Где и как добывается каменный уголь. Уголь бурый: способы добычи

Каменным углём называют осадочную породу, образующуюся при разложении остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Основные запасы каменного угля, добывающегося в настоящее время, образовались в период палеозоя, около 300-350 миллионов лет назад. Каменный уголь добывается уже несколько столетий и является одним из наиболее важных полезных ископаемых. Используется в качестве твёрдого топлива.

Каменный уголь состоит из смеси высокомолекулярных ароматических соединений (преимущественно углерода), а также воды и летучих веществ с небольшим количеством примесей. В зависимости от состава угля меняется и количество теплоты, выделяющееся при его сгорании, а также количество образующейся золы. От этого соотношения зависит ценность угля и его месторождений.

Для образования полезного ископаемого также необходимо было соблюдение следующего условия: гниющий растительный материал должен был накапливаться быстрее, чем происходило его разложение. Именно поэтому каменный уголь образовывался в основном на древних торфяных , где накапливались углеродные соединения, а доступ кислорода практически отсутствовал. Исходным материалом для возникновения угля является, собственно, сам торф, который также некоторое время использовался в качестве топлива. Уголь же образовался в том случае, если пласты торфа оказывались под другими наносами. Торф при этом спрессовывался, терял и воду, в результате чего образовывался уголь.

Каменный уголь возникает при залегании пластов торфа на значительной глубине обычно более 3 км. На более значительной глубине образуется антрацит – высший сорт каменного угля. Однако это не означает, что все угольные месторождения расположены на большой глубине. Со временем под действием тектонических процессов различной направленности некоторые пласты испытывали поднятие, в результате чего оказывались ближе к поверхности.

От того, на какой глубине находятся угленосные , зависит и способ добычи угля. Если уголь залегает на глубине до 100 метров, то добыча обычно ведётся открытым способом. Так называется снятие верхнего над месторождением, при котором полезное ископаемое оказывается на поверхности. Для добычи с большой глубины используется шахтовый метод, при котором доступ к осуществляется посредством создания специальных подземных ходов – шахт. Самые глубокие угольные шахты в России находятся на расстоянии около 1200 метров от поверхности.

Наиболее крупные месторождения каменного угля в России

Эльгинское месторождение (Саха)

Это угольное месторождение, находящееся на юго-востоке Республики Саха (Якутия) в 415 км к востоку от города Нерюнгри, является наиболее перспективным для открытой разработки. Площадь месторождения составляет 246 км2. Месторождение представляет собой пологую асимметричную складку.

Угленосными являются отложения верхней юры и нижнего мела. Основные угольные пласты находятся в отложениях нерюнгринской (6 пластов мощностью 0,7-17 м) и ундыктанской (18 пластов мощностью также 0,7-17 м) свит.

Угли здесь в основном полублестящие с очень высоким содержанием наиболее ценного компонента - витринита (78-98 %), средне- и высокозольные, малосернистые, малофосфористые, хорошо спекающиеся, с высокой теплотой сгорания. Эльгинский уголь с помощью специальной технологии можно обогатить, что позволит получить продукт более высокого качества, отвечающего мировым стандартам. Мощные пологие пласты угля перекрываются отложениями небольшой мощности, что очень важно для добычи открытым способом.

Элегестское месторождение (Тува)

Расположено в Республике Тува. Это месторождение обладает запасами около 20 миллиардов тонн. Большая часть запасов (около 80%) находится в одном пласте толщиной 6,4 м. Освоение этого месторождения в настоящее время продолжается, поэтому наибольшей мощности добыча угля здесь должна достигнуть примерно в 2012 году.

Крупные месторождения угля (площадь которых составляет тысячи км2) называют угольными бассейнами. Обычно такие месторождения находятся в какой-либо крупной тектонической структуре (например, прогибе). Однако не все месторождения находящиеся поблизости друг от друга принято объединять в бассейны, и иногда они рассматриваются как отдельные месторождения. Происходит это обычно по исторически сложившимся представлениям (месторождения открыты в разные периоды).

Минусинский угольный бассейн располагается в в Республике Хакасия. Добыча угля здесь началась ещё в 1904 году. К наиболее крупным месторождениям относятся Черногорское и Изыхское. По оценкам геологов, запасы угля на данной территории составляют 2,7 миллиарда тонн. В бассейне преобладают каменные длиннопламенные угли с высокой теплотой сгорания. Угли относятся к среднезольным. Максимальная зольность характерна для углей Изыхского месторождения, минимальная – для углей Бейского месторождения. Добыча угля в бассейне ведётся разными : существуют как разрезы, так и шахты.

Кузнецкий угольный бассейн (Кузбасс) – одно из крупнейших угольных месторождений мира. Кузбасс располагается на юге в неглубокой котловине между горными массивами , Горной Шории и . Это территория Кемеровской области. Сокращение «Кузбасс» является вторым названием области. Первое месторождение в районе Кемерово было открыто в далёком 1721 году, а в 1842 году геологом Чихачёвым был введён термин «Кузнецкий угольный бассейн».

Добыча здесь также ведётся разными способами. На территории бассейна располагается 58 шахт и более 30 разрезов. По качеству угли « » разнообразны и относятся к числу лучших углей.

Угленосная толща Кузнецкого угольного бассейна состоит примерно из 260 угольных пластов различной мощности, неравномерно распределённых по разрезу. Преобладающая мощность пластов угля от 1,3 до 4,0 м, но имеются и более мощные пласты в 9-15 и даже в 20 м, а в некоторых местах до 30 м.

Максимальная глубина угольных шахт не превышает 500 м (средняя глубина около 200 м). Средняя мощность разрабатываемых угольных пластов 2,1 м, но до 25 % шахтной добычи угля приходится на пласты свыше 6,5 м.

Поскольку живу в краю шахтеров, не мог не заинтересоваться способами добычи этого ископаемого, которых, кстати, не так уж и много. Пользуясь случаем, постараюсь кратко рассказать о плюсах и недостатках каждого из них.

Добыча угля: шахтный способ

Добыча ископаемого таким путем дает огромное преимущество, поскольку наиболее ценные виды топлива залегают на больших глубинах. При этом уголь практически не содержит пустых пород, чего нельзя сказать об открытом способе, но о нем чуть позже. Итак, для того, чтобы добраться к залежам, бурят глубокие вертикальные туннели. Как только обнаружен пласт, начинается его горизонтальная разработка. Порой глубина доходит до 1,5 км, например, шахта «Гвардейская», которая находится на Донбассе. Однако такой способ содержит немало минусов:

• угроза затопления;
• поскольку метан - вечный спутник угольных пластов, это чревато удушьем рабочих или подрывом;
• чем больше глубина, тем выше температура, а значит, существует риск для человека и оборудования.

В мире таким способом добывают порядка 40% мировых запасов.

Добыча угля: открытый или карьерный способ

В этом случае отпадает необходимость не только дорогостоящего бурения, но и постройки ряда наземных коммуникаций. Суть сводится к подрыву пустой породы, а затем в дело вступают огромные экскаваторы, дробилки и грузовики, которые перерабатывают породу и вывозят ее на отвалы. Такой способ несет меньшую опасность, однако все-таки с ним связаны некоторые риски. Это и угроза внепланового подрыва, и отравление рабочих выхлопами, и неосторожное обращение с травмоопасным оборудованием.

Добыча угля гидравлическим способом

В принципе, это тот же шахтный, однако есть одна особенность: транспортировка ископаемого осуществляется струей воды под огромным давлением. Выходит, что подземные воды - головная боль шахтеров, работают на их благо. Сегодня этот способ считается одним из лучших, поскольку заменяет трудоемкий процесс транспортировки. К недостаткам можно отнести зависимость добычи от типа породы, и постоянный контакт воды с оборудованием.

Сегодня каменный уголь получил самое широкое распространение. С его помощью получают электрическую энергию, редкие и рассеянные элементы, графит. Уголь - это важное сырье в химической и металлургической промышленности. Именно поэтому запрос «купить каменный уголь» встречается очень часто.

Россия может похвастаться огромными запасами угля, бассейны и месторождения которых рассредоточены по всей стране. Они различаются по геологическому строению, качеству угля, угленасыщенности и возрасту отложений. В зависимости от структурных признаков бассейны России классифицируются на складчатые, переходные и платформенные.\

Большая часть месторождений содержит каменные гумусовые угли, среди которых основное место принадлежит коксующимся сортам. Основные бассейны: Донецкий, Печорский, Южно-Якутский и Кузнецкий. Месторождения бурых углей встречаются в районах Восточной Сибири и Урала, а также в Подмосковном бассейне.

Месторождения угля неравнозначны по качеству ископаемого, объему его запасов и занимаемой площади. Кроме того, они, как и девелоперские компании , расположены в различных регионах страны. Сегодня уголь добывается на территории десяти угольных бассейнов. Крупнейшими месторождениями считаются Кузнецкий, Канско-Ачинский, Горловский бассейн и Восточный Донбасс.

Кузнецкий бассейн является основной угольной базой страны и обеспечивает половину от общего объема добываемого сырья. Почти двенадцать процентов добычи ведется открытым способом. Канско-Ачинский бассейн поставляет бурый уголь, который считается самым дешевым в стране. Из-за низкого качества он малотранспортабелен, поэтому в основном обеспечивает работу мощных тепловых электростанций, работающих на базе крупнейших разрезов. Печорский бассейн дает четыре процента добычи угля в стране. Он расположен вдали от промышленных центров, добыча ведется только в шахтах.

Добыча каменного угля

Уголь добывается двумя основными способами - закрытым и открытым. В первом случае это шахты или разрезы. Шахта - сложное горное предприятие по добыче угля подземным способом. В среднем она работает около сорока лет. Уголь добывается слоями, каждый из которых вынимается приблизительно десять лет. После этого происходит реконструкция горизонта и разработка более глубокого слоя. Разрез предполагает выемку угля уступами и последовательными полосами. Добытый в шахтах и разрезах уголь отправляется непосредственно потребителю или на обогатительные фабрики, где он сначала сортируется, а затем обогащается.

К перспективным угольным бассейнам относятся Ленский, Тунгусский и Таймырский. Они занимают значительные площади в малообжитых районах Сибири и Дальнего Востока. Сегодня добыча угля в западных регионах постепенно сокращается, а в восточных - возрастает. Одним из старейших бассейнов является Донбасс. Добываемый здесь уголь имеет высокое качество, чем отличается от продукции конкурентов.

С древности каменный уголь является источником энергии для человечества, не единственным, но широко применяемым. Иногда его сравнивают с солнечной энергией, законсервированной в камне. Его сжигают, получая тепло для отопления, нагревая воду, на тепловых станциях преобразуют в электричество, используют для выплавки металлов.

С развитием новых технологий научились использовать каменный уголь не только для получения энергии путем сжигания. Химическая промышленность успешно освоила технологии производства , редких металлов — галлия и германия. Извлекаются из него композиционные углеграфитовые материалы с высоким содержанием углерода, газообразное топливо высокой калорийности, отработаны методики производства пластмассы. Самый низкосортный уголь, его очень мелкую фракцию и угольную пыль перерабатывают и , которые отлично подходят для отопления как производственных помещений так и частных домов. Всего с помощью химической переработки каменного угля производят более 400 наименований продукции, стоить которые могут в десятки раз больше, чем исходный продукт.

Люди уже несколько веков активно используют уголь как топливо для получения и преобразования энергии, с развитием химической промышленности и потребностей редких и ценных материалов в других отраслях потребность в каменном угле возрастает. Поэтому интенсивно ведется разведка новых месторождений, строятся карьеры и шахты, предприятия по переработки сырья.

Кратко о происхождении каменного угля

На нашей планете много миллионов лет тому назад во влажном климате бурно развивалась растительность. С тех пор минуло 210…280 миллионов лет. Тысячелетиями, миллионами лет миллиарды тонн растительности отмирали, скапливались на дне болот, покрывались слоями наносов. Медленное разложение в бескислородной атмосфере под мощным прессом воды, песка, других пород, иногда в условиях высоких температур из-за близкого расположения магмы, привело к окаменению слоев этой растительности, с постепенным перерождением в уголь разной степени углефикации.

Основные российские месторождения и добыча каменного угля

На планете насчитывают запасы каменного угля выше 15 триллионов тонн. Самые большие добычи полезных ископаемых приходятся на каменный уголь, примерно по 0,7 тонны на человека, это более 2,6 миллиарда тонн в год. В России каменный уголь имеется в разных регионах. Он имеет разные характеристики, особенности и глубину залегания. Вот наиболее крупные и успешно разрабатываемые бассейны каменного угля:

Активное использование сибирских и дальневосточных месторождений ограничивает их удаленность от промышленных европейских регионов. В западной части России также добывается уголь с отличными показателями: в Печерском, Донецком угольных бассейнах. В Ростовской области активно разрабатывают локальные месторождения, наиболее перспективное из них — Гуковское. Переработка каменного угля с этих месторождений дает марки каменного угля высокого качества — антрациты (АС и АО).

Основные качественные характеристики каменного угля

Для разных отраслей промышленности требуется различные марки угля. Качественные показатели его изменяются в широких пределах даже у тех, которые имеют одинаковую маркировку и во многом зависят о месторождения. Поэтому предприятия, прежде чем закупать уголь, знакомятся с такими его физическими характеристиками:

По степени обогащения каменный уголь разделяют:

• — Концентраты (сжигают для отопления в паровых котлах и получения электроэнергии);
• — Промышленные продукты, используются в металлургической отрасли;
• — Шлам, фактически это мелкая фракция (до 6мм) и пыль после дробления породы. Сжигать такое топливо проблематично, потому из него формуют брикеты, имеющиех хорошие эксплуатационные характеристики и используют в бытовых твердотопливных котлах.

По степени углефикации:

• — Бурый уголь, это частично сформированный каменный уголь. Имеет невысокую теплоту сгорания, при перевозке и хранении крошится, имеет склонность к самовозгоранию;
• — Каменный уголь. Имеет множество разных марок (сортов) с различными характеристиками. Имеет широкую область использования: металлургия, энергетика, ЖКХ, химическая промышленность и т.п.
• — Антрациты — самая качественная форма каменного угля.

Если сравнивать торф и каменный уголь, теплота сгорания угля выше. Самая низкая теплота сгорания у бурого угля, самая высокая — у антрацитов. Однако, исходя из экономической целесообразности, большим спросом пользуется простой каменный уголь. У него оптимальное сочетание цены и удельной теплоты горения.

Различных характеристик угля очень много, но далеко не все из них могут иметь значение при выборе угля для отопления. В этом случае важно знать всего несколько ключевых параметров: зольность, влажность и удельную теплоемкость. Может быть важно содержание серы. Остальные требуются при подборе сырья на переработку. Что важно знать при выборе угля, так это размеры: насколько крупные куски вам предлагают. Эти данные зашифрованы в названии марки.

Классификация по размерам:

Классификация по маркам и их краткая характеристика:

В зависимости от характеристик каменного угля, его марки, типа и фракции хранится он разное время. (В статье есть таблица, где указаны сроки хранения угля в зависимости от месторождения и марки).

Особое внимание нужно уделять защите угля при длительном его хранении (более 6 месяцев). В этом случае требуется специальный угольный сарай или бункер, где топливо будет защищено от осадков и прямого солнечного света.

Большие кучи угля при длительном хранении требуют контроля температуры, так как при наличии мелких фракций в сочетании с влагой и высокой температурой имеют склонность к самовозгоранию. Желательно приобрести электронный термометр и термопару с длинным шнуром, которую закопать в центре угольной кучи. Проверять температуру нужно один-два раза в неделю, потому что некоторые марки угля самовозгораются при совсем невысоких температурах: бурые – при 40-60 о C, остальные – 60-70 о C. Редко случаются случаи самовозгорания антрацитов и полуантрацитов (в России такие случаи не зарегистрированы).