Въгледобивната промишленост е най-големият сегмент от горивната индустрия. В световен мащаб той превъзхожда всички други по брой работници и количество оборудване.
Какво представлява въгледобивната промишленост
Въгледобивната промишленост включва добив на въглища и последваща преработка. Работата се извършва както на повърхността, така и под земята.
Ако находищата са разположени на дълбочина не повече от 100 метра, работата се извършва по кариерен начин. Мините се използват за разработване на находища на големи дълбочини.
Класически методи за добив на въглища
Работата във въглищни мини и под земята са основните методи за добив. По-голямата част от работата в Русия и в света се извършва по открит начин. Това се дължи на финансовите ползи и високите темпове на производство.
Процесът е както следва:
- С помощта на специално оборудване се отстранява горният слой на земята, покриващ депозита. Преди няколко години дълбочината на откритите работи беше ограничена до 30 метра, най-новите технологии направиха възможно увеличаването му 3 пъти. Ако горният слой е мек и малък, той се отстранява с багер. Дебел и плътен слой пръст е предварително натрошен.
- Въглищните находища се отбиват и отвеждат с помощта на специално оборудване в предприятието за по-нататъшна обработка.
- Работниците възстановяват естествения релеф, за да се избегнат вредите за околната среда.
Недостатъкът на този метод е, че находищата на въглища, разположени на малка дълбочина, съдържат примеси от мръсотия и други скали.
Въглищата, добивани под земята, се считат за по-чисти и с по-добро качество.
Основната задача на този метод е да транспортира въглища от големи дълбочини до повърхността. За това се създават проходи: проход (хоризонтален) и вал (наклонен или вертикален).
В тунелите въглищните пластове се изрязват от специални комбайни и се товарят на конвейер, който ги издига на повърхността.
Подземният метод ви позволява да извличате голямо количество минерали, но има значителни недостатъци: висока цена и повишена опасност за работниците.
Неконвенционални методи за добив на въглища
Тези методи са ефективни, но нямат масово разпространение - в момента няма технологии, които ви позволяват ясно да установите процеса:
- Хидравличен. Добивът се извършва в мина на голяма дълбочина. Въглищният пласт се раздробява и извежда на повърхността под силно водно налягане.
- Енергията на сгъстен въздух. Той действа едновременно като разрушителна и повдигаща сила, сгъстен въздух е под силно налягане.
- Виброимпулс. Образуванията се разрушават под въздействието на мощни вибрации, генерирани от оборудването.
Тези методи са били използвани в Съветския съюз, но не са станали популярни поради необходимостта от големи финансови инвестиции. Само няколко компании за добив на въглища продължават да използват нетрадиционни методи.
Основното им предимство е отсъствието на работници в потенциално животозастрашаващи райони.
Водещи страни в добива на въглища
Според статистиката на световната енергетика е съставена класация на страните, които заемат водещи позиции в производството на въглища в света:
- Индия.
- Австралия.
- Индонезия.
- Русия.
- Германия.
- Полша.
- Казахстан.
В продължение на много години Китай е лидер по добив на въглища. В Китай се разработват само 1/7 от наличните находища, това се дължи на факта, че въглищата не се изнасят извън страната, а съществуващите запаси ще издържат поне 70 години.
На територията на САЩ находищата са равномерно разпръснати в цялата страна. Те ще осигурят на страната своите резерви за поне 300 години.
Въглищните находища в Индия са много богати, но почти всички добивани въглища се използват в енергийната индустрия, тъй като наличните запаси са с много ниско качество. Въпреки факта, че Индия заема една от водещите позиции, занаятчийските методи за добив на въглища напредват в тази страна.
Запасите от въглища в Австралия ще издържат приблизително 240 години. Добитите въглища имат най-висок рейтинг за качество, значителна част от тях са предназначени за износ.
В Индонезия нивото на добив на въглища расте всяка година. Преди няколко години по-голямата част от произведеното се изнасяше за други страни, сега страната постепенно прекратява използването на петрол, поради което търсенето на въглища за вътрешно потребление расте.
Русия притежава 1/3 от световните запаси от въглища, докато не всички земи на страната все още са проучени.
Германия, Полша и Казахстан постепенно намаляват производството на въглища поради неконкурентната цена на суровините. По-голямата част от въглищата са предназначени за вътрешно потребление.
Основните места за добив на въглища в Русия
Нека го разберем. Добивът на въглища в Русия се извършва главно чрез открит добив. Депозитите в цялата страна са разпръснати неравномерно - повечето от тях са разположени в източния регион.
Най-значимите находища на въглища в Русия са:
- Кузнецк (Кузбас). Смята се за най-големия не само в Русия, но и в целия свят, разположен в Западен Сибир. Тук се добиват кокс и каменни въглища.
- Канско-Ачинск. Тук се извършва добив.Находището се намира по протежение на Транссибирската железница, заема част от териториите на Иркутска и Кемеровска области, Красноярския край.
- Тунгуски въглищен басейн. Представен от кафяви и каменни въглища. Обхваща част от територията на Република Саха и Красноярския край.
- Печорски въглищен басейн. На това находище се извършва добив. Работите се извършват в мини, което прави възможно добиването на висококачествени въглища. Намира се на територията на Република Коми и Ямало-Ненецкия автономен окръг.
- Иркутско-Черемховски въглищен басейн. Намира се на територията на Горен Саян. Доставя въглища само на близки предприятия и населени места.
Към днешна дата се разработват още пет находища, които могат да увеличат годишния обем на добива на въглища в Русия със 70 милиона тона.
Перспективи за въгледобивната индустрия
Повечето от находищата на въглища в света вече са проучени, от икономическа гледна точка, най-перспективните принадлежат на 70 държави. Нивото на добив на въглища расте бързо: технологиите се подобряват, оборудването се модернизира. Това увеличава рентабилността на индустрията.
Обхватът на неговото използване е много широк. Въглищата се използват за производство на електроенергия, като индустриална суровина (кокс), за производство на графит, за производство на течни горива чрез хидрогениране.
Русия има огромни запаси от въглищни находища и въглищни басейни.
Въглищният басейн е площ (често над 10 хиляди квадратни километра) от въглищни находища, образувани при определени условия за определен период от време. Въглищното находище е с по-малка площ и представлява отделна тектонска структура.
На територията на Русия има платформени, сгънати и преходни басейни.
Най-голямо количество въглищни находища е открито на територията на Западен и Източен Сибир.
60% от руските въглищни запаси са хумусни въглища, включително коксуващи се въглища (Караганда, Южен Якутск, Кузнецки басейн). Има и кафяви въглища (Урал, Източен Сибир, Московска област).
Запасите от въглища са разпръснати в 25 въглищни басейна и 650 отделни находища.
Добивът на въглища се извършва по затворен или открит начин. Закритият добив се извършва в мини, открит - в кариери (участъци).
Животът на мината е средно 40 - 50 години. Всеки слой въглища се отстранява от мината за около 10 години, последвано от развитие на по-дълбок слой чрез реконструкция. Реконструкцията на рудните хоризонти е предпоставка за опазване на околната среда и осигуряване на безопасността на работещите.
В разрезите добивът на въглища се извършва на последователни ивици.
За периода на 2010 г. въглищата в Русия са добивани в 91 мини и 137 разфасовки. Общият годишен капацитет е 380 милиона тона.
След добиване на въглища в мини или разфасовки, те отиват директно към потребителя или се изпращат до предприятия за обогатяване на въглища.
В специални фабрики парчетата въглища се сортират по размер и след това се обогатяват.
Процесът на обогатяване е пречистване на горивото от отпадъчни скали и примеси.
Днес въглищата в Русия се добиват главно на територията и 10 основни басейна. Най-голямото находище на каменни и коксуващи се въглища е Кузнецкият басейн (Кемеровска област), кафявите въглища се добиват в Канско-Ачинския басейн (Красноярска територия, Източен Сибир), антрацитите - в Горловския басейн и в Донбас.
Въглищата в тези басейни са от най-високо качество.
Други добре известни въглищни басейни в Русия включват Печорския басейн (Арктика), Иркутско-Черемховския басейн в Иркутска област и Южно-Якутския басейн в Далечния изток.
В Източен Сибир активно се разработват басейните на Таймир, Лена и Тунгуска, както и находища в Забайкалския край, Приморие, Новосибирска област.
Най-големият отрасъл (по отношение на броя на работниците и разходите за производствени дълготрайни активи) на горивната индустрия е въгледобивът в Русия.
Въглищната промишленост извлича, обработва (обогатява) въглища, лигнит и антрацити.
Как и колко въглища се произвеждат в Руската федерация
Този минерал се добива в зависимост от дълбочината на местоположението: открити (в разрези) и подземни (в мини) методи.
Между 2000 и 2015 г. подземното производство нараства от 90,9 на 103,7 милиона тона, докато производството на открито се е увеличило с повече от 100 милиона тона от 167,5 на 269,7 милиона тона. Количеството на минерала, добит в страната през този период, разбит по производствени методи, виж фиг. един.
Ориз. 1: Добив на въглища в Руската федерация от 2000 до 2015 г. по метод на производство, в милиони тона
По данни на Горивно-енергийния комплекс (FEC) в Руската федерация през 2016 г. са добити 385 милиона тона черни минерали, което е с 3,2% повече от предходната година. Това ни позволява да направим извод за положителната динамика на растежа на индустрията през последните години и за перспективите, въпреки кризата.
Видовете този минерал, добиван у нас, се делят на енергийни и коксуващи се въглища.
В общия обем за периода от 2010 до 2015 г. делът на производството на енергия нараства от 197,4 на 284,4 млн. тона. 2.
2: Структурата на добива на въглища в Руската федерация по видове за 2010-2015 г., в милиони тона.
Колко черни минерали има в страната и къде се добива
Според Росстат Руската федерация (157 млрд.
тона) се нарежда на второ място след Съединените щати (237,3 милиарда тона) в света по запаси от въглища. На Руската федерация се падат около 18% от всички световни резерви. Вижте фигура 3.
Ориз. 3: Световни резерви от водещи страни
Информация от Росстат за 2010-2015 г. показва, че добивът в страната се извършва в 25 субекта на федерацията в 7 федерални окръга.
Има 192 въглищни предприятия. Сред тях са 71 мини и 121 въглищни мини. Общият им производствен капацитет е 408 милиона тона. Повече от 80% от него се добиват в Сибир. Добивът на въглища в Русия по региони е показан в таблица 1.
През 2016 г. 227 400 хил
тона, добити в района на Кемерово (такива градове с една отраслова принадлежност се наричат едноиндустриални градове), от които около 125 000 хиляди тона са изнесени.
На Кузбас се падат около 60% от вътрешното производство на въглища, има около 120 мини и разфасовки.
В началото на февруари 2017 г. стартира нов открит рудник в района на Кемерово - Трудармейски южни с проектна мощност 2500 хил. тона.
През 2017 г. се планира да се добият 1500 хил. тона минерали в открития рудник, като според прогнозите откритият рудник ще достигне проектния си капацитет през 2018 г. Също през 2017 г. се планира стартирането на три нови предприятия в Кузбас.
Най-големите депозити
На територията на Руската федерация има 22 въглищни басейна (според Росстат за 2014 г.) и 129 индивидуални находища.
Повече от 2/3 от запасите от вече проучените са концентрирани в Канско-Ачинския (79,3 милиарда тона) и Кузнецкия (53,4 милиарда тона) басейни. Те се намират на територията на Кемеровска област на Красноярския край.
Също така сред най-големите басейни са: Иркутск, Печорски, Донецк, Южен Якутск, Минусинск и др.
Фигура 4 показва структурата на проучените запаси за основните басейни.
Ориз. 4: Проучени запаси в основните басейни в Русия, милиарди тона
Внос износ
Руската федерация е един от трите най-големи износители на въглища след Австралия (обемът на износа е 390 милиона тона).
тона) и Индонезия (330 милиона тона) през 2015 г. Делът на Русия през 2015 г. - 156 милиона тона черни вкаменелости са отишли за износ. Този показател за страната е нараснал с 40 милиона тона за пет години. В допълнение към Руската федерация, Австралия и Индонезия, първите шест страни включват Съединените американски щати, Колумбия и Южна Африка.
Структурата на световния износ е показана на фиг. 5.
Ориз. 5: Структура на световния износ (най-големите страни износители).
От Централното диспечерско управление на горивно-енергийния комплекс отчитат, че през 2016 г. общият обем на износа от страната се е увеличил, а вносът е намалял.
Данните за износ-внос през 2016 г. са представени в таблица 2.
Началник на Информационно-аналитичния отдел на Отдела за въглищна и торфена промишленост на Министерството на енергетиката на страната В.
Гришин прогнозира увеличение на износа с 6% през 2017 г., обемът му може да достигне 175 милиона тона, тоест да се увеличи с 10 милиона тона.
Кои фирми са най-големите производители
Големите петролни компании в Русия са на устните на всички, а най-големите компании за производство на въглища в страната през 2016 г. са: OJSC SUEK (105,47), Kuzbassrazrezugol (44,5), SDS-ugol (28,6), Vostsibugol (13,1), Yuzhny Kuzbass (9 ), Yuzhkuzbassugol (11.2), Yakutugol (9.9), Raspadskaya OJSC (10.5), посочено в скоби количеството произведени въглища в милиони тона, вж.
Ориз. 6. Най-големите производители в Руската федерация през 2016 г. в млн.
Компаниите OJSC SUEK, Kuzbassrazrezugol и SDS-ugol са лидери в производството през последните години.
Най-големите производители за 2014-2015 г. са показани на фиг.
7. Сред тях, в допълнение към горните двама лидери в индустрията, има и преработвателни предприятия: Kuzbass Fuel Company, Sibuglement Holding, Vostsibugol, Russian Coal, EVRAZ (една от най-големите частни компании в страната), Mechel Mining, SDS- въглища.
7. Най-големите производители в Руската федерация за 2014-2015 г., в милиони тона
През ноември 2016 г. бригадата на Евгений Космин от секция № 1 на мината на името на V.D.
Yalevskoy JSC SUEK-Kuzbass постави нов руски производствен рекорд за годината от едно място - 4810 хиляди тона.
Резултати и заключения
- Въглищният комплекс на Русия се развива активно.
- Вносът е намалял леко през последните години, докато износът и производството са се увеличили.
- По отношение на износа Руската федерация е една от трите водещи страни след Австралия и Индонезия.
- През следващите години се планира откриването на нови добивни и преработвателни предприятия.
- В челната тройка попадат компании от Сибирския регион, на който се падат над 80% от общото производство в страната.
Людмила Побережных, 2017-03-29
Въпроси и отговори по темата
Все още не са зададени въпроси за материала, имате възможност да бъдете първият, който го направи
Свързани референтни материали
руски въглищни басейни
Ролята на този или онзи въглищен басейн в териториалното разделение на труда зависи от качеството на въглищата, размера на запасите, технико-икономическите показатели на добив, степента на готовност на запасите за промишлена експлоатация, размера на добива, и особеностите на транспортно-географското положение.
Заедно тези условия се открояват рязко междуобластни въглищни бази- Кузнецки и Канско-Ачински басейни, които заедно представляват 70% от добива на въглища в Русия, както и Печорския, Донецкия, Иркутско-Черемховския и Южно-Якутския басейн.
Най-важният производител на въглища в Русия е Кузнецкият въглищен басейн.
Кузнецки басейн
Балансовите запаси от въглища в Кузбас категория A + B + C1 се оценяват на 57 милиарда тона, което е 58,8% от въглищата на Русия.
В същото време запасите от коксуващи се въглища възлизат на 30,1 милиарда тона, или 73% от общите запаси на страната.
Почти цялата гама от марки каменни въглища се добива в Кузбас. Подпочвата на Кузбас е богата на други минерали - това са манган, желязо, фосфорит, нефелинови руди, нефтени шисти и други минерали.
Кузнецките въглища са с високо качество: съдържанието на пепел е 8-22%, съдържанието на сяра е 0,3-0,6%, специфичната топлина на изгаряне е 6000-8500 kcal/kg.
Средната дълбочина на подземния добив достига 315 m.
Около 40% от добитите въглища се консумират в самата Кемеровска област, а 60% се изнасят за други региони на Русия и за износ.
В структурата на износа на въглища от Русия Кузбас заема над 70% от физическия му обем.
Тук се депонират висококачествени въглища, включително коксуващи се въглища. Почти 12% от добива се извършва чрез открит добив.
Район Беловски е един от най-старите райони за добив на въглища в Кузбас.
Балансовите запаси от въглища в квартал Беловски са повече от 10 милиарда тона.
тона.
Развитието на Кузнецкия въглищен басейн започва през 1851 г. с повече или по-малко редовно извличане на гориво от мината Бачат за металургичния завод в Гуриев. Мината Бачат се намирала на шест версти североизточно от село Бачати. Сега на това място се намират рудниците Чертинская-Коксовая, Новая-2 и откритият рудник Новобочатски.
Мина "Пионер" се смята за първородната на въгледобивната индустрия Белово. Тук е добит първият тон въглища.
В момента районът Беловски е най-големият район за добив на въглища в Кузбас.
Районът Беловски е географският център на Кемеровска област.
Основните центрове са Новокузнецк, Кемерово, Прокопьевск, Анжеро-Судженск, Белово, Ленинск-Кузнецки.
Канско-Ачинският басейн се намира в южната част на Източен Сибир в Красноярския край по протежение на Транссибирската железница и осигурява 12% от добива на въглища в Русия.
Лигнитът от този басейн е най-евтиният в страната, тъй като се добива в открит рудник. Поради ниското качество на въглищата, те не са много транспортируеми и следователно мощни топлоелектрически централи работят на базата на най-големите мини (Ирша-Бородински, Назаровски, Березовски).
Печорският басейн е най-големият в европейската част и осигурява 4% от добива на въглища в страната.
Той е отдалечен от най-важните индустриални центрове и се намира в Арктика, добивът се извършва само по минен метод. Коксуващи се въглища се добиват в северната част на басейна (Воркута, Воргашорско находище), докато в южната част (Интинско находище) се добиват предимно енергийни въглища.
Основните потребители на печорски въглища са Череповецкия металургичен комбинат, предприятия от Северозападен, Център и Централен Чернозем.
Донецкият басейн в Ростовска област е източната част на въглищния басейн, разположен в Украйна.
Това е един от най-старите райони за добив на въглища. Добивният метод на добив доведе до високата цена на въглищата. Производството на въглища намалява всяка година и през 2007 г. басейнът произвежда само 2,4% от общото руско производство.
Иркутско-Черемховският басейн в Иркутска област осигурява ниска цена на въглищата, тъй като добивът се извършва по открит начин и осигурява 3,4% от въглищата в страната.
Поради голямото разстояние от големите консуматори се използва в местни електроцентрали.
Южно-Якутският басейн (3,9% от общото руско производство) се намира в Далечния изток. Разполага със значителни запаси от енергия и технологични горива, а целият добив се извършва по открит метод.
Обещаващите въглищни басейни включват Ленски, Тунгусски и Таймирски, разположени отвъд Енисей на север от 60-ия паралел.
Те заемат огромни площи в слабо развитите и слабо населени райони на Източен Сибир и Далечния Изток.
Успоредно със създаването на въглищни бази с междуобластно значение, имаше широко развитие на местни въглищни басейни, което даде възможност да се доближи добива на въглища до районите на тяхното потребление. В същото време в западните райони на Русия добивът на въглища намалява (Московския басейн), а в източните райони рязко нараства (находища на Новосибирска област, Забайкалския край, Приморие.
От древни времена въглищата са източник на енергия за човечеството, не единствен, но широко използван. Понякога се сравнява със слънчевата енергия, запазена в камък. Изгаря се за получаване на топлина за отопление, загряване на вода, превръща се в електричество в термалните станции и се използва за топене на метали.
С развитието на новите технологии хората са се научили да използват въглища не само за получаване на енергия чрез изгаряне. Химическата индустрия успешно усвои технологията за производство на редки метали - галий и германий. От него се извличат композитни въглеродно-графитни материали с високо съдържание на въглерод, газообразно висококалорично гориво и се разработват методи за производство на пластмаси. Най-нискокачествените въглища, тяхната много фина фракция и въглищен прах се обработват и са отлични за отопление както на промишлени помещения, така и на частни къщи. Общо с помощта на химическа обработка на въглища се произвеждат повече от 400 вида продукти, които могат да струват десет пъти повече от оригиналния продукт.
В продължение на няколко века хората активно използват въглищата като гориво за генериране и преобразуване на енергия, с развитието на химическата индустрия и необходимостта от редки и ценни материали в други индустрии, необходимостта от въглища се увеличава. Затова интензивно се извършва проучване на нови находища, изграждат се кариери и мини, предприятия за преработка на суровини.
Накратко за произхода на въглищата
На нашата планета преди много милиони години растителността процъфтява във влажен климат. Оттогава са минали 210 ... 280 милиона години. В продължение на хиляди години, милиони години, милиарди тонове растителност загинаха, натрупани на дъното на блатата, покрити със слоеве наноси. Бавното разлагане в безкислородна атмосфера под мощен натиск на вода, пясък, други скали, понякога при високи температури поради близостта на магмата, доведе до вкаменяване на слоевете на тази растителност, с постепенно превръщане във въглища с различна степен на коализиране.
Основните руски находища и добив на каменни въглища
На планетата има повече от 15 трилиона тона въглища. Най-големият добив на минерали идва от каменни въглища, около 0,7 тона на човек, което е повече от 2,6 милиарда тона годишно. В Русия въглищата се предлагат в различни региони. Има различни характеристики, характеристики и дълбочина на възникване. Ето най-големите и най-успешно развитите въглищни басейни:
Активното използване на сибирските и далекоизточните находища ограничава отдалечеността им от индустриалните европейски региони. В западната част на Русия въглищата също се добиват с отлични резултати: в Печерския и Донецкия въглищни басейни. В Ростовска област активно се разработват местни находища, най-обещаващият от тях е Гуковское. При преработката на въглища от тези находища се получават висококачествени въглища - антрацити (AS и AO).
Основните качествени характеристики на каменните въглища
Различните индустрии изискват различни категории въглища. Качествените му показатели варират в широк диапазон дори за тези, които имат еднаква маркировка и до голяма степен зависят от находището. Ето защо предприятията, преди да закупят въглища, се запознават с неговите физически характеристики:
Според степента на обогатяване въглищата се делят на:
- - Концентрати (изгорени за отопление в парни котли и производство на електричество);
- – Промишлени продукти, използвани в металургичната индустрия;
- - Утайката всъщност е фина фракция (до 6 мм) и прах след раздробяване на скалата. Изгарянето на такова гориво е проблематично, поради което от него се образуват брикети, които имат добри експлоатационни характеристики и се използват в домашни котли на твърдо гориво.
Според степента на коализиране:
- — Кафявите въглища са частично образувани битуминозни въглища. Има ниска калоричност, разпада се при транспортиране и съхранение, има склонност към спонтанно запалване;
- - Въглища. Има много различни марки (класове) с различни характеристики. Има широка област на приложение: металургия, енергетика, жилищно-комунални услуги, химическа промишленост и др.
- — Антрацитът е най-висококачествената форма на каменни въглища.
В сравнение с торфа и въглищата, калоричността на въглищата е по-висока. Кафявите въглища имат най-ниска калоричност, а антрацитът - най-висока. Въпреки това, въз основа на икономическата осъществимост, обикновените въглища са в голямо търсене. Има оптимална комбинация от цена и специфична топлина на горене.
Има много различни характеристики на въглищата, но не всички от тях могат да бъдат важни при избора на въглища за отопление. В този случай е важно да знаете само няколко ключови параметъра: съдържание на пепел, влажност и специфичен топлинен капацитет. Съдържанието на сяра може да е важно. Останалите са необходими при избора на суровини за преработка. Това, което е важно да знаете при избора на въглища, е размерът: колко големи парчета ви се предлагат. Тези данни са криптирани в името на марката.
Класификация по размери:
Класификация по марки и тяхното кратко описание:
В зависимост от характеристиките на въглищата, тяхната марка, вид и фракция, те се съхраняват за различно време. (В статията има таблица, която показва срока на годност на въглищата в зависимост от находището и марката).
Особено внимание трябва да се обърне на защитата на въглищата при продължително съхранение (повече от 6 месеца). В този случай е необходим специален навес или бункер за въглища, където горивото ще бъде защитено от валежи и пряка слънчева светлина.
Големите купчини въглища по време на дългосрочно съхранение изискват контрол на температурата, тъй като в присъствието на малки фракции, в комбинация с влага и висока температура, те са склонни да се запалят спонтанно. Препоръчително е да закупите електронен термометър и термодвойка с дълъг кабел, който е заровен в центъра на купчината. Трябва да проверявате температурата веднъж или два пъти седмично, тъй като някои марки въглища се запалват спонтанно при много ниски температури: кафяви - при 40-60 ° C, останалите - 60-70 ° C. Рядко има случаи на спонтанно запалване на антрацити и полуантрацити (в Русия такива случаи не са регистрирани).
Въглищното гориво се използва от хората от древни времена. Неговата запалимост и разсейване на топлината, продължителността на задържане на топлина в огнището станаха спасението на хората в студени периоди, които циклично се сменяха един друг на нашата планета. Въглищата се използват активно и днес, в горивно-енергийния комплекс те са в първите три суровини наред с петрола и газа.
Как са се образували находищата на въглища?
На местата на огромни зелени площи са се образували находища на въглища. Това е древна органична материя, останала след смъртта на дървесните насаждения. За да се превърнат мъртвите растения във въглища, са необходими определени условия: дървесните остатъци не трябва да гният под въздействието на бактерии. Това е възможно само когато попаднат под блатата вода, а след това и под земята, където кислородът не влиза. Въглищата се считат за минерал, извлечен от скални слоеве на различни дълбочини.
Как се откриват и разработват находищата на въглища?
Местата, където има въглища, отдавна са изследвани на планетата. Запасите му в различни страни са огромни, те ще бъдат достатъчни за нуждите на отоплението и промишлеността за почти три века. Но според геолозите може да има повече, тъй като не във всички части на света са извършвани дълбоки геоложки проучвания за наличие на въглищно гориво. Разработването на въглищни находища е актуално и носи осезаеми доходи на държавите, които се занимават с добив на това твърдо черно злато. Процесът на разработване на находища се извършва в зависимост от терена и дълбочината на въглищните пластове.
Съдържанието на статията
ИЗКОПАЕМИ ВЪГЛИЩА,горима седиментна скала от органичен (растителен) произход, състояща се от въглерод, водород, кислород, азот и други второстепенни компоненти. Цветът варира от светлокафяв до черен, гланц - от матов до ярък лъскав. Наслояването или лентите обикновено е ясно изразено, което го кара да се раздели на блокове или таблични маси. Плътността на въглищата е от по-малко от 1 до ~1,7 g/cm 3 в зависимост от степента на изменение и уплътняване, които са претърпели в процеса на образуване на въглища, както и от съдържанието на минерални съставки.
Образуване на въглища.
От девонския период в древните торфени блата при анаеробни условия (в редуцираща среда без достъп до кислород) се натрупва и консервира органична материя (торф), от която се образуват изкопаеми въглища. Първичното торфено находище се състои от маса растителни тъкани от напълно разложена (гелифицирана) до добре запазена клетъчна структура. При аеробни условия, когато растителните остатъци са били изложени на обогатени с кислород води или в контакт с атмосферата, органичната материя е напълно окислена (разложена) с отделянето на въглероден диоксид и леки въглеводороди (метан, етан и др.), което не е било придружено от образуване на торф.
Превръщането на торфа в изкопаеми въглища, наречено коализиране, се извършва в продължение на много милиони години и е придружено от концентрация на въглерод и намаляване на съдържанието на трите основни въглеобразуващи елемента - кислород, азот и водород. Основните фактори на коализиране са температура, налягане и време. В Русия е обичайно да се разграничават следните етапи на въглищаване: лигнит (с ранен подетап - лигнит), въглища, антрацит и графит. В същото време последователно се образуват кафяви въглища, черни въглища, антрацит и графит. В САЩ, Канада, Германия, Великобритания и много други страни е общоприето, че лигнити, суббитуминозни въглища, битуминозни въглища, антрацит и графит се образуват от торф в процеса на въглищаване (което не противоречи на руската класификация).
Съвременното образуване на торф се среща в различни мащаби на всички континенти с изключение на Антарктида. Големи торфища са известни в Канада, Русия, Ирландия, Шотландия и други страни.
Образуването на въглища в минали епохи се различава по интензитет, както и по условията за образуване на първични торфища. Както и сега, в древни времена, торфът се натрупва както във вътрешните части на континентите, така и по техните периферии. Важна роля за това изиграха климатичните и тектоничните фактори. Интензивното въгледообразуване е протичало в епохи с топъл и влажен климат, карбон, перм, юра, палеоген и неоген, и слабо въглеобразуване през девон и триас. Тектоничните флуктуации в периферията на континентите бяха придружени от натрупване на въглищни пластове с дебелина от няколко километра, включително до 200–300 въглищни пласта и междинни слоеве. По време на морските трансгресии торфените блата бяха наводнени и седименти с различна текстура, отмити от съседните по-високи земни площи, бяха отложени върху торфа. След това, по време на морската регресия при условия на потъване на земята, образуването на блато се възобновява и се натрупва торф. В резултат на многократно повторение на тези процеси се образуват слоести седиментни пластове. Дебелината на такива въгленосни пластове варира от няколко десетки метра до 3000 m или повече (например в басейна на Апалачите над 2000 m, в Рур - 2500-3000 m, в Горна Силезия - 2500-6000 m, в Донецк - до 18 000 m).
Възрастта на въглищата.
Изследването на растителните остатъци, запазени във въглищата, дава възможност да се проследи еволюцията на въглищното образуване - от по-стари въглищни пластове, образувани от по-ниски растения, до млади въглища и съвременни торфени находища, характеризиращи се с голямо разнообразие от висши торфообразуващи растения. Възрастта на въглищния пласт и свързаните с него скали се определя чрез определяне на видовия състав на остатъците от растения, съдържащи се във въглищата.
Най-старите находища на въглища са образувани през девонския период, преди около 350 милиона години. Най-интензивното образуване на въглища се е случило в интервала от преди 345 до 280 милиона години и затова този период е наречен карбон. Включва повечето от въгледоносните басейни в източните и централните райони на Съединените щати, в Западна и Източна Европа, Китай, Индия и Южна Африка. През пермския период (280–235 Ma) се извършва интензивно въглищно образуване в Евразия (въглищните басейни на Южен Китай, Кузнецкия и Печорския басейн в Русия). Малки находища на въглища в Европа са се образували през триаския период. В началото на юрския период (185–132 млн. години) настъпва нов скок в интензивността на образуването на въглища. Преди приблизително 100-65 милиона години, през периода Креда, се формират находищата на въглища на Скалистите планини на САЩ, Източна Европа, Централна Азия и Индокитай. През терциерния период, преди около 50 милиона години и по-късно, в различни региони на Съединените щати (в северната част на Големите равнини, в северната част на тихоокеанското крайбрежие и в крайбрежните райони на Персийския залив) възникват находища предимно на кафяви въглища. на Мексико), в Япония, Нова Зеландия и Южна Америка, а също и в Западна Европа. В Европа и Северна Америка торфът се е образувал по време на топлите междуледници и следледниците.
Условия за отлагане.
В резултат на движенията на земната кора, по време на които е имало промяна в относителното положение на сушата и морето, дебели пластове от въглищни скали претърпяват повдигане и нагъване. С течение на времето издигнатите части на поредицата (антиклинали) са разрушени поради ерозия, докато понижените части (синклинали) са запазени в широки плитки басейни, където въглищата се намират на дълбочина най-малко 900 m от повърхността. Например в Съединените щати в Скалистите планини и в северната част на тихоокеанското крайбрежие въглищните отлагания се срещат главно на дълбочини 1200–1850 м и в изключителни случаи достигат дълбочина до 6100 м. Във Великобритания, Белгия, Германия, Украйна и Русия (Донбас), въглища на някои места се добиват от дълбочина над 1200 м. Въглищните пластове, простиращи се на дълбочина 5–8 km, в момента са нерентабилни за разработване.
Въглищни пластове.
Дебелината на отделните въглищни пластове варира от 10 cm до 240 m (както например в щата Виктория в Австралия). Шевове с дебелина 120 m се намират в Китай; 60 м - в САЩ (Уайоминг) и Германия; 30 м - в САЩ (Уайоминг), Канада (Британска Колумбия) и други области. Такива дебели слоеве обикновено заемат малка площ. Най-често срещаните шевове са с дебелина 90–240 см. Те се простират на големи площи и са свързани със значителни запаси от добивани въглища. Слоевете на въглищните скали съдържат от две до три до няколко десетки въглищни пластове. Например в Съединените щати са идентифицирани 117 въглищни пласта в добре проучен пласт, носещ въглища в Западна Вирджиния.
Класификации.
Оценката на изкопаемите въглища се извършва по три параметъра: степента на метаморфизъм, която се определя като степента на изменение на съдържанието на въглерод във въглищата; качество, оценено по съдържанието на горимия компонент, количеството пепелобразуващи вещества, съдържанието на влага, сяра и други елементи и състава на изкопаемите въглеобразуващи инсталации, химичните трансформации, настъпили в процеса на въглища.
етапи на метаморфизъм.
Основните класове въглища (приети в Съединените щати и някои европейски страни) във възходящи етапи на метаморфизъм включват лигнит (в Русия лигнитът е термин за свободно използване), суббитумни въглища, битуминозни въглища и антрацит. Разликите в етапа на метаморфизъм се определят въз основа на химични анализи, което показва постоянно намаляване на влагата и летливите вещества, както и увеличаване на съдържанието на въглерод. Относителното количество влага, летливи вещества, въглерод и калоричност (калоричност) определят силата на въглищата по време на транспортиране и съхранение, както и активността на изгаряне. Големите потребители трябва да знаят свойствата на различните въглища и относителните разходи за добив и транспортиране на различни категории въглища, за да решат кой клас най-добре отговаря на техните нужди.
Лигнит
има ясно изразена влакнеста дървесна структура, по-често светлокафява и кафява, по-рядко черна. Различава се по свойства и състав от истинските кафяви въглища, които се срещат главно в Канада и Европа. В сравнение с торфа, лигнитът съдържа по-малко вода и има по-висока калоричност. Повечето млади (наскоро образувани) въглища са лигнитни въглища, но там, където са били подложени на високо налягане или интензивна топлина, качеството им е по-високо.
Суббитуминозни въглища
характеризира се с черен цвят, малка или никаква влакнеста структура на дървесината, съдържа по-малко вода и летливи вещества от лигнитните въглища и има по-висока калоричност. Суббитумните въглища лесно се изветряват във въздуха и се разпадат по време на транспортиране.
битуминозни въглища
Отличава се с черния си цвят, относително ниското съдържание на влага и най-високата калоричност сред всички въглища. В повечето високоразвити страни битуминозните въглища се използват в промишлеността в по-големи количества от въглищата от други категории, тъй като не се разграждат по време на транспортиране и имат висока калоричност; в допълнение, някои разновидности на битуминозни въглища се използват за производството на металургичен кокс.
Антрацит
характеризиращ се с много високо съдържание на въглерод, ниска влажност и ниско съдържание на летливи. Той е катранено черен на цвят и не произвежда сажди при изгаряне. Антрацитът изисква повече топлина и усилия, за да се запали, но след като се запали, той произвежда стабилен, чист, горещ, син пламък и гори по-дълго от въглищата на по-ниски етапи на метаморфизъм. До 20-те години на миналия век антрацитът е широко използван за отопление на къщи, а след това е заменен от петрол и природен газ.
клас.
В процеса на образуване на торф във въглищата влизат различни елементи, повечето от които са концентрирани в пепелта. Когато въглищата се изгарят, сяра и някои летливи елементи се отделят в атмосферата. Относителното съдържание на сяра и пепелобразуващи вещества във въглищата определя качеството на въглищата ( виж таблицата). Висококачествените въглища имат по-малко сяра и по-малко пепел от нискокачествените въглища, така че са по-търсени и по-скъпи.
Качеството се определя от качеството на въглищата, а не от етапа на въглищаване, който характеризира степента на неговото изменение. Нискокачествените въглища, като лигнитни въглища, могат да бъдат от висок клас, докато висококачествените въглища, като антрацит, могат да бъдат с нисък клас.
Количеството пепелобразуващи вещества, съдържащи се във въглищата (минерален компонент), може да варира от 1 до 50 тегловни процента, но за повечето въглища, използвани в промишлеността, е 2–12%. Пепелообразуващите вещества дават допълнителна тежест, което увеличава разходите за транспортиране на въглища. Освен това част от пепелта навлиза във въздуха и го замърсява. Някои компоненти на пепелта се синтерират с образуването на шлака върху решетките и затрудняват горенето.
Въпреки че съдържанието на сяра във въглищата може да варира от 1 до 10%, повечето въглища, използвани в промишлеността, имат съдържание на сяра от 1-5%. Въпреки това, примесите на сяра са нежелателни дори в малки количества. Когато въглищата се изгарят, по-голямата част от сярата се отделя в атмосферата като вредни замърсители, наречени серни оксиди. В допълнение, примесът на сяра има отрицателно въздействие върху качеството на кокса и стоманата, изтопени въз основа на използването на такъв кокс. Комбинирайки се с кислород и вода, сярата образува сярна киселина, която разяжда механизмите на ТЕЦ, работещи с въглища. Сярната киселина присъства във водите на рудниците, изтичащи от отпадъчните работи, в рудниците и открития депа, замърсявайки околната среда и предотвратявайки развитието на растителност.
Ресурси.
Общите световни въглищни ресурси, т.е. количеството въглища, което е било в недрата, преди да започне да се добива, се оценява на обща стойност от повече от 15 000 милиарда тона; от които около половината е на разположение за копаене. По-голямата част от световните въглищни ресурси се намират в Азия и са съсредоточени главно в Русия и Китай, които са най-големите производители на въглища. Северна Америка и Западна Европа се нареждат съответно на второ и трето място по запаси от въглища и също са много големи производители.
ВЪГЛЕДОБИВА
Въглищата се добиват по открит (рудници) и подземен (рудници и шахти) методи. Изборът на метода за провеждане на минни дейности зависи главно от местоположението на въглищния пласт спрямо земната повърхност. Откритият рудник обикновено се извършва на дълбочина не повече от 100 м. В зависимост от посоката на подход към въглищния пласт има методи за отваряне на находището: шахти (хоризонтална подземна работа) и вертикални или наклонени шахти. Понякога въглищата се добиват от находища, простиращи се далеч до морето. Подводният добив на въглища се извършва в Канада, Чили, Япония и Обединеното кралство.
ПОДЗЕМНО РАЗВИТИЕ
Откриване на адитния депозит.
Ако резервоарът излезе на повърхността на планинския склон, тогава до него се води хоризонтален тунел, наречен адит. Адапката, като правило, се задвижва по наклона (наклона) на формацията. Ако резервоарът е почти хоризонтален, тогава започнете развитието малко под нивото му и след като вече сте достигнали резервоара, проследете падането му. Ако дебелината на резервоара е малка, тогава се извлича част от неговата почва (скали, лежащи под резервоара) или покрив.
За определяне на най-ниската и най-удобна входна точка в шахтата се пробиват малки кладенци и се извършват къси отбивки, в които се извършват маркшейдерски измервания. Страните и горната част на отвора на отвора са бетонирани, особено близо до повърхността. Ако отворът е проектиран за няколко години, тогава те се ограничават до монтажа на дървена облицовка.
Наклонени работи.
Въглищните пластове често са наклонени. Ъгълът на потапяне на формацията понякога е повече от 90° (в случай на преобръщане), тогава дъното на формацията се превръща в неин покрив. Такива шевове често се експлоатират във въглищните полета на Франция.
В случаите, когато формацията пада стръмно от точката на изход към дневната повърхност, се извършват наклонени подземни разработки. Ако икономически жизнеспособна формация няма удобен изход, тогава разработката се извършва по протежение на скалите. По правило отварянето на находището чрез наклонени изработки е икономически осъществимо с дължина не повече от 800 m.
Минни шахти.
Много въглищни находища се отварят най-удобно чрез вертикална изработка - шахта. Разходите за изграждане и експлоатация на рудник са по-високи от тези на шахтите, но когато подземните водни потоци пресичат въглищния пласт в различни посоки, общите разходи за експлоатация на мина могат да бъдат по-ниски. Този метод позволява по-рационално планиране на минните операции; освен това, шахтата издържа по-дълго от разпръснатите греди. Вентилацията и дренажът обаче са по-скъпи и трябва да се заемете с издигането на въглищата.
Отварянето на въглищни пластове с минна шахта се използва на дълбочина над 45 м. В САЩ дълбочината на шахтите рядко надвишава 300 м, в други въгледобивни страни понякога достига 1200 м, а в Индия и Известно е, че мините в Южна Африка са с дълбочина повече от 4 км.
Подземни минни системи.
При подземния добив на въглищни находища се използва стайна-стълбова система и разработка с дълги стени или дълги стени. В САЩ добивът на стаи и стълбове е по-често срещан (приблизително 65% от целия подземен добив на въглища), тъй като повечето от въглищните пластове, които се добиват, особено битуминозните въглища, се характеризират със значителна дебелина. В случай на тънки, силно нарушени и дълбоки шевове, методът с дълга спирачка е за предпочитане. Добивът на стаи и стълбове не е много икономичен; обикновено възстановява само 50% от наличните въглища. Разработването на дълги стени е по-безопасно и ви позволява да извличате до 80% от въглищата и по-равномерно да ги давате на планината.
Система за развитие на стаи и стълбове.
При такава система през формацията преминават редица камери, разделени от стълбове, които поддържат покрива на формацията. След като ограничителите на този участък се преместят в съответствие с плана, фрезите или напускат този участък, или извършват задвижване на заден ход, като изкопават стълбовете със срутване на покрива зад тях. В някои случаи само 10-15% от въглищата се отстраняват по време на подготвителното проникване на камерите.
Резервоарът обикновено е разбит на големи блокове от първични и вторични камерни решетки, понякога наричани дънно отклонение, през което преминават по-малки камерни масиви (секции и крайни отклонения). Зоните се наричат действителен производствен фронт, тъй като стълбовете на основните и второстепенните групи камери рядко се изваждат.
Въглищните стълбове се оставят на място за неопределен срок в случаите, когато необходимостта от тяхното запазване е продиктувана от състоянието на покрива и почвата на шева или от екологичните разпоредби. Органите за надзор на минното дело не насърчават подобна система, тъй като загубата на въглища е голяма.
В някои случаи въглищните стълбове под тежестта на огромното собствено тегло и тежестта на покрива се притискат в омекотяващата глинеста почва на шева, като я набъбват. Ако почвата и покривът са съставени от твърди скали, тогава утайката на покрива може да доведе до смачкване на стълбовете с раздробяването им в камери. Понякога стълбовете в това състояние се унищожават моментално с отделянето на голяма механична енергия (скален удар). Масовото унищожаване на стълбове е рядко, но веднъж започне ли, е трудно да се спре. Такъв разрушителен процес може да обхване голяма площ и дори да доведе до пълно срутване на мината, в която остават затрупани хора, въглища, материали и оборудване. Вярно е, че съвременните технически стандарти за стълбовете като цяло гарантират предотвратяването на тяхното масово унищожаване.
Извличането на междукамерни стълбове - вторият етап на изкоп - се извършва с кратки спирания в обратна посока. Когато се извършва правилно, няма опасност за живота на миньорите, има незначителни загуби на въглища и материали и се намаляват производствените разходи. Вярно е, че ако изкопаването на стълбове се извършва на голяма площ, тогава е възможно слягане на скалната маса над минното поле.
Развитие чрез дълги спирания.
С такава система за добив се изкопава голям блок въглища с движение на оборудването по широка лицева повърхност под непрекъсната линия от секции за облицовка. Цялото не е останало. Отстраняването се извършва напред или назад. И в двата случая пространството за изчистване (при челото) се закрепва със стоманени профили по цялата дължина, а облицовката се отстранява след извличане на въглища по целия изкопен панел. По време на процеса на изкопни работи горната част на шева се срутва зад механичната опора.
Първоначално дългите стени са били добивани в плитки шевове или нарушени шевове на дълбочина по-голяма от 300 m, особено във въглищните мини в Европа. При умерено дълбоки хоризонтални образувания се предпочиташе стайно-стълбовата система за развитие. След това в САЩ разработката на дълги стени започва да се използва широко за умерено дълбоки хоризонтално разположени шевове, тъй като е по-безопасно за миньорите и позволява 4-5-кратно увеличаване на добива на въглища.
Добив на антрацит.
При стръмно потопяващи се антрацитни пластове се извършват хоризонтални, често навиващи се, извозни и вентилационни работи, а подземните изработки, наречени въглищни откоси, се довеждат директно до пласта. Антрацитът след бластиране се търкаля в посока на потапяне на шева чрез гравитация. В тесния край на въглищния склон се оставя такова количество въглища, така че повърхността му да е на ниво, необходимо за работата на експлозивни миньори. Миньорите работят стоящи върху повърхността на натрошени въглища, част от които се взимат всеки път с напредването на лицето. По този начин повърхността на разрохканите въглища винаги се поддържа на удобно разстояние от лицето. Разбиването се извършва с пневматични бормашини или с взривни средства. Въглищата са толкова твърди, че при преминаване през складовата зона в камерата се разпадат малко. При леко падане (наклон) на шева миньорите работят върху подметката на твърди скали. Стоманеният улей, по който въглищата „текат“, е оборудван със секция в долната част, окачена на панти, при повдигане потокът на въглищата се прекъсва. Когато поради голямата стръмност на пласта натрошените въглища се стичат твърде бързо, стелажите са фиксирани в почвата и покрива близо до фуниевидното устие на въглищната мина, задържайки налягането. Ако шевът не е достатъчно стръмен, тогава стоманената корита може да се издигне почти до работната повърхност. Преди това въглищата се избутваха ръчно надолу; сега се използват вибрационни и други конвейери.
При малък наклон на шев, където въглищата не се стичат гравитачно, миньорите стоят на земята и складовата площ не е необходима. Ако е необходимо съхранение, тогава от двете страни на камерата правят проходи с дървени подпори. Единият от тях е предназначен за хора, а другият служи като връщащ вентилационен канал и авариен изход. Когато камерата е напълно разработена, стълбовете се изкопават чрез пробиване и взривяване, при което въглищата се търкалят в долната част на камерата.
Понякога въглищата се откъсват от лицето без пробиване и взривяване, след което по-нататъшната експлоатация на шева е невъзможна. В такива случаи се извършва нова обработка до дъното през друга камера или на по-висока височина. Изкопът на стълбовете се извършва без отчупване, тъй като те самите се срутват под натиска на покрива. Но скалата на покрива също се срутва, понякога до такава степен, че операцията става нерентабилна, тъй като по-голямата част от добитите въглища трябва да отидат в преработвателното предприятие, където скалата се отделя ръчно или механично.
Добив на битуминозни въглища.
Подземният добив на находища на меки и насипни битуминозни и суббитумни въглища може да се извършва чрез непрекъсната система, дълги стени. Методът на пробиване и взривяване често се използва за разбиване. Всеки от тях предвижда определен цикъл от операции по изкопни работи, товарене, теглене на въглища и фиксиране на покрива. Някога първата операция беше долната част, извършвана с ръчни кирки по цялата ширина на лицето. В момента разрезът се прави с машини, след което се пробиват кладенци в челото за поставяне на експлозиви в тях.
Солидна кройка.
Мощен добивен комбайн избива въглища от масива на повърхността на забоя, изсипва ги върху почвата на работния хоризонт за товарене от друга машина или ги разтоварва директно в рудни коли, които придвижват въглищата до мястото на товарене на конвейера. След извършване на изкопа по цялата площ, комбайнът преминава към новата повърхност на челото; предишното долно пространство е фиксирано с анкерни болтове. Понякога се използва допълнителна опора, ако състоянието на шевния покрив го изисква. Този цикъл се повтаря от 4 до 12 пъти на смяна, в зависимост от ефективността на цялостната производствена система. Стандартната площадка за чист разрез се управлява основно от една машина за срязване, една машина за болтове и два камиона. Възможна е и разширена версия, при която на обекта работят два комбайна, една или две машини за болтоване на покрива и три или четири колички. Този метод е много продуктивен и често произвежда 2000–2500 тона въглища на смяна.
Longwall копаене.
В механизирана система с дълги стени минният комбайн с работно тяло (бар, барабан) се движи по линията на скреперния конвейер по протежение на челото. Натрошените въглища се зареждат от комбайна директно върху конвейера, който ги транспортира през презареждането до основната конвейерна система. При производството на следващия разрез челният конвейер се притиска към въглищната маса чрез хидравлични крикове, закрепени към стоманените опори на механичната опора с припокриване. Когато налягането, притискащо опорите на покрива към горната част на формацията, спадне, криковете се преместват към усъвършенстваната AFC линия и се притискат към покрива на ново място, а необезопасеният покрив зад покрива се срутва. Тази последователност от операции се повтаря в посока напред и назад по протежение на лицето, което може да бъде с дължина до 300 m. При добив с дълги стени се добиват средно до 5000 тона въглища на смяна. Такава система може да работи под програмен контрол, като изисква само двама или трима оператори на лице.
Пробиване и взривяване.
Последователността на операциите се състои от действителните изкопни работи (рязане, пробиване и взривяване), последвани от операциите по товарене, теглене на въглища и фиксиране на покрива. Първо, според зоната на лицето, фрезата прави разрез с ширина прибл. 50 см на дълбочина 2–2,7 m, за да се образува свободна повърхност. Изрязването може да се извърши в горната, долната, средната или страничната част на лицето; всякакви комбинации от двойки от тези опции също са възможни. По правило рязането, пробиването, взривяването, зареждането с въглища и закрепването на покрива се извършват паралелно в най-малко пет лица. Отделни операции се повтарят циклично в лицата на сайта.
ОТВОРЕНО РАЗВИТИЕ
В случаите, когато въглищният пласт не е дълбок и не е покрит с дебел слой отпадъчна скала, разработката се извършва по открит метод. След отстраняването на открития слой започва сондиране и взривяване на въглищата и те се товарят в самосвали или железопътни вагони.
Претоварване работи.
Първо се извършва пробиване с вземане на проби от керна, за да се анализира твърдостта на открития слой, неговото наслояване, счупване и степента на изветряне. Ако горният слой на скалата е тънък и насипен, тогава претоварването се извършва от булдозери и скрепери; Моторни лопати, драглайни и багери с роторни колела се използват за отстраняване на големи количества открити и въглища, в комбинация с по-малки видове оборудване. Пробиване и взривяване обикновено се изискват, когато има дебел слой твърда открита порода или са необходими тесни и стръмни прониквания с ширина 20–30 m.
Капиталов окоп.
Ако релефът е равен и въглищният пласт не излиза на повърхността, тогава разкриването на находището се извършва с багер, като се полага капитална траншея с ширина ок. 20 m, който може да бъде фланг (по едната страна на контура на кариерата) или централен. Разкривната порода се поставя в сметище по периметъра на кариерата. Понякога въглищата, засипани с първата открита порода, просто остават зад гърба си, защото малкото количество не оправдава разходите за повторно отстраняване на открития слой. В други случаи, при разтоварването й от мощен багер, откритата маса се премества и изравнява на по-голяма площ с булдозери, скрепери и малки механични лопати, за да се улесни по-нататъшното й отстраняване. Тъй като механичен багер с лопата, драглайн или багер с кофа е на разстояние най-малко 7–8 м от мястото, където кофата поема разхлабеното от експлозията отравяне и хора не се допускат там, первазът на такъв капитален изкоп може да бъде почти вертикален. Тук е необходима специална техника на експлозивно разбиване, при която скалата не се изхвърля от експлозията, а се разхлабва по такъв начин, че лесно се отстранява от кофата на багера. За да направите това, взривните заряди се полагат в кладенци, пробити вертикално почти до въглищния хоризонт или хоризонтално на 1–1,5 m над въглищния пласт.
За отваряне на дълбоко разположени формации е необходимо много мощно оборудване, в противен случай работата ще бъде нерентабилна. Използват се дизелови и електрически лопати с всякакви необходими размери, които могат да поемат с кофа 225 тона открития материал и да ги преместват до 130 m. Най-големите от тях имат обем на кофата от почти 120 m 3 и преместват скалата върху стрелата на разстояние от прибл. 170 м на височина на 14-етажна сграда. Гигантските багери са способни да преместват до 2700 м 3 скала на час на разстояние до 150 м. Такива машини могат да работят на первази с височина над 30 м.
Претоварване в планински райони.
По склоновете на планините обикновено се прокарва траншея, отваряща въглищен пласт по профила на склона. В този случай се използват същите машини, посочени по-горе. Друг възможен начин е премахването на върха на планината с полагане на открита порода в долината.
Транспортно копаене.
При разработване на находища от битуминозни въглища, траншеите обикновено се преминават по нетранспортен метод, при който цялата скала от изкопа се полага от багер директно отстрани. При добива на антрацит по-често се използва транспортният метод, при който откритият материал се натоварва в железопътни вагони или самосвали и се премества на значително разстояние от изкопа - до стари кариери или до напълно изчерпани площи на същото находище. Този метод позволява с една операция, извършена от едно място, да се отворят няколко въглищни пласта, разположени един над друг. Това дава възможност за рентабилно разработване на образувания, намиращи се на дълбочина до няколкостотин метра.
Рекултивация на изтощена кариера.
След добив цялата кариера представлява поредица от дълги окопи, като подпочвата често е на повърхността, произволно смесена със скалата (почвата се съхранява отделно за последващо възстановяване на растителността). Кариерите често образуват басейни с оранжева или ръждясала (поради висока киселинност) вода, която трябва да бъде изолирана от близките реки и езера. С внимателно планиране почвената покривка в напълно изкопаните кариери може да бъде възстановена, макар и на значителна цена. В някои райони след рекултивация земната повърхност може дори да е в по-добро състояние, отколкото преди оголването, и може да се използва за отглеждане на култури, паша, засаждане на гори, създаване на зона за отдих или резерват за диви животни и птици.
Бурошнекови разкопки.
В хълмисти райони, където дебели открити породи правят икономически неизгодно разработването на резервоар от повърхността, се използват шнекови комбайни. Огромни (с диаметър до 2 m) бормашини на такива машини (единични, двойни или тройни) се забиват в перваза по протежение на падането на шева. Счупените въглища се пренасят от шнека и се изсипват върху конвейер, който ги придвижва до самосвали. С този метод могат да бъдат отстранени до 25 тона въглища на минута. Изборът на комбайн зависи от дължината на въглищния пласт, ъгъла на неговото потапяне и здравината на заобикалящата скала.
В момента съществуват и се използват дистанционно управлявани миньори с непрекъсната режеща глава, лазерен водач и непрекъснато работещ транспортен конвейер. Комбайнът се управлява чрез компютър от оператор, разположен извън подземния рудник.
ОПАСНОСТ, СВЪРЗАНИ С ВЪГЛИДОНИВА
Добивът на въглища е свързан с такива опасни фактори като срутване на покрива и стените на минните изработки, въглищен прах, отделяне на метан и други вредни газове, генерирани по време на процеса на разработка. Въздействието на много от опасностите може да бъде елиминирано или значително намалено, ако стриктно се спазват разпоредбите за добив, изискванията за защита на труда и правилата за безопасност.
Експлозивност.
Във въглищните пластове се отделят различни газове: най-често метан (CH 4), по-рядко сероводород (H 2 S) и въглероден диоксид (CO 2). Тези газове рядко причиняват смърт или сериозно заболяване. Изключението е експлозивният метан, въпреки че експлозиите му са доста редки. За предотвратяване на експлозии на метан и въглищен прах във въглищните мини е необходимо непрекъснато да се следи съдържанието на метан във въздуха и да се осигури отстраняването на праха от вентилационните канали на мините. Експлозивна смес от въздух с метан и въглищен прах, която е силно запалима. Експлозията отделя много топлина и произвежда силно токсичен въглероден окис (CO). Освен това, поради горенето, съдържанието на кислород във въздуха на мината намалява и се образува излишък от въглероден диоксид. Всичко това води до инциденти, понякога фатални.
Опасност от пожар.
Въглищата, особено с високо съдържание на летливи компоненти, се запалват доста лесно, дори ако все още са в шева. Когато гори, се образуват въглеродни оксиди, газообразни серни съединения и запалими газообразни въглеводороди. Поради силната топлина на пожар (и излагането на вода, която понякога се използва в системите за гасене на пожар), скалите на покрива се напукват и той се срутва. Такива пожари могат да доведат до смърт, главно поради срутване на покрива, задушаване и експлозии на получените газове. В момента в главните вентилационни канали под земята се монтират специални противопожарни системи, състоящи се от детектори за въглероден окис или температурни сензори, свързани към компютър чрез мрежа, покриваща всички подземни изработки. Такава система ви позволява да откриете пожар на ранен етап. В изтощени мини остатъците от въглища могат да горят с години, а понякога дори е необходимо да се евакуират жителите на съседни населени места.
Професионални заболявания.
Миньорите са по-склонни от другите да страдат от респираторни заболявания, свързани с вдишването на въглищен прах. Пневмокониозата (антракоза или „черни бели дробове“, силикоза и др.) и белодробен емфизем са често срещани сред миньорите, които са работили под земята 15–20 години. Белодробната силикоза, причинена от вдишване на частици силициев диоксид, е по-честа при миньори, работещи в антрацитни мини. В Обединеното кралство бяха проведени статистически изследвания на професионалните заболявания на миньорите, където беше разработен модел на влиянието на опасностите. В резултат на спазването на установената норма за съдържание на прах във въздуха на въглищните мини (не повече от 2 mg на 1 m 3 въздух и не повече от 5% SiO 2), броят на смъртните случаи и случаите на пълна инвалидизация на миньорите са сведени до минимум. В Русия отдавна са разработени и въведени в действие стандарти за различни вредни фактори.
Миньорите също имат нистагъм (конвулсивно потрепване на очната ябълка, свързано с увреждане на централната нервна система) и някои гъбични заболявания.
Последствия за околната среда.
В резултат на подземния добив може да се получи слягане на земната повърхност, което може да бъде предотвратено чрез селективен добив на въглища, запълване на изработките с отпадъчни скали и други материали. В много страни съществуват закони и федерални програми за рекултивация на района след добив, разработени са технологии за пълнене на гората с битови и строителни отпадъци.
Нежелани последици като подземни пожари, пожари в сметища, замърсяване на водосбори с вода, съдържаща киселини, метали или суспендирани твърди вещества, и свлачища на нестабилни склонове са възможни, ако минните дейности не се следват от разпоредбите за минно дело или изискванията за безопасност. В много страни, включително в Съединените щати, има редица закони, които обхващат почти всички аспекти на разработването на въглищни находища и предвиждат осъществяване на непрекъснат мониторинг по време на минни дейности, което изключва възможността от нежелани последици за околната среда.
ПОДОБРЯВАНЕ НА ВЪГЛИЩА
Сортиране по размер.
Добитите въглища постъпват във въгледообработващия завод, където се сортират по големина и се обогатяват. Стоковите (обогатени) въглища се транспортират до местата на товарене за изпращане до потребителите. Обикновените (необогатени) въглища първо се подлагат на пресяване - пресяване през вибриращи сита с няколко сита с различни размери на отворите, след това почистване и обогатяване. Известни са класификации на въглищата по размер, например битуминозни въглища - „извън големи“ (диаметър 12 cm или повече), „яйце“ (4 cm), „ядка“ (2 cm), „грах“ (1 cm) и „ дреболия”; антрацит - “пещ” (6 см), “грах” (1 см), “зърно” (0,5 см), “ориз” (по-малко от 0,5 см) и “прах”. Добивът на дълги стени има тенденция да произвежда по-фини въглища, отколкото твърдите.
Примеси и включвания.
Въглищата съдържат микроскопични практически неотделими минерални примеси (свързани с въгледообразуващи растения), както и включвания, които лесно се отстраняват чрез раздробяване, последвано от обогатяване.
Лещевидните включвания образуват пирит (FeS 2), марказит (също FeS 2), оловен карбонат (PbCO 3) и цинков сулфид (ZnS). Включенията могат също да се появят като тънки слоеве или да запълнят пукнатини и зони на смачкване, които минават под ъгъл спрямо въглищния пласт. Третият тип включвания се състои основно от пясъчник, шисти и калцит (CaCO 3). Въглищата, добивани в подземни изработки, често съдържат примеси от работната почва и скалите на покрива, които миньорът е длъжен да отстранява на всички (с изключение на стръмно разположени) работни места.
Мокро обогатяване.
Най-често срещаните системи за обогатяване се основават на разликата в плътността на чистите въглища (1,4 g/cm 3 или по-малко), които почти винаги са по-леки от примесите (повече от 2,0 g/cm 3 ) и следователно остават близо до повърхността на силно разбъркани вода, докато по-тежките примеси се утаяват. Този процес се извършва в джигери или други устройства за гравитационно обогатяване, в които се обработват смеси със средна плътност.
С появата на подобрено оборудване за обработка, трудностите при сортирането по размер значително намаляха. Водни суспензии от пясък или железни оксиди с плътност междинна между тези на въглищата и примесите осигуряват по-ефективно обогатяване от чистата вода. Сортирането по размер, въпреки че е трудоемка операция, винаги е необходимо; често всяка градация на размера има своя собствена машина за обогатяване.
Обогатяване в джиг машина.
В машината за джигинг водата се издига през сито, върху което бавно влизат въглища. Търговските въглища се отнасят от потока. По-замърсеният материал, разположен отдолу, отива на сметището след разтоварване. Най-тежките примеси, главно фин пирит, попадат през отворите на ситото в събирателния съд и механично се изхвърлят от него.
Отделяне на пясък.
В случаите, когато се използва пясък за образуване на тежка суспензия, обогатяването се извършва в голям стационарен сепараторен конус, чиито въртящи се остриета задвижват вода с пясък и въглища (размер на въглища 0,6 cm или повече). Търговските въглища се събират в горната част на конуса, а замърсените въглища се спускат в долния цилиндър, където периодично се разтоварват през изходната тава. Пясъчната фракция се отделя чрез мокро пресяване за повторна употреба в завода.
Обогатяване в тежка среда.
Това е най-разпространеният метод за обогатяване на въглища. Като тежка среда се използва водна суспензия от магнетит на прах с плътност, необходима за обогатяване на въглища с размер на частиците 0,6 cm или повече. Търговските въглища са на повърхността и се отстраняват през прагово устройство или се транспортират с лентов конвейер, като отпадъците се разтоварват от дъното на инсталацията. Магнетитът се отделя чрез мокро пресяване и се отстранява от водата чрез магнитни сепаратори. Търговските въглища се сушат на вибриращи сита и се разтоварват на лентов конвейер.
Тежък среден циклон.
В циклон обогатяването се извършва поради центробежни сили, надвишаващи нормалното ускорение на гравитацията. В същото време търгуваните въглища се събират отгоре, отпадъците - отдолу. Магнетитът се улавя по същия начин, както е описано по-горе. Въглищата с различни размери се обогатяват с циклони с различен диаметър.
таблица за концентрация
– гофрирана наклонена равнина, извършваща бързо възвратно-постъпателно движение, над която тече вода, носеща въглища (с размери 0,6 cm или по-малко). По-чистите въглища лесно преодоляват издатините на гофрите и бързо се отделят от отпадната скала, която се движи по улея в странична посока и се събира в периферията на масата. Примесите без въглища (пирит, калцит и др.) са концентрирани в още по-отдалечен район. Има различни модификации и по-сложни варианти на концентрационни таблици за обогатяване на въглища, които изискват специална обработка.
Пяна флотация.
При този метод, използван за почистване на фини въглища, частиците от въглища, обработени с хидрофобен флотационен агент, се улавят от въздушни мехурчета от пяна и изплуват на повърхността. Празната хидрофилна скала се утаява на дъното.
Отделянето от водата се извършва чрез пресяване на едри въглища, центрофугиране на средни въглища и филтриране или сушене на фини въглища.
Използването на въглища.
В миналото въглищата се използват главно за отопление на жилища и в пещите на парните локомотиви. Понастоящем се увеличава използването му за производство на електроенергия, както и за производството на кокс в стоманодобивната промишленост. Въглищен катран, леки масла, химикали, газ и др. се получават от летливи вещества, отделяни от въглищата при производството на кокс. Тези компоненти формират основата за производството на голямо разнообразие от вещества, включително лекарства, консерванти, оцветители, разредители за бои, найлон, мастила, експлозиви, торове, инсектициди и пестициди.
Разработват се методи за превръщане на въглищата в горими газове под земята без извличането им (подземна газификация). Значителен интерес представлява и възможността за генериране на електроенергия чрез химични реакции с използване на въглища. ГОРИВО.
литература:
Бондаренко А. Д., Парщиков А. М. Технология на въгледобивната промишленост. Киев, 1978г
Бурчаков А. С. и др. . М., 1982г
Запаси от въглища на страните по света. М., 1983
Кияшко И. А. Подземни минни процеси. Киев, 1984г