3.3. Затраты на обустройство полостей и их эксплуатацию 3.4. Доходность направления 3.5. Уровни воздействия размещаемых в подземном пространстве объектов и процессов на элементы окружающей среды 3.6. Подверженность размещаемых в подземном пространстве объектов (процессов) факторам окружающей среды 3.7. Влияние процессов использования подземного пространства на находящихся в нем людей Сопоставление исходных показателей и показателей оценки использования подземного пространства позволило выявить взаимосвязи между данными показателями.
В табл. 4 представлено влияние основных исходных показателей на основные показатели оценки., где "+" означает наличие влияния, "-" - соответственно его отсутствие. Таким образом, основные факторы, определяющие исходные условия при использовании подземного пространства включают в себя факторы источника, местоположения и направления использования. Их анализ позволил сформировать основные показатели, характеризующие исходное состояние ресурсов, а также установить влияние данных показателей на показатели оценки подземного пространства. 3.3. Закономерности формирования ценности подземного пространства В результате исследований взаимосвязей между показателями, характеризующими исходную ситуацию, и показателями, учитываемыми при экономической оценки ресурса сделан вывод о том, что основными составляющими ценности ресурсов подземного пространства являются: их полезность, которая может быть выражена в виде показателя дохода (выгоды) от использования в конкретном направлении; затраты на их использование; положительные и отрицательные результаты, проявляющиеся на объектах, находящихся в зоне влияния процессов использования подземного пространства. Основными показателями, характеризующими исходное состояние, являются характеристики используемого участка подземного пространства, местоположения и выбранного направления использования. Если производить оценку для конкретного направления использования ресурса и считать что условия в подземном пространстве в заданной местности меняются незначительно, то наиболее важной характеристикой исходных условий является расположение рассматриваемого объекта в пространстве (координаты на местности и глубина от земной поверхности).
Определение перечня наиболее предпочтительных вариантов
Для оценки сформированных вариантов и выбора множества наиболее предпочтительных из них, с использованием ранее разработанной системы показателей оценки, был разработан перечень качественных критериев оценки. Все критерии группируются по 4 факторам: технические, экономические, экологические и социальные. Технические факторы выступают в виде ограничений, остальные факторы и соответствующие показатели оцениваются в баллах и имеют соответствующие удельные веса (табл. 6.). Все показатели, кроме технической обоснованности, имеют положительный или отрицательный знак и оценивается по 3-х бальной шкале: 0 - фактор отсутствует, 1 - проявляется слабо, 2 - проявляется сильно. Техническая обоснованность оценивается по 2-х бальной шкале: О - вариант невозможен, 1 - вариант возможен. Поскольку в разных регионах и разное время экономическому, экологическому и социальному факторам, при принятии решений, могут отдаваться разные приоритеты, сформированы 6 возможных стратегий выбираемых лицом проводящие оценку, условно названных: экономо-эколого-социальная, экономо-социально-экологическая, эколого-экономо-социальная, эколого-социально-экономическая, социально-экономо-экологическая, социально-эколого-экономическая. В перечисленных стратегиях каждый из факторов может занимать одно из трех мест в приоритетах: первое, второе и третье. В зависимости от места фактора, при оценке, ему присваивается соответствующий удельный вес. Удельные веса факторов в зависимости от их места в общей стратегии, полученные путем экспертной оценки представлены в табл. 7. С применением предложенной системы критериев и удельных весов осуществляется оценка вариантов использования подземного пространства. В связи с этим, для каждого варианта, составляется таблица аналогичная табл. 8. В таблице по горизонтали расположены показатели оцениваемых вариантов, по вертикали - оценочные критерии. Каждому показателю варианта соответствует определенное значение критериев и удельный вес в общей системе оценки по пятибалльной шкале. Если внутри вариантов возникает "эффект суммации" для отдельных сочетаний показателей (увеличенный эффект от совместного действия показателей), он учитывается аналогичным образом, т.е. составляется отдельная таблица сочетаний, где каждому из них присваивают удельный вес и выставляют баллы для каждого из факторов, для которых он проявляется.
Исходя из полученных результатов оценки, по показателям производится исключение из списка вариантов, которые не отвечают условию технической обоснованности. Затем полученные результаты оценки суммируются по факторам с использованием критерия пофакторной оценки: При большом количестве вариантов производится их проверка по "критерию Минимакса" - минимизации максимальных потерь. При этом из списка вариантов исключат те их них, которые дают наихудший показатель хотя бы по одному из критериев. Затем выбирается стратегия и устанавливаются соответствующие ей удельные веса факторов, исходя из чего производится суммирование результатов оценки по факторам с использованием критерия окончательной оценки: По результатам окончательной оценки отбирается перечень приоритетных вариантов использования подземного пространства по заранее заданному количеству. Рекомендуется количество приоритетных вариантов в пределах от 3 до 10. Таким образом, для определения перечня наиболее предпочтительных вариантов использования подземного пространства разработана система качественных критериев оценки, группирующихся в соответствии с техническим, экономическим, экологическим и социальным факторами. При этом предложены стратегии, позволяющие устанавливать разные удельные веса факторов, в зависимости от их значимости в конкретных оцениваемых регионах и времени. Из множества вариантов, сформированных с использованием морфологической схемы и выбранных с использованием качественных критериев, оптимальный вариант следует выбирать с путем экономико-математического моделирования. В целях объективности выбора, применяемая при этом модель должна учитывать наибольшее количество факторов, которые влияют на оценку. В качестве критерия экономико-математической модели выбора вариантов использования подземного пространства целесообразно использовать суммарный эффект его использования, учитывающий соответствующие затраты на, а также результаты, возникающие в разных сферах (экономической, экологической, социальной и др.) с позиции государства, как собственника ресурсов. Он также должен учитывать эффекты, возникающие во всех стадиях вовлечения ресурса: освоение, непосредственно использование, сохранение и ликвидация. Исходя из сказанного, критерий экономико-математической модели оценки использования ресурсов подземного пространства должен включать в себя следующие составляющие: затраты на создание подземного объекта; выручку от продукции получаемой попутно при создании подземного объекта (например, от продажи извлекаемой горной массы); ущерб, наносимый окружающей среде при создании подземного объекта; социальный эффект от процессов создания подземного объекта (например от трудоустройства); возможный перспективный ущерб, связанный с использованием подземного пространства (например, сдвижение земной поверхности); доход (выгода) от использования подземного сооружения; затраты на использование объекта; ущерб окружающей среде от процессов использования подземного сооружения; социальный эффект от процессов использования подземного сооружения; ущерб, наносимый подземной средой, находящимся в ней объектам; возможный эффект от вторичного использования подземных полостей; затраты на сохранение полостей после их использования; ущерб окружающей среде от процессов сохранения подземных полостей; социальный эффект от сохранения подземных полостей; затраты на ликвидацию полостей; ущерб окружающей среде от ликвидации полостей; социальный эффект от процессов ликвидации полостей. С учетом этих факторов, была разработана экономико-математическая модель оценки и выбора вариантов использования подземного пространства, целевой функцией которой является суммарный дисконтированный эффект от использования ресурса, учитывающий экономические, экологические, социальные интересы всех субъектов общества, на которых оказывают влияние рассматриваемые в работе процессы. Данная модель представлена в формулах 3-12. где ЗІ - суммарный дисконтированный эффект по і-му оцениваемому варианту, руб; і - номер оцениваемого варианта (ієі); t - период времени на который производится оценка (teT), Т = Тсоз + ТИСп + Тсохр + T , лет; Тс03, Тиш, Тсохр, Тликв - соответственно период создания, использования, поддержания в неиспользуемом состоянии и ликвидации объекта, лет; 1 -порядковый номер вида продукции или услуг, создаваемых попутно при строительстве подземного объекта (leL); ЦС03 и Qc03 - соответственно цена и количество продукции или услуг, создаваемых при строительстве подземного объекта, руб/ед. и ед.; р - порядковый номер продукции или услуг, создаваемых при использовании подземного объекта (реР); Цисп и QHCn - соответственно цена и количество продукции или услуг, создаваемых при использовании подземного пространства, руб/ед. и ед.; 3 , - затраты на создание, использование, поддержание или ликвидацию подземных полостей, без учета амортизационных и налоговых отчислений, руб.; m - порядковый номер воздействия на окружающую среду (теМ); У - ущерб окружающей среде возникающий при использовании подземного пространства, руб.; п - порядковый номер вида социального эффекта (neN); Эсоц - социальный эффект, возникающий при использовании подземного пространства, руб.; о - порядковый номер возможного в перспективе ущерба от использования подземного пространства (о є О); увозм и р 03 _ соответственно величина и вероятность возникновения в перспективе ущерба от использования подземного пространства, руб. и доли; г - порядковый номер вида ущерба объектам, находящимся в подземном пространстве (reR); yHcrLB - ущерб объектам, находящимся в подземном пространстве, руб.
