Добыча угля — технологические процессы в угольной промышленности
На практике процесс добычи угля весьма затратен. Сам уголь представляет собой продукт, формирующийся из расположенных на значительной глубине древних представителей флоры. В современном мире его используют во многих сферах жизни и в значительном объеме. Поэтому добыча горючего камня была и остается доходным вариантом бизнеса. В последние десятилетия прослеживается явная тенденция повышения технологичности для процессов угледобычи.
На настоящий момент лидирующие позиции по добыче ископаемого принадлежат КНР. Следующая позиция принадлежит США, следом идет Индия, добывающая отрасль которой приносит до 15% от общей мировой добычи.
Существующие способы добычи угля
Залежи ископаемого угля располагаются на значительной глубине под землей. Продукт может располагаться в верхних или нижних слоях. Это зависит от особенностей процесса формирования угля. Если в одних случаях добыча ведется на глубине в несколько метров, то при других приходится снимать пласты на километровую глубину.
Современная технология добычи угля предполагает два основных способа:
- открытая добыча;
- подземная добыча.
Каждый из них характеризуется определенными особенностями, преимуществами и недостатками.
Открытый вариант добычи
В этом случае применяются так называемые угольные разрезы. Актуальна добыча угля таким способом, когда сырье располагается в слоях земли в пределах сотни метров от поверхности почвы.
Необходимое оборудование – это экскаватор, предназначенный для удаления верхнего слоя земли. В дальнейшем он нагружает ископаемый уголь в специализированные машины – карьерные самосвалы. Именно они перевозят сырье на отвалы.
Под отвалами понимаются внушительные насыпи, высота которых в отдельных случаях может достигать десятка километров.
На этом этапе добычи угля применяются другие машины – бульдозеры. Их роль сводится к равномерному распределению извлеченной породы в рамках поверхности. Кроме того, их задача – это создание дорог и проездов для самосвалов.
Еще один важный участник добычи горючего камня – это поливальные машины. Именно они сбивают, образующуюся на отвалах, пыль.
Следующий этап технологического процесса сводится к работе экскаваторов. Они черпают каменные угли, перегружая их в самосвалы. Последние транспортируют грузы на склады для хранения и последующей транспортировки к местам назначения.
Подземный вариант добычи
Подземная добыча ведется в условиях угольных шахт. Здесь требуются иные угледобывающие агрегаты. Причина в том, что шахты существуют на протяжении многих лет, поэтому при такой добыче угля не требуются механизированные средства.
В этом случае необходимо обустройство штольни, представляющей собой тоннель, пролегающий в горизонтальном либо в вертикальном направлении, непосредственно подходящий к пластам ископаемого угля.
Ширина пластов при добыче угля может колебаться в широких пределах, от нескольких метров до десятков километров.
Современные предприятия ведут разработки с применением угольных комбайнов. На некоторых этапах могут использоваться и сравнительно небольшие приспособления – отбойные молотки. Возможна и другая разновидность процесса добычи угля. Она предполагает нарезку исходных пластов при помощи специальных приспособлений. Они предназначены для подачи под значительным давлением воды.
Добыча необогащенных углей и иных горны пород – это необходимое занятие. Но оно сопряжено с серьезными рисками, поэтому относится к наиболее опасной категории.
Технологические процессы по очистке угля
Технология очистных работ представляет собой несколько процессов в рамках добычи угля, тесно связанных друг с другом.
Технологии по очистке каменных углей предполагают следующие этапы:
- выемка сырья в рамках очистного забоя;
- погрузочные работы;
- транспортировка;
- проветривание;
- сооружение и последующая передвижка крепи;
- выбор горного давления и др.
В рамках выемки необогащенных углей осуществляется сначала отбойка, а затем и его погрузка.
Очищенный уголь
Отделение ископаемого от основного массива – это манипуляция отбойки. Ее проделывают по буровзрывной методике, механической и гидравлической. Вариант определяется конкретными свойствами пласта угля, его устойчивости и наличия рабочих машин.
На практике при добыче горючего камня, отбойка обычно осуществляется по механической методике. Она предполагает разрушение имеющегося слоя посредством специальных приспособлений на рабочих агрегатах. Последующая выемка бывает струйной и комбайновой.
При гидравлическом варианте добычи, манипуляции делятся на несколько мелких, мелкооперационных. Эти задачи реализуются без привлечения человека. Наиболее широкое применение такой способ добычи получил на Кузбассе. Струя воды подается с большой силой.
Механический способ
Возможен и механический вариант. Он предполагает применение специальных приспособлений – отбойных молотков, то есть, пневматических ручных машин. Агрегат особенно актуален для очистного забоя при крутых пластах, когда имеются сложности с электроэнергией. Транспортировка отбитого угля осуществляется самотеком рядом с лавой. Для перемещения применяются конвейеры скребкового типа.
При определенных условиях добычи угля практикуется такой комплекс мероприятий, как регулировка горного давления. Оно может предполагать частичную либо полную закладку определенной области, полое обрушение, либо опускание кровли.
Единый цикл работы составлен из таких составляющих, как выемка сырья, его транспортирование и крепление, а также управление горным давлением.
Комплексная механизация добычи горючего камня
Современные механизированные комплексы, составленные из профильных агрегатов и оборудования по добыче угля, все активнее применяются в угледобывающей отрасли. Теперь в числе их составляющих присутствуют струговые установки наряду с комбайнами с узким захватом, конвейеры передвижного безразборного типа и другие механизмы. Производительность очистного забоя составляет в пределах 3 тыс. тонн ежесуточно.
Механизированный способ добычи угля
Обычно подключение технологических схем стандартно. Передвижная крепь монтируется на протяжении периметра забоя. Она необходима для предотвращения возможных завалов рабочей области породой, будь то каменный или бурый уголь. Далее располагается скребковый конвейер, на раме которого устанавливается специальный комбайн. Данный агрегат отличается узким захватом наряду с возможностью перемещения посредством специальной цепи.
Механизированная цепь разделена на отдельные крепи, каждая из которых взаимосвязана с соседними, а также с рабочим конвейером.
При выемке работа комбайна происходит в любом направлении, при этом исключены излишние нерезультативные перемещения.
Дополнительные технологические процессы
Помимо основных манипуляций, в рамках добычи угля присутствует и несколько дополнительных. В первую очередь к ним относится откачка воды. Она в большем или меньшем объеме попадает в выработки, выполняемые под землей. Нередко суточная выкачка измеряется не только сотнями, но и несколькими тысячами. В итоге жидкость перемещается на поверхность посредством специальных насосов.
Вентиляция в шахте
Еще одна важная вспомогательная манипуляция при добыче угля – это обеспечение освещения и вентиляции.
Отдельное внимание уделяется обслуживанию основных рабочих механизмов, которые применяются как в самой шахте, так и над ней. Они поддерживают шахту в рабочем состоянии.
Сферы применения ископаемого
Применение каменного угля
Основное направление, по которому используется добытый материал – это энергетическая сфера. То есть, он был и остается одним из самых распространенных видов топлива. На нем работают как отопительные установки, так и электростанции.
В ходе обработки исходного угля производятся его технологические варианты. Так, кокс нашел широкое применение в металлургической сфере.
Кроме того, именно на основании угля ведется химическая переработка, а также создаются новые продукты, которые в дальнейшем применяются в самых разных сферах человеческой жизни.
Преимущественно уголь идет на газификацию и коксование, а также гидрогенизацию. Технологии добычи угля продолжают совершенствоваться. Это необходимо для минимизации участия человека в таком сложном и опасном деле.
Видео: Современная добыча угля
promzn.ru
Угольная промышленность — Википедия. Что такое Угольная промышленность
Угольная шахта в разрезе: 1 — штреки; 2 — угольные пласты; 3 — уклон; 4 — ходки; 5 — надшахтные здания стволов; 6 — административно-бытовой комбинат; 7 — склад; 8 — угольный склад; 9 — террикон. Угольный разрез Угольный разрез Угольная шахтаУ́гольная промы́шленность — это отрасль топливной промышленности, которая включает добычу открытым способом или в шахтах, обогащение и переработку (брикетирование) бурого и каменного угля.
Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. Разработка ведётся открытым способом, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при всё большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом.
В России в 2005 году доля угля в энергобалансе страны составляла около 18 процентов (в среднем по миру 39 %), в производстве электроэнергии — немногим более 20 процентов. Доля угля в топливном балансе РАО ЕЭС составила в 2005 году 26 %, а газа — 71 %.
Шахты
Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с глубины чуть более 1200 метров.
В угленосных отложениях наряду с углём содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырьё для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе редкие металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.
Угольный карьер, горное предприятие, предназначенное для разработки открытым способом.
Гидравлическая добыча угля
Применение струй в качестве инструмента разрушения в исполнительных органах очистных и проходческих комбайнов представляет особый интерес. При этом наблюдается постоянный рост в разработке техники и технологии разрушения угля, горных пород высокоскоростными струями непрерывного, пульсирующего и импульсного действия.
Газификация угля
Современные газогенераторы имеют мощность для твёрдого топлива до 80000 м³/ч и до 60000 м³/ч. Техника газификации развивается в направлении повышения производительности (до 200000 м³/ч) и КПД (до 90 %) путём повышения температуры и давления процесса (до 2000 °C и 10 МПа соответственно).
Проводились опыты по подземной газификации углей, добыча которых по различным причинам экономически не выгодна.
Сжижение угля
К 1945 году в мире имелось 15 заводов синтеза Фишера-Тропша (в Германии, США, Китае и Японии) общей мощностью около 1 млн т углеводородов в год. Они выпускали в основном синтетические моторные топлива и смазочные масла.
В годы после Второй мировой войны синтезу ФТ уделяли большое внимание во всём мире, поскольку считалось, что запасы нефти подходят к концу, и надо искать ей замену. В 1950 году был пущен завод в Браунсвилле (Техас, США) на 360 тыс. т/г. В 1955 году южноафриканская компания Sasol Limited построила собственное производство, существующее и развивающееся до сих пор. В Новочеркасске с 1952 работала установка мощностью около 50 тыс. т/г, использующая вывезенное из Германии оборудование. Сырьём служил сначала уголь донецкого бассейна, а затем природный газ. Немецкий Co-Th катализатор был со временем заменён на оригинальный, Co-Zr. На заводе была установлена колонна точной ректификации, так что в ассортимент продукции завода входили индивидуальные углеводороды высокой чистоты, в том числе α-олефины с нечетным углеродным номером. Установка работала на Новочеркасском заводе синтетических продуктов вплоть до 1990-х годов и была остановлена по экономическим причинам.
Все эти предприятия в значительной степени заимствовали опыт немецких химиков и инженеров, накопленный в 1930-40-е годы.
Открытие обширных месторождений нефти в Аравии, Северном море, Нигерии, Аляске резко снизило интерес к синтезу ФТ. Почти все существующие заводы были закрыты, единственное крупное производство сохранилось в ЮАР. Активность в этой области возобновилась к 1990-м годам.
В 1990 г компания Exxon запустила опытную установку на 8 тыс. т/г с Co катализатором. В 1992 г южноафриканская компания Mossgas построила завод мощностью 900 тыс. т/г. В отличие от технологии Sasol, в качестве сырья здесь использовался природный газ с шельфового месторождения. В 1993 году компания Shell запустила завод в Бинтулу (Малайзия) мощностью 500 тыс. т/г, используя Co-Zr катализатор и оригинальную технологию «средних дистиллятов». Сырьём служит синтез-газ, получаемый парциальным окислением местного природного газа. В настоящее время Shell строит завод по той же технологии, но на порядок большей мощности в Катаре. Свои проекты в области синтеза ФТ разной степени проработки имеют также компании Chevron, Conoco, BP, ENI, Statoil, Rentech, Syntroleum и другие.
Крупнейшие угледобывающие страны
| Страны | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2014 | Доля | Насколько хватит разведанных запасов (лет) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Китай | 1722,0 | 1992,3 | 2204,7 | 2380,0 | 2526,0 | 2782,0 | 3050,0 | 3240,0 | 3520,0 | 3650,0 | 3874,0 | 46,9 % | 38 |
| США | 972,3 | 1008,9 | 1026,5 | 1053,6 | 1040,2 | 1062,8 | 973,2 | 984,6 | 992,8 | 922,1 | 906,9 | 12,9 % | 245 |
| Индия | 375,4 | 407,7 | 428,4 | 447,3 | 478,4 | 521,7 | 557,6 | 569,9 | 588,5 | 605,8 | 536,5 | 3,9 % | 105 |
| ЕС | 638,0 | 628,4 | 608,0 | 595,5 | 593,4 | 587,7 | 536,8 | 535,7 | 576,1 | 580,7 | 491,5 | 7,1 % | 55 |
| Австралия | 351,5 | 366,1 | 378,8 | 385,3 | 399,0 | 401,5 | 409,2 | 423,9 | 415,5 | 431,2 | 644,0 | 6,2 % | 186 |
| Индонезия | 114,3 | 132,4 | 146,9 | 195,0 | 217,4 | 229,5 | 252,5 | 305,9 | 324,9 | 386,0 | 458,0 | 7,2 % | 17 |
| Россия | 276,7 | 281,7 | 298,5 | 309,2 | 314,2 | 326,5 | 298,1 | 316,9 | 323,5 | 354,8 | 357,6 | 4,3 % | 420 |
| ЮАР | 237,9 | 243,4 | 244,4 | 244,8 | 247,7 | 250,4 | 250,0 | 253,8 | 255,1 | 260,0 | 260,5 | 3,8 % | 122 |
| Германия | 204,9 | 207,8 | 202,8 | 197,2 | 201,9 | 192,4 | 183,7 | 182,3 | 188,6 | 196,2 | 185,8 | 1,1 % | 37 |
| Польша | 163,8 | 162,4 | 159,5 | 156,1 | 145,9 | 143,9 | 135,1 | 133,2 | 139,2 | 144,1 | 137,1 | 1,4 % | 56 |
| Казахстан | 84,9 | 86,9 | 86,6 | 96,2 | 97,8 | 111,1 | 101,5 | 110,8 | 115,6 | 116,4 | 108,7 | 1,4 % | 308 |
| Мировое производство | 5187,6 | 5585,3 | 5886,7 | 6195,1 | 6421,2 | 6781,2 | 6940,6 | 7273,3 | 7995,4 | 7864,7 | 8164,9 | 100 % | 119 |
В 1990-х добыча угля в России неуклонно снижалась, упав к 1998 году почти на 1/3. С 2001 года наметился рост (исключая спад в 2009 году). В 2008 году в России добыто 329 млн тонн угля.
Россия
Крупнейшие российские производители угля В 2004 году добыча составляла:
В 2015 году добыча угля составляла
- Кузбассразрезуголь -48 млн тонн
- СУЭК-Кузбасс- 30 млн тонн
- Бородинский разрез -19 млн тонн
- Воркутауголь- 14 млн тонн
- Тугнуйский разрез -14 млн тонн
- СУЭК-Хакассия -13 млн тонн
- Востсибуголь-12 млн тонн
- Распадская -11 млн тонн
- Южкузбассуголь -11 млн тонн
- Южный Кузбасс-10 млн тонн
[7]
В странах бывшего СССР одним из известных месторождений угля является Донбасс (Украина) и Кузбасс (Россия).
По данным Министерства энергетики РФ в 2014 году добыча осуществлялась 89 шахтами и 107 разрезами . Добыто 358 млн тонн угля.
Внутреннее потребление — энергетического угля -140 млн тонн, коксующегося угля -38 млн тонн.
Украина
| Угольная промышленность на Украине, млн т | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| год | 1880 | 1890 | 1900 | 1910 | 1913 | 1920 | 1925 | 1929 | 1935 |
| угля, млн т | 1,3 | 2,9 | 10,7 | 16,3 | 23,5 | 4,1 | 18,2 | 30,5 | 59,7 |
| год | 1940 | 1945 | 1950 | 1955 | 1959 | 1961 | 1963 | 1965 | 1967 |
| угля, млн т | 83,3 | 30,1 | 76,4 | 116,3 | 167,3 | 171,5 | 179,7 | 194,3 | 199,0 |
| год | 1969 | 1971 | 1973 | 1975 | 1976 | 1977 | 1979 | 1981 | 1983 |
| угля, млн т | 204,4 | 209,4 | 212,6 | 215,7 | 218,1 | 217,2 | 204,7 | 191,1 | 190,9 |
| год | 1985 | 1987 | 1990 | 1996 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 |
| угля, млн т | 189 | 191,9 | 164,8 | 75,4 | 81 | 81,1 | 83,4 | 81,8 | 79,3 |
Экологический аспект
Сжигание угля вносит заметный вклад в глобальное потепление. Существует мнение, что для того, чтобы избежать опасных климатических изменений, необходимо запретить добычу некоторой части углеводородов. В особенности, это касается угля. В числе стран, которым следует полностью отказаться от угледобычи называются Китай, Россия и США
См. также
Примечания
Ссылки
wiki.sc
📌 Добыча угля — это… 🎓 Что такое Добыча угля?
Угольная шахта в разрезе: 1 — штреки; 2 — лава; 3 — уклон; 4 — ходки; 5 — надшахтные здания стволов; 6 — административно-бытовой комбинат; 7 — склад; 8 — угольный склад; 9 — террикон.Угольный разрез
Угольный разрез
Угольная промышленность — Включает добычу (обогащение) и переработку (брикетирование) бурого и каменного угля. Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при все большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом. В России в 2005 году доля угля в энергобалансе страны составляла около 18 процентов (в среднем по миру 39 %), в производстве электроэнергии — немногим более 20 процентов. Доля угля в топливном балансе РАО ЕЭС составила в 2005 году 26 %, а газа — 71 %. В связи с высокими мировыми ценами на газ российское правительство намеревается увеличить долю угля в топливном балансе РАО ЕЭС до 34 % к 2010 году.
Шахты
Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.
В угленосных отложениях наряду с углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырье для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.
Угольный карьер, горное предприятие предназначенных для разработки месторождения (по добыче) угля открытым способом.
Гидравлическая добыча угля
Применение струй в качестве инструмента разрушения в исполнительных органах очистных и проходческих комбайнов представляет особый интерес. При этом наблюдается постоянный рост в разработке техники и технологии разрушения угля, горных пород высокоскоростными струями непрерывного, пульсирующего и импульсного действия.
Газификация угля
Современные газогенераторы имеют мощность для твёрдого топлива до 80000 м³/ч и до 60000 м³/ч. Техника газификации развивается в направлении повышения производительности (до 200000 м³/ч) и КПД (до 90 %) путём повышение температуры и давления процесса (до 2000 °C и 10 МПа соответственно).
Проводились опыты по подземной газификации углей, добыча которых по различным причинам экономически не выгодна.
Сжижение угля
К 1945 г в мире имелось 15 заводов синтеза Фишера-Тропша (в Германии, США, Китае и Японии) общей мощностью около 1 млн.т углеводородов в год. Они выпускали в основном синтетические моторные топлива и смазочные масла.
В годы после второй мировой войны синтезу ФТ уделяли большое внимание во всём мире, поскольку считалось, что запасы нефти подходят к концу, и надо искать ей замену. В 1950 г был пущен завод в Браунсвилле (Техас) на 360 тыс. т/г. В 1955 г южноафриканская компания Sasol Limited построила собственное производство, существующее и развивающееся до сих пор. В Новочеркасске с 1952 работала установка мощностью около 50 тыс. т/г, использующий вывезенное из Германии оборудование. Сырьем служил сначала уголь донецкого бассейна, а затем природный газ. Немецкий Co-Th катализатор был со временем заменён на оригинальный, Co-Zr. На заводе была установлена колонна точной ректификации, так что в ассортимент продукции завода входили индивидуальные углеводороды высокой чистоты, в том числе α-олефины с нечетным углеродным номером. Установка работала на Новочеркасском заводе синтетических продуктов вплоть до 1990-х годов и была остановлена по экономическим причинам.
Все эти предприятия в значительной степени заимствовали опыт немецких химиков и инженеров, накопленный в 30-40-е годы.
Открытие обширных месторождений нефти в Аравии, Северном море, Нигерии, Аляске резко снизило интерес к синтезу ФТ. Почти все существующие заводы были закрыты, единственное крупное производство сохранилось в ЮАР. Активность в этой области возобновилась к 1990-м годам.
В 1990 г компания Exxon запустила опытную установку на 8 тыс. т/г с Co катализатором. В 1992 г южноафриканская компания Mossgas построила завод мощностью 900 тыс. т/г. В отличие от технологии Sasol, в качестве сырья здесь использовался природный газ с шельфового месторождения. В 1993 году компания Shell запустила завод в Бинтулу (Малайзиия) мощностью 500 тыс. т/г, используя Co-Zr катализатор и оригинальную технологию «средних дистиллятов». Сырьем служит синтез-газ, получаемый парциальным окислением местного природного газа. В настоящее время Shell строит завод по той же технологии, но на порядок большей мощности в Катаре. Свои проекты в области синтеза ФТ разной степени проработки имеют также компании Chevron, Conoco, BP, ENI, Statoil, Rentech, Syntroleum и другие.
Крупнейшие производители угля
| Страны | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 |
|---|---|---|---|---|
| Китай | 1722.0 | 1992.3 | 2204.7 | 2380.0 |
| США | 972.3 | 1008.9 | 1026.5 | 1053.6 |
| Индия | 375.4 | 407.7 | 428.4 | 447.3 |
| Австралия | 351.5 | 366.1 | 378.8 | 373.8 |
| Россия | 276.7 | 281.7 | 298.5 | 309.2 |
| Южная Африка | 237.9 | 243.4 | 244.4 | 256.9 |
| Германия | 204.9 | 207.8 | 202.8 | 197.2 |
| Индонезия | 114.3 | 132.4 | 146.9 | 195.0 |
| Польша | 163.8 | 162.4 | 159.5 | 156.1 |
| Весь мир | 5187.6 | 5585.3 | 5886.7 | 6195.1 |
Крупнейшие российские производители угля
В 2004 году добыча составляла:
В странах бывшего СССР одним из известных месторождений угля является Донбасс(Украина).
Украина
| Угольная промышленность на Украине, млн. т | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| год | 1880 | 1890 | 1900 | 1910 | 1913 | 1920 | 1925 | 1929 | 1935 |
| угля, млн. т | 1,3 | 2,9 | 10,7 | 16,3 | 23,5 | 4,1 | 18,2 | 30,5 | 59,7 |
| год | 1940 | 1945 | 1950 | 1955 | 1959 | 1961 | 1963 | 1965 | 1967 |
| угля, млн. т | 83,3 | 30,1 | 76,4 | 116,3 | 167,3 | 171,5 | 179,7 | 194,3 | 199,0 |
| год | 1969 | 1971 | 1973 | 1975 | 1976 | 1977 | 1979 | 1981 | 1983 |
| угля, млн. т | 204,4 | 209,4 | 112,6 | 215,7 | 218,1 | 217,2 | 204,7 | 191,1 | 190,9 |
| год | 1985 | 1987 | 1990 | 1996 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 |
| угля, млн. т | 189 | 191,9 | 164,8 | 75,4 | 81 | 81,1 | 83,4 | 81,8 | 79,3 |
Примечания
См. также
Wikimedia Foundation. 2010.
dic.academic.ru
Как добывают уголь? — Научно-популярный журнал: «Как и Почему»
ГрафитУгольное топливо человек использует с древних времён. Его горючесть и теплоотдача, длительность сохранения тепла в очаге стали спасением людей в холодные периоды, которые циклично сменяли друг друга на нашей планете. Уголь активно используется и в нынешние времена, в топливно-энергетическом комплексе он состоит в первой тройке сырья наряду с нефтью и газом.
Как образовывались угольные залежи?
Образовались угольные залежи на местах огромных зелёных массивов. Это древняя органика, которая осталась после гибели древесных насаждений. Для того, чтобы погибшие растения стали углём необходимы определённые условия: древесные остатки не должны сгнить под воздействием бактерий. Это возможно только при попадании их под болотную воду, а затем под землю, куда не поступает кислород. Уголь считается полезным ископаемым, добываемым из пластов горных пород, залегающих на различной глубине.
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.
Открыты способ
Открыты способ добычи угляОткрыты способ — это угольные разрезы которые, как правило, имеют огромные размеры и внушительную глубину. Процесс представляет собой вскрытие верхних слоёв земной коры, под которыми находится угольная залежь. Снимается крыша с помощью драглайнов — экскаваторов большой мощности. На открывшемся срезе начинают работать роторные экскаваторы, которые извлекают полезные ископаемые с помощью ковшей. Затем идёт погрузка в вагоны или грузовики.
Подземная добыча
Схема угольной шахтыПодземная добыча — это устройство шахт, ведущих в огромные угольные бассейны. Они имеют множество разветвлений, бывают многоярусными. Эффективность таких выработок намного выше, чем на разрезах, уголь добывается более качественный, потому что в нём меньше примесей. Но такой метод является опасным, поскольку возможны выходы газа, подтопления, обвалы.
Гидравлический способ добычи угля
Гидравлический способ добычи угляГидравлический способ разработки угольных месторождений считается самым современным. Его стали применять сравнительно недавно в 30 годы прошлого века. Но он оптимально заменяет опасный труд шахтёров, поскольку уголь наверх из забоя подаётся с помощью водного потока под давлением. Для этого используется специальное оборудование — гидромониторы и насосы. Струя воды и откалывает уголь, и транспортирует его по системе труб или желобов в штреках. При этом используются грунтовые воды, что экономит средства, затрачиваемые на процесс добычи.
Самым экономичным способом считается открытая добыча, дорогостоящим — шахтный метод, среднезатратной разработкой и перспективной для будущего специалисты называют гидравлическую технологию.
Разновидности угля
Превращение древесных отложений в уголь проходит две стадии. Сначала образуется торф, а из него — уголь. Углефикация — это отвердение торфа на дне болот под воздействием высоких температур давления и длительного временного периода. Становясь полезным ископаемым угольные породы вбирают в себя газы, влагу, углерод. В зависимости от возраста (степени углефикации) и содержащихся компонентов уголь бывает разных видов.
Лигнит (бурый уголь)
Лигнит (бурый уголь)Лигнит (бурый уголь) — первой степени углефикации — от бурого до чёрного цвета, волокнистый, хорошо горит в промышленных печах, но для отопления домов малопригоден; каменные угли (суббитуминозные и битуминозные) с маловолокнистой структурой, высокотеплотворные, применяются в энергетике и в жилищно-коммунальном хозяйстве.
Антрацит и графит
Антрацит — имеет черный смолистый цвет, самое высокое содержание углерода и высокую теплотворность, является лучшим сырьём для отопления; Графит это древесный пористый уголь.
Запасы угля в России
Россия обладает 5,5% мировых запасов угля. На нашей территории есть все его разновидности, самыми перспективными угольными бассейнами являются Кузбасс, Канско-Ачинский, Печорский, Донецкий (Ростовская область), Иркутско-Черемховский, Южно-Якутский. Начинают активно разрабатываться угольные месторождения Приморья, Забайкалья и Новосибирской области.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Рейтинг: 5.0/5. Из 5 голосов.
Please wait…
kipmu.ru
Добыча угля Википедия
Угольная шахта в разрезе: 1 — штреки; 2 — угольные пласты; 3 — уклон; 4 — ходки; 5 — надшахтные здания стволов; 6 — административно-бытовой комбинат; 7 — склад; 8 — угольный склад; 9 — террикон. Угольный разрез в Австралии Угольный разрез в Польше Угольная шахта в ГерманииУ́гольная промы́шленность — это отрасль топливной промышленности, которая включает добычу открытым способом или в шахтах, обогащение и переработку (брикетирование) бурого и каменного угля.
Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. Разработка ведётся открытым способом, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при всё большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом.
В России в 2005 году доля угля в энергобалансе страны составляла около 18 процентов (в среднем по миру 39 %), в производстве электроэнергии — немногим более 20 процентов. Доля угля в топливном балансе РАО ЕЭС составила в 2005 году 26 %, а газа — 71 %.
Шахты
Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с глубины чуть более 1200 метров.
В угленосных отложениях наряду с углём содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырьё для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе редкие металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.
Угольный карьер, горное предприятие, предназначенное для разработки открытым способом.
Гидравлическая добыча угля
Применение струй как инструмента разрушения в исполнительных органах очистных и проходческих комбайнов представляет особый интерес. При этом наблюдается постоянный рост в разработке техники и технологии разрушения угля, горных пород высокоскоростными струями непрерывного, пульсирующего и импульсного действия.
Газификация угля
Современные газогенераторы имеют мощность для твёрдого топлива до 80000 м³/ч и до 60000 м³/ч. Техника газификации развивается в направлении повышения производительности (до 200000 м³/ч) и КПД (до 90 %) путём повышения температуры и давления процесса (до 2000 °C и 10 МПа соответственно).
Проводились опыты по подземной газификации углей, добыча которых по различным причинам экономически не выгодна.
Сжижение угля
К 1945 году в мире имелось 15 заводов синтеза Фишера-Тропша (в Германии, США, Китае и Японии) общей мощностью около 1 млн т углеводородов в год. Они выпускали в основном синтетические моторные топлива и смазочные масла.
В годы после Второй мировой войны синтезу ФТ уделяли большое внимание во всём мире, поскольку считалось, что запасы нефти подходят к концу, и надо искать ей замену. В 1950 году был пущен завод в Браунсвилле (Техас, США) на 360 тыс. т/г. В 1955 году южноафриканская компания Sasol Limited построила собственное производство, существующее и развивающееся до сих пор. В Новочеркасске с 1952 работала установка мощностью около 50 тыс. т/г, использующая вывезенное из Германии оборудование. Сырьём служил сначала уголь донецкого бассейна, а затем природный газ. Немецкий Co-Th катализатор был со временем заменён на оригинальный, Co-Zr. На заводе была установлена колонна точной ректификации, так что в ассортимент продукции завода входили индивидуальные углеводороды высокой чистоты, в том числе α-олефины с нечетным углеродным номером. Установка работала на Новочеркасском заводе синтетических продуктов вплоть до 1990-х годов и была остановлена по экономическим причинам.
Все эти предприятия в значительной степени заимствовали опыт немецких химиков и инженеров, накопленный в 1930-40-е годы.
Открытие обширных месторождений нефти в Аравии, Северном море, Нигерии, Аляске резко снизило интерес к синтезу ФТ. Почти все существующие заводы были закрыты, единственное крупное производство сохранилось в ЮАР. Активность в этой области возобновилась к 1990-м годам.
В 1990 г компания Exxon запустила опытную установку на 8 тыс. т/г с Co катализатором. В 1992 г южноафриканская компания Mossgas построила завод мощностью 900 тыс. т/г. В отличие от технологии Sasol, в качестве сырья здесь использовался природный газ с шельфового месторождения. В 1993 году компания Shell запустила завод в Бинтулу (Малайзия) мощностью 500 тыс. т/г, используя Co-Zr катализатор и оригинальную технологию «средних дистиллятов». Сырьём служит синтез-газ, получаемый парциальным окислением местного природного газа. В настоящее время Shell строит завод по той же технологии, но на порядок большей мощности в Катаре. Свои проекты в области синтеза ФТ разной степени проработки имеют также компании Chevron, Conoco, BP, ENI, Statoil, Rentech, Syntroleum и другие.
Крупнейшие угледобывающие страны
| Страны | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2014 | Доля | Насколько хватит разведанных запасов (лет) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Китай | 1722,0 | 1992,3 | 2204,7 | 2380,0 | 2526,0 | 2782,0 | 3050,0 | 3240,0 | 3520,0 | 3650,0 | 3874,0 | 46,9 % | 38 |
| США | 972,3 | 1008,9 | 1026,5 | 1053,6 | 1040,2 | 1062,8 | 973,2 | 984,6 | 992,8 | 922,1 | 906,9 | 12,9 % | 245 |
| Индия | 375,4 | 407,7 | 428,4 | 447,3 | 478,4 | 521,7 | 557,6 | 569,9 | 588,5 | 605,8 | 536,5 | 3,9 % | 105 |
| ЕС | 638,0 | 628,4 | 608,0 | 595,5 | 593,4 | 587,7 | 536,8 | 535,7 | 576,1 | 580,7 | 491,5 | 7,1 % | 55 |
| Австралия | 351,5 | 366,1 | 378,8 | 385,3 | 399,0 | 401,5 | 409,2 | 423,9 | 415,5 | 431,2 | 644,0 | 6,2 % | 186 |
| Индонезия | 114,3 | 132,4 | 146,9 | 195,0 | 217,4 | 229,5 | 252,5 | 305,9 | 324,9 | 386,0 | 458,0 | 7,2 % | 17 |
| Россия | 276,7 | 281,7 | 298,5 | 309,2 | 314,2 | 326,5 | 298,1 | 316,9 | 323,5 | 354,8 | 357,6 | 4,3 % | 420 |
| ЮАР | 237,9 | 243,4 | 244,4 | 244,8 | 247,7 | 250,4 | 250,0 | 253,8 | 255,1 | 260,0 | 260,5 | 3,8 % | 122 |
| Германия | 204,9 | 207,8 | 202,8 | 197,2 | 201,9 | 192,4 | 183,7 | 182,3 | 188,6 | 196,2 | 185,8 | 1,1 % | 37 |
| Польша | 163,8 | 162,4 | 159,5 | 156,1 | 145,9 | 143,9 | 135,1 | 133,2 | 139,2 | 144,1 | 137,1 | 1,4 % | 56 |
| Казахстан | 84,9 | 86,9 | 86,6 | 96,2 | 97,8 | 111,1 | 101,5 | 110,8 | 115,6 | 116,4 | 108,7 | 1,4 % | 308 |
| Мировое производство | 5187,6 | 5585,3 | 5886,7 | 6195,1 | 6421,2 | 6781,2 | 6940,6 | 7273,3 | 7995,4 | 7864,7 | 8164,9 | 100 % | 119 |
В 1990-х добыча угля в России неуклонно снижалась, упав к 1998 году почти на 1/3. С 2001 года наметился рост (исключая спад в 2009 году). В 2008 году в России добыто 329 млн тонн угля.
Россия
Крупнейшие российские производители угля В 2004 году добыча составляла:
В 2015 году добыча угля составляла
- Кузбассразрезуголь — 48 млн тонн
- СУЭК-Кузбасс — 30 млн тонн
- Бородинский разрез — 19 млн тонн
- Воркутауголь — 14 млн тонн
- Тугнуйский разрез — 14 млн тонн
- СУЭК-Хакассия — 13 млн тонн
- Востсибуголь — 12 млн тонн
- Распадская — 11 млн тонн
- Южкузбассуголь — 11 млн тонн
- Южный Кузбасс — 10 млн тонн
[7]
В странах бывшего СССР одним из известных месторождений угля является Донбасс (Украина) и Кузбасс (Россия).
По данным Министерства энергетики РФ в 2014 году добыча осуществлялась 89 шахтами и 107 разрезами . Добыто 358 млн тонн угля.
Внутреннее потребление — энергетического угля -140 млн тонн, коксующегося угля -38 млн тонн.
Украина
| Угольная промышленность на Украине, млн т | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| год | 1880 | 1890 | 1900 | 1910 | 1913 | 1920 | 1925 | 1929 | 1935 |
| угля, млн т | 1,3 | 2,9 | 10,7 | 16,3 | 23,5 | 4,1 | 18,2 | 30,5 | 59,7 |
| год | 1940 | 1945 | 1950 | 1955 | 1959 | 1961 | 1963 | 1965 | 1967 |
| угля, млн т | 83,3 | 30,1 | 76,4 | 116,3 | 167,3 | 171,5 | 179,7 | 194,3 | 199,0 |
| год | 1969 | 1971 | 1973 | 1975 | 1976 | 1977 | 1979 | 1981 | 1983 |
| угля, млн т | 204,4 | 209,4 | 212,6 | 215,7 | 218,1 | 217,2 | 204,7 | 191,1 | 190,9 |
| год | 1985 | 1987 | 1990 | 1996 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 |
| угля, млн т | 189 | 191,9 | 164,8 | 75,4 | 81 | 81,1 | 83,4 | 81,8 | 80,2 |
| год | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 |
| угля, млн т | 81,3 | 78,8 | 80,2 | 76,8 | 79,5 | 73,8 | 75,2 | 81,9 | 85,9 |
| год | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | |||
| угля, млн т | 83,6 | 65 | 39,8 | ||||||
Экологический аспект
Сжигание угля вносит заметный вклад в глобальное потепление. Существует мнение, что для того, чтобы избежать опасных климатических изменений, необходимо запретить добычу некоторой части углеводородов. В особенности, это касается угля. В числе стран, которым следует полностью отказаться от угледобычи называются Китай, Россия и США[8].
См. также
Примечания
Ссылки
wikiredia.ru
Добыча угля
История добычи угля знакома человечеству не первую сотню лет: первые письменные упоминания о полезном минерале относятся к далекому XI веку нашей эры, но на промышленном уровне добыча ведется только с конца XVIII века. Не смотря на столь продолжительный возраст отрасли, способ добычи не претерпел существенных изменений и по сей день. Ведется добыча угля двумя основными способами: открытым и подземным.
Открытый способ добычи или карьерный применяется, если угольные пласты залегают неглубоко (до 100 м) и их мощность не очень велика. Раньше была возможность снимать слой почвы (породы) в 30 метров. Сейчас же, когда технический прогресс ежесекундно стремиться достичь пределов своего совершенства, снятый слой почвы может быть в три раза больше. Площадь больших разрезов может занимать много квадратных километров. А в некоторых карьерах добывается до 50 000 тонн угля. К слову, в России открытая добыча угля составляет 2/3 от общего объема.
Перфоратор ручной
Способ осуществляется тремя основными путями:
- При помощи драглайнов (оборудование для землеройных работ с высокой производительностью и глубиной выемки до 79,8 м).
- При помощи одноковшового экскаватора и грузового автомобиля.
- При помощи многоковшовых роторных экскаваторов и дробилки.
Первый этап открытой добычи угля – удаление вскрыши (слоя почвы или породы над залежами угля). Далее производят отбойку угля, после чего уголь увозят на вагонах или другой автотехнике. Если слой вскрыши небольшой и рыхлый, то его вскрывают бульдозером. Попадаются и очень рыхлые слои породы (глина, песок). В этом случае их разрушают с помощью водяных пушек – гидромониторов. Размытая же порода перекачивается из карьера. Если же слой земли толстый – снимают его при помощи драглайнов, роторных экскаваторов и лопат. Залежи угля открывают постепенно при помощи одного экскаватора, а второй тем временем ведет добычу угля. После завершения горных работ, карьер должны наполнять покрывающими пластами и на воссозданной поверхности проводить рекультивацию.
Преимуществами такого способа добычи угля являются скорость добычи и доступность в финансовом плане.
К недостаткам можно отнести то, что уголь, залегающий близко к поверхности, часто содержит нежелательные примеси (скальные породы, грязь) в отличие от более чистого угля на глубине. Также открытый способ добычи может нанести ощутимый вред окружающей среде, так как создаются глубокие карьеры, большие отвалы пород, и, зачастую, забывается об их выравнивании с естественным ландшафтом. Поэтому процесс работ должен находиться под строгим контролем.
Еще один способ добычи угля – подземный. Он применяется, если определена большая глубина залегания пластов. Одна из главных задач здесь – перевозка угля на поверхность. Для этого используют два прохода: либо горизонтальный от склона поверхности вглубь (штольня), либо вертикальный или наклонный проход (шахта). Наклонные выработки используются в том случае, когда пласт залегает глубоко для карьерного способа, но не так далеко от поверхности. От штолен они отличаются тем, что проводятся обычно в скальной породе. Угол наклона на протяжение всей выработки одинаковый и может достигать 90 º.
Комбайн проходческий для
подземной добычи
Изначально подземная добыча угля начиналась с проложения подземных туннелей или штолен, которые бурились от выходов на поверхности. Но при этом были существенные ограничения, наложенные на глубину добычи, так как приспособления для этого были не совершенны. В настоящее время технологии позволяют спускаться на большую глубину. Опасный фактор глубины – встреча пластов с водой на пути к залежам. Но для этого применяются методы, чтобы не допустить воду в шахту. Это может быть замораживание или цементация породы. К опасным факторам относятся «рудничные газы», содержащие метан, и радон. Первые легко взрываются, а вторые распространяются на большие расстояния и по мере отработки запасов увеличивают свою концентрацию. Во избежание этого в шахте проводится система вентиляции.
Подземная добыча производится двумя основными методами: с помощью лав и камерно-столбовым способом.
Лавы представляют собой длинные забои. В шахте может быть проложен как один, так и несколько забоев. Уголь в нем рубится с помощью выемочного комбайна. Обычно за один проход из забоя вынимается полоса угля около 1 метра толщины. Тот же самый комбайн грузит уголь на конвейер для отправки на поверхность. Преимущества метода в том, что ведется добыча большого блока угля и добывается практически весь уголь из пласта. Но такой метод очень дорогостоящ и должен оправдывать себя – нужна четкая уверенность, что пласт большой и уголь будет пользоваться спросом.
Камерно-столбовой способ основан на идее о правильно расположенных столбах (целики), между которыми находятся горизонтальные проходы (штреки). Столбы представляют собой естественную поддержку для кровли и предохраняют от обвалов породы. Такой метод используется в случае неглубокого залегания пластов, где на опору давит не очень большой слой породы. Ширина штреков равна 6 метрам, а высота равна толщине пласта. Размер столба зависит от глубины залегания пласта. Если глубина небольшая – столб получается квадратный, около 15 м высотой. В проходах комбайн рубит уголь и грузит его либо на локомотивы, либо на конвейер. После производится выемка целиков и обрушение кровли пласта. Этот метод более безопасен, чем выработка угля с помощью лав. Но он позволяет извлекать не весь запас угля — не более 60 % запасов, а в некоторых случаях всего лишь 10-15 % запасов угля.
К неоспоримым преимуществам подземного способа добычи можно отнести то, что уголь, добытый на глубине, обычно более высокосортный и содержит меньше примесей, чем на поверхности.
При добыче угля, будь то открытый способ добычи или подземный, не стоит забывать о мерах безопасности. Халатность может привести к опасным вещам: взрывы газов, выделяющихся в угольных пластах (метан, углекислый газ), пожары, так как уголь легко может загореться, даже находясь в пласте. Так, например, в Китае на месторождении Люхуангоу возник пожар в 1874 году. Потушить его удалось только в 2004 году. Также не стоит забывать и об экологических последствиях.
Источник: www.defro.ruecogoroshek.ru
Добыча угля
Отечественная угольная промышленность в основном пользуется глубинными способами добычи угля. Но, кроме этого способа, который подразумевает использование шахт и рабочей силы, существуют другие способы, которыми осуществляется добыча угля. Выбор того или иного способа напрямую зависит от глубины залежей. Шахты используют в том случае, когда залежи полезных ископаемых находятся глубоко. Кроме основной цели добычи — угля, горные породы содержат большое количество различных георесурсов, которые также можно использовать. Например, к таким породам можно отнести — метан, рассеянные редкие элементы и подземные воды.
Если предприятие ведет добычу угля открытым способом, то местом его добычи буде не шахта, а угольный карьер или разрез. О классификации угля по маркам можно прочитать в этой статье.
Открытый метод имеет ряд преимуществ по сравнению с подземным. Во-первых это высокий уровень производительности труда. Он достигается благодаря использованию землеройных машин, которые имеют колоссальную мощность. Например, производительность роторных экскаваторов составляет примерно 10 тысяч кубометров горной пород за час. И этот показатель не предел, он скорее отражает среднее значение. Также, условия открытой добычи угля позволяют максимально автоматизировать труд работников и сделать его полностью механическим.
Угольный пласт обычно укрыт пустыми породами. Их толщина обычно в пять-десять раз больше, чем толщина угольного пласта. Поэтому, для того чтобы добыть тонну угля, нужно переработать больше десяти тонн пустой породы. Пустая порода называется вскрыша. Это является одной из основных отличительных особенностей открытого способа добычи угля. Для проведения работ требуется очень мощное и крупногабаритное оборудование. Для его размещения требуются соответствующие по размерам горные породы.
Можно выделить гидравлический способ добычи угля. Она предусматривает в качестве инструмента разрушения использование мощного потока воды. В наше время постоянно изобретаются новые и усовершенствуются старые способы разрушения угольных пород. Одними из них является использование высокоскоростных струй с импульсным, пульсирующим непрерывным действием.
Самыми крупными странами, по добыче угля считаются: Китай, США, Индия, Австралия и другие страны Азии и Европы. Прогресс не стоит на месте и вместе с ним двигается угольная промышленность.
Похожие записи:
picslife.ru