О стали

Современные способы добычи угля. Как добывают уголь? Способы добычи угля, фото и видео

История добычи угля

Уголь известен еще с античных времен, первооткрывателями считаются Грецию и Китай. Изначально его использовали для отопления сооружений и построек, а позже – в процессе выплавки металлов. Постепенно данное полезное ископаемое стало заменять собой дерево и другое отопительное сырье.

О происхождении угля ходило много легенд. Одни считают, что он образовался в результате извержения вулкана, другие – что это затвердевшая нефть.

Карьерный, шахтный и иные способы добычи угля были открыты не сразу. Ранее уголь добывался простым путем, с помощью самой простой техники, а в большинстве случаев, ручным трудом. Много полезных ископаемых было найдено в местах обрушения горных пород, а также на побережьях, во время приливов и отливов. Распознать уголь просто, он имеет черный цвет и переливается на солнце.

Добыча материала ручным трудом очень сложная и непосильна многим, поэтому с течением времени был разработан шахтный способ. Однако и он был небезопасным, именно поэтому на рудниках работали только низшие слои общества. Уголь начали использовать при обработке металла, производстве кирпича. Благодаря высокой теплоемкости, материал высоко ценился, предпринимались первые попытки его применения в качестве топлива на пароходах, автомобилях и другой технике.

Предположительно в 1491 году были организованы поиски данного полезного ископаемого. Результатом стало открытие залежей угля в горных массивах Печорского края. С того времени и по сегодняшний день, это самый большой рудник России.

Затем были открыты крупные рудники на Урале, Донбассе, Кузнецке и на Дальнем Востоке. Для добычи полезных ископаемых была задействована специальная техника, что значительно облегчило работу.

Уже в СССР угольная промышленность высоко ценилась, даже был введен праздник — День Шахтера. Уголь начали использовать для выработки энергии на теплоэнергостанциях.

Сейчас угольная промышленность не сбавляет обороты. Однако учеными было доказана высокая опасность ископаемого, ведь при его сгорании в воздух выбрасывается большое количество ядовитых веществ. В виду этого некоторые страны отказываются от использования угля.

Значение в экономике

С 1970 г. правительство России переориентировало энергетический комплекс под применение газа. В первую очередь была задача организовать более быстрый рост энергетики по сравнению с промышленностью.

Повышение объемов угледобычи с 1998 г. развивается с медленной скоростью. В энергобалансе России на долю угля приходилось лишь 19%, хоть в среднем показатель в мире — приблизительно 45%. Такая низкая добыча не могла обеспечить необходимую энергетическую безопасность государства.

Увеличение стоимости газа и нефти заставило обратить внимание на угольную промышленность. В 2008 г. министерство приняло схему расположения энергообъектов до 2020 г., с учетом этого произойдет понижение доли газовых подстанций на 32-38%, а работающие за счет угля увеличатся до 35-39%. Изменения затронут и топливный баланс, добыча газа снизится с 67% до 49%.

Креативно, прибыльно: зеркальный лабиринт как бизнес — стоит ли заниматься

Нетрадиционные способы добывания угля

Данные способы эффективны, но не имеют массового распространения – на данный момент отсутствуют технологии, позволяющие чётко наладить процесс:

• Гидравлический. Добыча ведётся в шахте на большой глубине. Угольный пласт крошится и доставляется на поверхность под сильным напором воды.
• Энергия сжатого воздуха. Она выступает как разрушительной, так и подъёмной силой, сжатый воздух находится под сильным давлением.
• Виброимпульсный. Пласты разрушаются под воздействием мощных колебаний, образованных оборудованием.

Данные методы применялись ещё в Советском Союзе, но не стали популярными из-за необходимости крупных финансовых вложений. Лишь несколько угледобывающих компаний продолжают использовать нетрадиционные способы.

Главное их преимущество – отсутствие рабочих на потенциально опасных для жизни участках.

Предприятия в плюсе

Открытый способ добычи угля получил большое распространение благодаря своим преимуществам перед подземной добычей в шахтах.

Во-первых, работать на разрезе удобней и гораздо безопасней, нежели под землёй. Работники извлекают уголь в более комфортных условиях – на поверхности меньше вредных газов, есть естественное освещение.

И, конечно, риск смертельных случаев на поверхности намного ниже, чем под землёй.

Во-вторых, при данном способе очень высокая производительность труда – за счёт более свободной рабочей зоны и возможности использования сверхмощной техники.

Из пластов разреза осуществляется более полная выемка угля – потери полезного ископаемого примерно в 3 раза меньше, которые в подземных условиях происходят нередко.

В-третьих, высокая скорость строительства разреза, которая к
тому же требует гораздо меньших затрат (примерно в 1,5 раза). Также меньше
времени нужно на освоение проектной и производственной мощности месторождения.

И в-четвёртых, из-за низких затрат на строительство экономическая эффективность добычи на разрезе почти в 3 раза выше.

Перечисленные достоинства открытого способа позволяют предприятию извлекать уголь с более низкой себестоимостью.

Иркутский и Подмосковный

Иркутский бассейн расположен с южной части Иркутска, протяженность территории около 550 км, площадь равняется 42,8 тысяч км², размещение делится на Приясаянскую и Прибайкальскую части. Объем залежей породы оценен предварительно в 7,8 млрд тонн, здесь находятся 15 угленосных регионов и примерно 22 крупных месторождения каменного и бурого угля.

Бассейн находится в Предсаянском прогибе. Состав имеет неоднородные карстовые образования и структуру. В основном добываются гумусовые породы — 88%, остальные сапропелевые и гумусо-сапропелевые, редко встречаются высокосерные и малосерные разновидности, их используют для газификации и коксования. Ежегодный объем добычи — приблизительно 45 миллионов тонн.

Подмосковный бассейн расположен в Тульской, Новгородской, Калининской, Ленинградской, Рязанской, Смоленской областях. Основная добыча происходит в Тульском районе. Площадь отложений — около 130 тыс. км², слои находятся на глубине примерно 250 м. Общие запасы оцениваются в 11,9 млрд тонн.

Основные характеристики:

• зольность – 32%;
• влажность – 32,6%;
• теплота сгорания – 38,3 МДж;
• сера – 4%.

Как правило, месторождения из себя представляют разъединенные линзообразные и пластовые залежи нетипичной формы. Добыча выполняется подземным способом, определенные залежи — открытым методом. Ежегодно достается около 36 миллионов тонн.

Перспективы угольной промышленности

По всему миру развитые страны отказываются от добычи и эксплуатации угля в пользу более экологически чистого топлива и ресурса. Поэтому вопрос перспективы развития угольной промышленности Российской Федерации остается открытым уже на протяжении нескольких лет.

Сразу необходимо отметить, что государственные органы России не преследуют подобную политику, полностью отказываться от добычи угля в ближайших планах нет. При этом, наоборот, увеличиваются объемы добытого ресурса, строятся новые шахты и открываются дополнительные компании.

Несмотря на такой подход к добыче угля, обстановка в угольной промышленности все же переживает некоторые трудности. Основные из них связаны с экспортом. Такое негативное последствие возникает из-за всеобщего отказа от угля на мировом рынке. В результате снижается спрос.

Однако руководство страны не останавливают такие перспективы, поэтому оно активно поддерживает сферу угольной промышленности, влияя на ее развитие. Существует несколько государственных проектов, согласно которым добыча угля будет значительно повышаться. Вопрос о стоимости, по которой сырье в дальнейшем будет экспортироваться, остается открытым, т. к. из-за падения спроса цена на ресурс снижается.

В результате можно точно определить, что перспективы развития угольной промышленности у России есть. Однако процесс будет нестабилен из-за воздействия извне. Даже при самых неблагоприятных прогнозах уголь активно используется на территории страны в разных сферах деятельности. При этом он является единственным источником энергии во многих районах Российской Федерации.

Техника для открытой добычи угля

В угольных разрезах используется несколько типов техники:

• Машины для выемки вскрышной породы и угля
• Оборудование для транспортировки
• Вспомогательная техника

Далее мы расскажем о них подробнее.

Машины для выемки породы и угля

Для выемки используются экскаваторы разного типа:

• С прямой лопатой
  Экскаваторы с прямой лопатой предназначены для выемки породы выше уровня площадки, на которой стоит машина. Лопата роет «от себя», набирает материал наподобие ложки. Она состоит из ковша с зубьями, жестко прикрепленного к рукоятке, ст р елы и седлового подшипника. Стрела подвешена на канатах, она располагается под углом 45-60° к горизонтальной плоскости. Нижняя часть ковша открывается, таким образом порода высыпается на отвал или в кузов автомобиля.
• С обратной лопатой
  Они изымают породу с уровней, расположенных ниже площадки, где стоит машина. Ковш жестко крепится к рукояти, он снабжен зубьями на передней и боковых сторонах. Рукоять представляет собой полую литую трубку с отверстиями для крепления ковша. Она крепится к стреле и поворачивается по часовой стрелке. Угол наклона стрелы меняется в широких пределах.
  Обратная лопата роет «на себя». Ковш врезается в породу и загребает ее, поворачиваясь внутрь. Затем экскаватор разворачивается к месту выгрузки (оврагу, отвалу или кузову автомобиля) и опрокидывает ковш.
  Стрела у экскаваторов с прямой и обратной лопатой короткая, не больше 5-10 м. Максимальный объем ковша – 10 м3. Для выемки породы с большой глубины или мест, куда не может подъехать техника, используют драглайны. Их стрела может достигать в длину от 15 до 125 м, а в ковш помещается от 6 м3 до 168 м3 породы.
• Драглайны
  Механизм драглайн включает тяговую и подъемную лебедки, ковш и стрелу. Все элементы соединены между собой сложной системой канатов. Отдельные тросы предназначены для подъема и опускания стрелы. Ковш чрезвычайно подвижный. Это помогает охватить значительный радиус обрабатываемого участка — до 15 м. За час машина способна произвести выемку больше 300 м3 по р оды (экскаватор с прямой лопатой – до 210 м3).
• Грейферы
  Немного реже на угольных разрезах используются грейферы. Это устройства с двухлопастным ковшом, напоминающим челюсти. Они могут быть частью экскаватора или подъемного крана. Грейферы предназначены для выемки породы ниже уровня стоянки машины. Они могут использоваться в котлованах с глубиной 6-30 м. Объем ковшей достигает 7-8 м3, за один раз грейфер может изымать до 10 т породы.
• Роторные экскаваторы
  Это самая мощная машина, используемая при открытой добыче угля. Ее рабочая часть – круглое колесо, диаметром до 18 м. На нем помещается около десятка ковшей или резцов. Объем одного ковша – до 2 м3. Производительность машины – 10 000 м3 в час. Она может копать на глубину 5 м и имеет высоту вреза до 33 м.
  Ротор используется для разрушения и выемки вскрышной породы, угольных пластов. Экскаватор снабжен транспортером и может перемещать вскрышу в отвалы, а уголь – на склады. Его часто применяют для выемки угля из пластов малой мощности, или разработки слоистых пластов с разными видами материала.
• Машины для гидроразмыва
  Для удаления рыхлой вскрышной породы используются машины для гидроразмыва. Они снабжены мощными шлангами. Струя воды смывает породу, открывая пласт угля. При такой методике в воздух попадает меньше пыли , но проблемой является перерасход воды. Метод нельзя использовать при отрицательных температурах.

Экскаваторы отличаются не только рабочей частью. Они перемещаются разными способами.

По этому критерию машины разделяют на:

Колесные экскаваторы в карьерах применяются редко, лишь на участках с относительно ровной поверхностью. Гусеничный ход предназначен для легких и средних машин. Мощная угледобывающая техника чаще бывает шагающего типа. Она перемещается с низкой скоростью, на гидравлических опорах, оснащена драглайнами или роторами. Такие экскаваторы предназначены для выемки больших объемов породы. Они в 2-3 раза экономичнее, чем легкие передвижные машины.

Около 60% экскаваторов, работающих в разрезах России, отечественного производства. Некоторые из них были выпущены еще в СССР. Остальные 40% машин – импо р тные: из Кореи, Японии, Франции, Германии и США.

Оборудование для транспортировки

В разрезах ежедневно перемещают сотни тысяч тонн сыпучих материалов. Добытый уголь поставляется на склады, обогатительные заводы, в порты и на железнодорожные станции. Пустую породу складывают в отвалы либо заполняют ею отработанные карьеры.

Для транспортировки в угольных разрезах используют:

• Самосвалы с большой грузоподъемностью
  Автомобильная перевозка – самый популярный способ. Уголь или вскрышная порода грузятся экскаваторами в кузов самосвалов. Грузоподъемность их колеблется от 30 до 400 тонн. Для перевозки полезного ископаемого в карьерах чаще используют машины на 30-35 тонн, для породы – 100-300 тонн. Обычно в российских карьерах работают самосвалы марки «БелАЗ». Немного реже – машины корейского или японского производства.
  Метод имеет свои недостатки. Для проезда техники необходимо построить дорогу. Уклон ее не должен превышать 6°. По более крутому склону груженый автомобиль не проедет. Выхлопные газы от тяжелого транспорта загрязняют внешнюю среду.
• Железнодорожный транспорт
  Погрузка в железнодорожные вагоны – более экономичный и экологичный метод. Уголь с карьеров сразу поставляется потребителю или на обогатительные заводы , которые расположены за несколько километров от места добычи. Способ перевозки выгодно применять на крупных карьерах. Ведь для этого нужно проложить железнодорожную ветку.
  Вагоны для транспортировки используются в самом крупном разрезе в мире – «Богатырь». Он расположен в Экибастузском бассейне (Казахстан). В России этот метод транспортировки применяют в Бородинском разрезе (Красноярский край).
• Ленточные конвейеры
  Ленточные конвейеры – один из перспективных и безопасных с экологической точки зрения методов транспортировки. Подобное оборудование установлено на крупных роторных экскаваторах. Но его длина ограничена несколькими десятками метров. Наземные конвейеры могут транспортировать породу и уголь на сотни метров. На Сахалине в 2019 году начали строить конвейер длиной 28 км. Он будет соединять Солнцевский угольный разрез с портом «Шахтерск».
  Конвейеры закрытого типа не загрязняют окружающую среду. Пыль от породы и угля не попадает в воздух. Производительность ленты составляет 3 000 — 3500 т/час. Но такое оборудование имеет свои недостатки. В условиях холодного климата конвейеры трудно эксплуатировать , они страдают от снега и обледенения.

На угольных разрезах чаще всего используются комбинированные системы. Например, конвейер устанавливают на крутых участках, с углом падения более 7 градусов. К ним материалы подвозятся грузовиками. Также комбинируют автомобильный и железнодорожный транспорт, чтобы экономить на прокладке рельсов.

Вспомогательная техника

Кроме непосредственной добычи угля и выемки вскрышных пород в разрезах проводятся и другие работы. Для прохождения транспорта нужно проложить дороги. Время от времени следует проводить их ремонт. Персонал нужно перевозить на дальние участки. Все это требует дополнительной техники.

Чаще всего на угольных карьерах используют:

• Бульдозеры. С их помощью проводят дополнительную выемку породы, выравнивают площадки и дороги
• Буровые установки – для подготовки взрывных работ
• Погрузчики и тракторы – для перемещения мелких грузов
• Грейдеры. Применяются для прокладки, выравнивания и ремонта дорог
• Грузовые автомобили средней и малой грузоподъемности – для подвозки деталей и оборудования
• Машины для полива дорог. Они помогают снизить запыленность в карьерах
• Внедорожники – для подвоза р абочих

В хозяйственный комплекс разреза входят гаражи, мастерские для ремонта оборудования, объекты электроснабжения, помещения для персонала, административные строения, склады, лаборатории. На территории крупных карьеров строятся обогатительные заводы.

Разновидности породы

В настоящее время выделяют несколько разновидностей угля. Одной из наиболее популярных и доступных является торф, который тоже представляет собой остатки горной породы. Сферы применения такого ископаемого очень обширные, хотя, по сути, оно считается отходом. Интересным свойством этой разновидности является то, что в ее составе сосредоточено намного меньше вредных примесей типа серы сера. Также в торфе занижено процентное содержание углерода.

Следующий популярный тип называется бурым углем. Он являет собой землистую массу с повышенной плотностью, которая формируется на основе торфа, но обладает древесной структурой. Применяется такой уголь гораздо реже, чем каменный, что связано с появлением коптящего пламени и неприятного запаха во время сжигания. В большинстве случаев бурая разновидность задействуется при сухой перегонке. Она позволяет добыть такие вещества, как аммиак с уксусной кислотой. В сравнении с остальными породами, бурый уголь считается наименее изученный и наиболее молодым. Химический состав выглядит следующим образом:

1. Как и в остальных разновидностях угольной породы, основную часть состава занимает углерод. Его концентрация достигает 50−77%.
2. Кислород содержится в аналогичной концентрации — 26−37%.
3. Процент содержания водорода равен 3−5%, азота — 0−2%.

Видимый прогресс в развитии технологий позволил добывать на основе сырья синтетический газ. Его используют в качестве альтернативы для мазута.

Необходимость добычи угля

Основные сферы его использования – электроэнергия и металлургия. Уголь имеет большое значение и в производстве топлива, так как стоимость нефти и газа постоянно растет, и страны ищут недорогой, альтернативный способ их замены.

Более половины угля идет на производство топлива, все остальное задействовано в химической промышленности. Общий объем добычи полезного ископаемого в год достигает 5 млрд. тонн.

Помимо этого, уголь используют для изготовления:

• синтетической горючей фракции;
• метана;
• углеводородных адсорбентов;
• и пр.

Лидером в производстве данного вида топлива является Россия.

Влияние на экологию

Природа проблем воздействия на окружающую среду угледобывающей сферой в основном связана с проведением горных работ. Особенно при открытой добыче угля. При проведении взрывных работ в небо подымаются тонны пыли, и разносятся ветром на многие километры. Более пятидесяти процентов шахт по добычи угля относятся к категории взрывоопасных, также высока опасность самовозгорания угольной пыли.

При проведении взрывных работ в небо подымаются тонны пыли, и разносятся ветром на многие километры

При проведении работ под землей существует большая вероятность оседания земли, которую возможно предотвратить. При проведении добычи полезных ископаемых, пустоты, образующиеся под землей, необходимо заполнять, не имеющей ценности породой или другими материалами.

Многие страны мира уже успешно применяют эту технологию. В первую очередь в тех странах, где приняты нормативы, и программы по рекультивации территорий, на которых проводились горные работы.

Каждый субъект хозяйствования при добыче каменного топлива должен выполнять требования техники безопасности принятые в добывающей отрасли. Пренебрежение этими правилами может привести к очень опасным последствиям:

• при добыче возможны изменения ландшафта;
• развитие эрозии почвы, связанное с оседанием поверхности земли, нарушается почвенный покров;
• происходит ухудшение качества воздуха и воды;
• в результате подземной добычи угля происходят выбросы метана;
• подземные пожары;
• самовозгорания в отвалах;
• осыпание откосов;

Для минимизации экологических последствий каждый субъект хозяйственной деятельности, занимающийся добычей и переработкой угля должен внести свой вклад в решение данной проблемы.

Второй метод

Второй метод добычи угля называется шахтным, или закрытым. Из названия становится понятно, что он осуществляется в тех случаях, когда порода залегает слишком глубоко под землей. На равнинной местности до самого пласта с углем проделываются каналы горизонтального или вертикального типа. Затем в выбранном месте обустраивается шахта. Если уголь расположен в горной местности, то для проведения работ по добыче угля нужно сооружать штольню.

Существует два способа добычи угля по закрытой технологии — с помощью лав, или камерно-столбовым методом. Первый вариант являет собой длинные забои, которые устанавливаются в шахте, и запускают процесс дробления угля посредством выемочного комбайна. Для перемещения изъятого сырья на поверхность применяется комбайн, который грузит уголь на конвейер.

Говорящая аниме-подушка, созданная японцем

Методика позволяет получать максимальное количество породы, которая присутствует в пласте. При неглубоком залегании угля можно обойтись камерно-столбовым методом. Для этого нужно применить столбы и горизонтальные проходы.

Современная угольная промышленность переживает массу изменений и нововведений. Развитие передовых технологий приводит к полной автоматизации процессов добычи, а также открытию возможности удаленного управления механизмами. Метод характеризуетсятакими преимуществами:

1. Полученное сырье всегда обладает высоким качеством.
2. Способ намного экологичнее, чем остальные, т. к. он практически не вредит окружающему пространству.

К недостаткам такого варианта добычи является производственная опасность, а также внушительные затраты на обустройство шахты. Тем не менее за всю историю существования угольной промышленности именно шахтный способ использовался чаще всего.

Наиболее крупными месторождениями угля является Донецкий угольный бассейн, расположенный на территории Донецкой, Луганской и Днепропетровской областей. Также он затрагивает значительную часть Ростовской области в России. Общая площадь составляет равна 60 тысячам квадратных километров, 50 тысяч из которых находятся именно на Украине. Протяженность бассейна составляет 650 км в субширотном направлении, а ширина достигает до 200 км.

Компании, лидирующие на рынке угольной промышленности в России

Благодаря хорошему угольному потенциалу на территории России действует внушительное число предприятий, занимающихся добычей и обработкой угля. Большинство из них базируются в Сибири, Туве, Якутии и Кузбассе. Часть таких предприятий находится под частной собственностью, другая принадлежит государству. Крупнейшие из них:

• АО «Сибирская угольная энергетическая компания» (СУЭК);
• ОАО «Русский уголь»;
• En+ Group;
• ОАО «Уральская горно-металлургическая компания» (УГМК);
• «Востсибуголь»;
• «Мечел»;
• «Сибуглемет»;
• «СДС-уголь»;
• «Южный Кузбасс»;
• Распадская.

Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Угольные компании.

Крупнейшие месторождения России

Кузбасс

Минеральные ресурсы. Буроугольные бассейны

Кузнецкий угольный бассейн, сокращённо Кузбасс – наиболее крупное месторождение по запасам угля на территории РФ, и крупнейшее в мире. Оно расположено на Западе Сибири.

Основная часть территории бассейна находится в Кемеровской области. На долю Кузбасса приходится добыча 56% процентов каменного и около 80% коксующегося угля, добытого в РФ, в общей сумме двести миллионов тонн в год.

В Кузнецком бассейне угли, по своему качеству разные. Уголь с более высоким качеством залегает глубже, а чем ближе к поверхности увеличивается зольность и влажность угля. Большие расстояния от главных потребителей топлива – центральной части страны, Камчатки и Сахалина, является основным недостатком. Добыча ведется открытым методом.

Канско-Ачинский бассейн

Этот бассейн расположен в центральной Сибири. Основной вид добываемого угля – бурые угли, широко применяемые в энергетике, Добывается открытым способом.

Канско-Ачинский угольный бассейн — находится на территории Красноярского края, частично Кемеровской и Иркутской областей РСФСР

Количество угольных запасов составляет 638 миллиарда тонн, используется топливо местными электростанциями для генерации электроэнергии и тепловой энергии. Значительная часть добытого ископаемого применяется на ТЭЦ Иркутской энергетической системы. Самыми крупными потребителями Канско-Ачинских углей являются ТЭЦ, расположенные в городах:

• Красноярске;
• Абакане;
• Солнечном;
• Железногорске.

Немаловажное значение для бассейна играет наличие транссибирской железнодорожной магистрали, по которой осуществляется транспортировка угля, как в западном направлении страны (для нужд Рязанской ГРЭС), так и на Дальний Восток.

Тунгусский бассейн

Самые крупные месторождения угля

Тунгусский бассейн, лидирующий в России, и входит в число крупнейших угольных бассейнов мира. Его площадь составляет примерно один миллион квадратных километров. Количество угля в недрах составляет примерно два миллиарда тонн, причем 95% из них каменные. Такое количество угля способно обеспечить все мировые потребности сроком на пятьсот лет.

В связи с отсутствием подъездных путей и удаленностью от промышленных центров на полную мощность не эксплуатируется. Основным потребителем угля является субъект РФ Красноярский край.

Печорский угольный бассейн

Добыча угля в Иркутско–черемховском бассейне

Располагается на западном склоне кряжа Пай-Хой. Административно расположен в Ненецком автономном округе и Республике Коми.

В недрах бассейна преимущественно находятся коксующиеся угли высокого качества. Добыча ведется с применением шахтного метода.

Ежегодная добыча 12,6 миллиона тонн угля, что равняется 4% от всего количества угля, добываемого в России. Череповецкий металлургический завод является самым крупным потребителем.

Иркутско–черемховский бассейн

Иркутский угольный бассейн занимает площадь 42,7 тысячи км². Количество угля в недрах бассейна 9 миллиардов тонн, из них 94 % каменный, на бурые угли приходятся остальные 6%.

Толщина пластов от одного до десяти метров. Большие расстояния от крупных потребителей не позволяет использовать добываемый уголь, кроме как на местных электростанциях. Для добычи топлива применяется открытый способ.

Как происходит добыча угля на современных шахтах

Уголь добывается двумя способами: открытым и закрытым. Добыча открытым способом происходит путем снятия поверхностного слоя земной коры с залежами полезного ископаемого с глубины не более 100 м. Для этого используется специальная техника. Такой способ считается наиболее экономичным, и используется в 70% разработок месторождений.

Закрытый способ используется, если требуется извлечь слой полезных ископаемых с больших глубин. Это наиболее трудоемкий вариант, в результате чего получается высококачественный продукт без вредных примесей.

В некоторых странах до сих пор добыча угля происходит ручным способом, например, в Индии. Жители городов, вблизи залежей угля, занимаются его собиранием.

Где в России добывают уголь

Добыча угля осуществляется в 25 регионах России, но концентрируется на территории Сибири — в Кузнецком и Канско-Ачинском бассейнах. Основной регион добычи угля — Кемеровская область (210 млн. т., 57% добычи в стране), которая на протяжении длительного времени удерживает лидерство. Значительный масштаб добычи также наблюдается в Красноярском крае (10%), Хакасии (6%) и Забайкальском крае (5%).

Структура добычи угля по регионам России в 2019 г. и изменение добычи к 1990 г. Расчет автора по данным ЦСУ СССР, Росстат, ЦДУ ТЭК. Нескучная экономика

Добыча угля с 1990 по 2019 гг. выросла на 11,6% и постепенно смещалась на восток страны. Импульс восточному направлению придает емкий рынок азиатских стран с активно растущими экономиками. Основной вклад в увеличение добычи внесли соседствующие регионы Сибири: Кемеровская и Новосибирская области, Хакасия. С момента развала СССР добыча угля в регионах выросла в несколько раз — от 1,7 раза в Кемеровской области до 16 раз в Новосибирской области.

<текстареа hidden="" class="l-hidden">
{
«osnovaUnitId»: null,
«url»: «https://booster.osnova.io/a/relevant?site=vc&v=2»,
«place»: «between_entry_blocks»,
«site»: «vc»,
«settings»: {«modes»:{«externalLink»:{«buttonLabels»:[«u0423u0437u043du0430u0442u044c»,»u0427u0438u0442u0430u0442u044c»,»u041du0430u0447u0430u0442u044c»,»u0417u0430u043au0430u0437u0430u0442u044c»,»u041au0443u043fu0438u0442u044c»,»u041fu043eu043bu0443u0447u0438u0442u044c»,»u0421u043au0430u0447u0430u0442u044c»,»u041fu0435u0440u0435u0439u0442u0438″]}},»deviceList»:{«desktop»:»u0414u0435u0441u043au0442u043eu043f»,»smartphone»:»u0421u043cu0430u0440u0442u0444u043eu043du044b»,»tablet»:»u041fu043bu0430u043du0448u0435u0442u044b»}} }

Резкое падение или полное прекращение добычи угля наблюдается в регионах Европейской части России: Ростовской области, Коми и Тульской области. Отчасти это связано с высокой себестоимостью добычи, низкой энергоэффективностью сырья, истощенными запасами и стагнацией европейских рынков сбыта.

Основные способы добычи угля

Многие страны далеко пошли в разработке месторождений полезных ископаемых. Множество видов техники для добычи угля, в некоторых процессах человек не принимает участие.

На современном этапе широко используются три способа добычи ресурса:

1. Карьерный.
2. Шахтный.
3. Гидравлический.
4. Копанка.

Конкретный метод зависит от глубины залегания полезного ископаемого, твердости поверхности и доступности.

Карьерный

Карьерным способом добывают уголь, если глубина его залегания не более 500 метров. Для этого верхний пласт густой породы снимается с помощью специальных кранов. Для работы может использоваться взрывчатка, с ее помощью можно быстро добраться до полезного ископаемого. Однако большинство производств отказываются от такого способа добычи из-за его опасности.

Уголь – это невосстановимый ресурс, поэтому после опустошения месторождения, земля засыпается обратно, и на нее высаживаются деревья. Это несомненный плюс, так как восстанавливается и улучшается экологическая обстановка местности. Хотя есть и свои минусы открытой добычи угля – осушение подземных вод.

Карьерным способом чаще всего добывают бурый уголь, так как он залегает на глубине не более 300-400 м.

Среди недостатков данного метода выделяются:

• вред природной среде;
• образование больших карьеров;
• снятие плодородного слоя.

Среди преимуществ данного метода – это скорость добычи и дешевизна.

Шахтный

Данный метод относят к подземному способу добычи полезного ископаемого. На глубине более 500 м залегает большой объем угля, а снимать для этого верхний слой земли — дорогой и трудоемкий процесс.

Удобнее прибегнуть к строительству подземное сооружение, а именно, ствол и сама шахта. На нужной глубине прокладываются туннели с рельсами, и запускается оборудование. Чтобы сооружение не разрушилось, устанавливаются столбы и кольца. Для обеспечения безопасности рабочих, шахты вентилируются, а также обеспечивается подогрев воздуха, если это необходимо.

Чтобы добывать уголь шахтным способом, используется специальная дробильная техника, которая дробит пласты и отправляет их на поверхность для дальнейших действий. Сюда относят проходческий комбайн, он разделяет сырье от пласта, и по конвейерной ленте, отправляет его на поверхность.

Если полезные ископаемые залегают глубоко, то используется врубовый комбайн. Такая техника оснащена сверлом с большими зубьями, благодаря которым дробятся большие пласты породы. Здесь же используется очистной комбайн, который обрабатывает эти пласты.

При добыче угля в шахтах важно обеспечить выкачку воды, так как подземный способ добычи материала усложняется грунтовыми водами. К тому же, они несут серьезную опасность рабочим. Чтобы обеспечить безопасность, для работы под землей используется специальная техника, которая откачивает воду.

Среди преимуществ данного метода можно выделить высокое качество добытых полезных ископаемых, меньший вред окружающей среде. Среди недостатков – опасность и дороговизна.

Гидравлический

Это относительно новый и постоянно модернизирующийся способ добычи полезных ископаемых. Дело в том, что на его работу затрачивается большое количество воды. Устройство по добыче угля таким способом называется – механогидравлический комбайн, который рыхлит породы, тем самым откалывая ее от основного слоя.

Вода здесь служит главным инструментом по обезвоживанию угля. Ее подача осуществляется по монтированным желобам к низконапорному насосу. Затем очищенный уголь поступает на конвейер, и перемещается наружу.

Важным моментом является очищение воды каждый раз после промывки. Если этого не сделать, то из-за мелких частиц от угля, техника может выйти из строя.

Как видно, гидравлический способ долгий процесс, требующий больших финансовых вложений. Однако добыча полезных ископаемых таким способом не менее продуктивна.

Копанка или добыча угля в домашних условиях

Добыча угля – сложный процесс, требующий больший затрат времени и ресурсов. Лучшими свойствами и качеством обладает материал, залегающий глубоко под землей. Его добыча осуществляется с помощью специальной техники, однако в некоторых странах сооружают копанки, которые используют для собственных целей.

Их сооружение процесс не из легких, к тому же, залегать такое полезное ископаемое должно неглубоко. Хоть и такой уголь имеет худшие свойства, чем тот, который добыт шахтным путем. Затем его перепродают на черном рынке или используют для собственных целей.

Франц Фишер и Ханс Тропш

Процессом Фишера — Тропша называется набор химических реакций, в ходе которого смесь угарного газа и водорода превращается в жидкие углеводороды. Реакции протекают в присутствии определённых металлических катализаторов при температурах 150–300 °С и давлениях 1–10 атмосфер. В годы после Второй мировой войны синтезу ­Фишера — Тропша уделяли пристальное внимание во всём мире. Считалось, что запасы нефти подходят к концу, и надо искать другие источники топлива.

Следующий способ получения жидкого топлива — это деструктивная гидрогенизация угля. Под давлением 200–700 атмосфер в присутствии катализаторов на основе железа, вольфрама и молибдена происходит термическое разложение. В результате практически все органические вещества угля превращаются в газообразные и жидкие продукты. Далее следует гидрокрекинг — расщепление тяжёлых молекул на лёгкие и образование насыщенных углеводородов. Самое удобное сырьё для получения синтетического топлива и моторного масла — это бурый уголь: в нём больше всего органического вещества. На последнем этапе из топлива удаляют примеси воды, аммиака и сероводорода.

В последнее время для деструкции угля применяют гамма-лучи — это значительно ускоряет процесс и снижает выбросы углекислого газа в атмосферу.

Люди используют ископаемый уголь многие столетия, и неудивительно, что ему посвящён целый научный раздел — углехимия, которая открывает новые горизонты применения этого ценного природного ресурса. Так, обнадёживают данные о высокой концентрации в угольных пластах ряда элементов: U, Au, Ag, W и др. Вкупе с технологиями глубокой переработки это позволит человечеству уменьшить неблагоприятное для природы сжигание угля в печах теплоэлектростанций.

В каких случаях уголь добывают открытым способом

Чтобы использовать карьерную разработку, месторождение должно соответствовать двум критериям:

• Глубина залегания угля
  Открытая добыча ведется в пластах, залегающих близко к поверхности земли. Чаще всего их глубина не превышает 100 м. Но современные технологии позволяют проводить выемку и с 500 м ниже поверхности земли. Самый глубокий угольный разрез в России и всей Евразии – Коркинский (Челябинская область). Его нынешняя глубина – 540 м, а проектная – 6 3 0 м. Карьер закрыли в 2017 году, после нескольких пожаров и обрушения стенок.
• Угол падения пластов
  Они могут идти параллельно земле или спускаться вглубь под разным углом. Некоторые пласты расположены перпендикулярно к поверхности. Их верхние границы находятся на глубине в несколько метров, прикрыты лишь тонким слоем грунта. Вниз пласт спускается на сотни метров. В таких случаях добычу начинают открытым способом, а затем оборудуют шахты.

Карьерную разработку угля можно вести на любой территории. Для равнинной и горной местности есть разные методы добычи. О них мы поговорим в следующем разделе.

Дома проблемы и хочется внимания: почему женатые люди заводят романы с коллегами

Как находят и разрабатывают угольные месторождения?

Места, где есть уголь, на планете уже давно разведаны. Его запасы в разных странах огромные, их хватит для нужд отопления и промышленности почти на три века. Но по оценкам геологов, их может быть больше, поскольку не во всех частях света проводились глубинные геолого-поисковые работы на предмет наличия угольного топлива. Разработка угольных месторождений актуальна и приносит ощутимый доход государствам, которые занимаются добычей этого твёрдого чёрного золота. Процесс разработки залежей ведётся в зависимости от рельефа местности и глубины залегания угольных пластов.

Читайте также:  Камень Козерога: выбор по дате рождения, полу, целебные самоцветы

Интересно: Как и из чего делают чипсы? Описание, фото и видео