Александр Тамби, д.т.н., проф. АГАТУ, Ассоциация «ЛЕСТЕХ», 

Сергей Угрюмов, д.т.н., проф. СПбГЛТУ, 

Алексей Бирман, д.т.н., проф. СПбГЛТУ, 

Татьяна Ищенко, к.т.н., доц. ВГЛТУ

Источник публикации - IOP Conf. Сер.: Earth Environ.

Ссылка для цитирования - A Tambi et al 2020 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 595 012028 DOI: 10.1088/1755-1315/595/1/012028

Активное лесопользование, в совокупности с недостаточными темпами дорожного строительства, привели к истощению лесосырьевой базы на экономически доступном расстоянии от лесопромышленных предприятий. Увеличение плеча вывозки автомобильным и железнодорожным транспортом увеличивает стоимость сортиментов, а ухудшение их размерных и физико-механических характеристик оказывает большое влияние на производительность предприятий. Для обоснования типа используемого оборудования необходима достоверная информация о товарной структуре древостоев, без которой лесопильные предприятия не могут осуществлять эффективное планирование своей деятельности.

Методология исследования 

Объектом исследования являлись пиловочные бревна, поступающие на ведущие предприятия Вологодской области. Порода древесины — сосна. Круглые лесоматериалы, предназначенные для распиловки, заготавливались на собственной арендной базе лесопильных предприятий с помощью харвестеров и форвардеров, а также приобретались у лесозаготовительных предприятий региона. Оценке подлежали: диаметр сортиментов, кривизна и сбежистость пиловочного сырья.

Измерения выполнялись на участке сортировки круглых лесоматериалов. Параметры круглых лесоматериалов оценивались до окорки. Размеры и форму круглых лесоматериалов определяли с помощью фотометрических сканеров «ВЕКТОР 3D», производства компании «Автоматика-Вектор», позволяющих осуществлять трехмерное сканирование профилей исследуемых сортиментов. Измерения проводили в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52117-2003 «Лесоматериалы круглые. Методы измерений». 

Общее количество исследованных пиловочных бревен — 16141 шт. Длина сортиментов — 3–6 м, диаметры — от 9 до 32 см.

Общее состояние ЛПК Вологодской области

Основной продукцией лесного комплекса Вологодской области являются пиломатериалы, объем производства которых в 2018 г. составил 1,75 млн м³. В регионе работает более 50 крупных лесозаготовительных компаний, обеспечивающих сырьем 30 крупных лесопильных заводов, 8 комбинатов по производству фанеры, 2 целлюлозно-бумажных предприятия, а также домостроительные компании и заводы по производству биотоплива.

Вологодская область занимает третье место в Российской Федерации по объемам заготовки древесины. По итогам 2019 г. в регионе заготовлено 16,9 млн м³ круглых лесоматериалов, и по этому показателю она уступает только Иркутской области и Красноярскому краю.

Леса Вологодской области занимают площадь 11,47 млн гектаров, что составляет 81 % территории региона. Запас древесины превышает 1,6 млрд м³. При общем объеме расчетной лесосеки на уровне 30,1 млн м³, в том числе по хвойному хозяйству 10,7 млн м³, по интенсивности заготовки древесины регион занимает первое место с показателем 1,7 м³/га. Расчетная лесосека осваивается на 56 %. Сведения о породном составе лесонасаждений приведены в табл. 1.

Таблица 1. Породный состав лесов Вологодской области (на 2018 г.)

По состоянию на 1 января 2018 года защитные леса на территории области занимают 1942,2 тыс. га, в том числе на землях лесного фонда 1815 тыс. га. Эксплуатационные леса занимают 9715,1 тыс. га, в том числена землях лесного фонда 9658,2 тыс. га. Резервных лесов на территории Вологодской области не выделено.

Анализ данных, представленных в табл. 1, позволяет сделать вывод о том, что при условии обеспечения транспортной доступности и вовлечения в промышленное производство всего объема имеющейся лесосырьевой базы, в регионе имеется потенциал для роста производства. Кроме того, наблюдаемое распределение лесов по породному составу обеспечивает возможность диверсификации работы лесопильных предприятий, которые могут вовлекать в процессы производства наиболее востребованные лесоматериалы сосны и ели, в зависимости от текущей конъюнктуры рынка и не испытывать дефицита сырья вследствие истощения одной из наиболее ценных пород в регионе.

Наибольшим интересом обладают данные о возрастном составе лесов Вологодской области, представленные на рис. 1. 

Рисунок. 1. Возрастной состав лесов Вологодской области (на 2018 г.)

В регионе преобладают спелые насаждения, площадь которых на 2018 г. составила 3158 тыс. м³, что должно обеспечивать сырьевую безопасность предприятий и позволять вовлекать в промышленное производство древесину необходимых диаметров, исходя из которых были рассчитаны параметры оборудования. Как правило это круглые лесоматериалы диаметром от 18 до 36 см, выпиливаемые из комлевой части ствола и обеспечивающие максимальный объемный и качественный выход пилопродукции. Однако, в результате проведенных исследований (рис. 2), установлено, что средний диаметр сырья, используемого в производстве пиломатериалов, значительно ниже.

Рисунок. 2. Кривые распределения круглых лесоматериалов по диаметрам, %

Характеристики пиловочного сырья

Несмотря на растущие объемы лесопользования, площадь спелых лесов в 2016–2018 гг. практически не менялся, площадь перестойных лесов выросла, но при этом, начиная с 2015 г. происходит снижение площади средневозрастных лесов, без соразмерного роста площади приспевающих лесонасаждений — с 2015 по 2016 г., площадь средневозрастных лесов снизилась на 711 тыс. га, а площадь приспевающих увеличилась только на 276,2 тыс. га. Произошедшее в те же годы увеличение площади спелых лесов на 296,2 тыс. га не может быть объяснено только переходом в спелые леса доли приспевающих лесов, площадь которых в период с 2016 по 2018 гг. снизилась всего на 30 тыс. га. Полученные данные могут служить косвенным признаком того, что именно приспевающие леса активно используются в промышленной заготовке древесины, поскольку установлено значительное истощение лесосырьевой базы вблизи объектов транспортной инфраструктуры. Имеющиеся в литературных источниках данные подтверждается результатами собственных исследований (рис. 2, табл. 2).

Таблица 2. Распределение объемов бревен (%) по диаметрам

Примечание. Средний диаметр бревен в кривой сырья выделен цветом.

В 2015–2018 гг. средний диаметр круглых лесоматериалов варьировал в диапазоне 12,5–17 см, а доля сортиментов диаметром более 32 см не превышала 3,5 %. Вместе с тем, при возрасте дерева 100 лет диаметр сосны, определяемый на высоте груди, как правило, превышает 30 см, что также свидетельствует о том, что перерабатываемые лесопильными предприятиями в Вологодской области сортименты (рис. 2) получены из древесины, не достигшей возраста спелости. 

Древесина, заготавливаемая в приспевающих и средневозрастных лесах, по своим физико-механическим характеристикам отличается от спелой древесины, поскольку содержит больший объем заболонной древесины, биостойкость которой ниже, а также большую долю ювенильной древесины, что затрудняет производство пиломатериалов классов прочности С30 и выше и требует применения методов индивидуальной оценки прочностных показателей каждого выпиленного сортимента.

В результате исследований установлено, что величина сбега круглых лесоматериалов, поступающих на лесопильные предприятия Вологодской области (рис. 3), зависит от вершинного диаметра. Наибольшим сбегом обладают комлевые и вершинные сортименты, что согласуется с известными данными. Величина сбега сортиментов изменяется в широком диапазоне и зависит от возраста рубки и условий произрастания конкретного дерева. Подобные изменения сбега круглых лесоматериалов, заготовленных в разном возрасте, на разобщенных лесосеках, из деревьев, произрастающих в различных природно-климатических условиях, затрудняют учет круглых лесоматериалов на промыш­ленных предприятиях.

Рисунок. 3. Сбег, мм/м

Для оценки параметров сбега каждого конкретного сортимента и обоснования схемы его раскроя необходимо использовать современные фотометрические или рентгеновские сканеры, позволяющие получать 3D-модель формы бревна, способные обеспечить сплошной учет особенностей строения, объема и формы каждого поступающего сортимента. Именно эти модели должны являться базой для классификации пиловочника по сортировочным группам в зависимости от формы сортимента и требований, предъявляемых к пилопродукции. Общие закономерности формы пиловочных бревен должны учитываться при обосновании типа и модели лесопильного оборудования, а также при расчетах схем раскроя пиловочной древесины на пиломатериалы. 

В результате исследований было определено изменение кривизны пиловочных бревен в зависимости от диаметра круглых лесоматериалов. На рис. 4 приведены результаты исследований для пиловочных бревен длиной 3 м. 

Рисунок 4. Кривизна пиловочных бревен, %

Снижение качества заготавливаемой древесины вынуждает лесопильные компании переходить на распиловку сортиментов длиной 3 и 4 м, что снижает производительность оборудования по объему распиливаемого сырья, но позволяет увеличить объемный выход пилопродукции. При распиловке сортиментов меньшей длины снижается влияние кривизны на выход продукции и обеспечивается формоустойчивость пиломатериалов в процессе сушки и последующей эксплуатации. Стабильность размеров пиломатериалов обеспе­чивается за счет перерезания меньшего числа волокон древесины что снижает коробление, проявляющееся при изменении уровня влажности пиломатериалов в эксплуатационных условиях. 

Для исследуемых бревен определено влияние кривизны на распределение круглых лесоматериалов по качественным группам в соответствии с ГОСТ 9463-2016 «Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия»: 

- круглые лесоматериалы I сорта (кривизна в диапазоне 0–0,5 %) — 68,2 %; 

- круглые лесоматериалы II сорта (кривизна в диапазоне 0,5–1,0 %) — 27,3 %; 

- круглые лесоматериалы III сорта (кривизна в диапазоне 1,0–1,5 %) — 3,67 %; 

- круглые лесоматериалы IV сорта (кривизна в диапазоне 1,5–3 %) — 0,82 %. 

Установленные размерно-качественные характеристики круглых лесоматериалов позволяют сделать вывод о том, что лесопильные предприятия Вологодской области в результате истощения лесосырьевой базы вблизи объектов инфраструктуры вовлекают в промышленное использование древесину, не достигшую возраста спелости. 

Анализ полученных данных позволяет предположить, что лесосырьевая база в регионе разрабатывается лесопромышленными предприятиями неравномерно, а заготовка древесины на арендованных площадях продолжается даже после вырубки всего объема спелой древесины, вовлекая в промышленное использование приспевающие леса, находящиеся в экономической доступности для действующих предприятий. 

Прекращение лесозаготовки на арендованных пло­щадях прекращается при снижении среднего диаметра заготавливаемого сырья до 13 см, при котором наблю­дается значительное увеличение сбега и кривизны круглых лесоматериалов, влияние которых может быть частично минимизировано снижением длины пиловочного сырья до 3 м.

Список использованной литературы