Способ добычи угля закрытый: Добыча угля шахтным (закрытым) способом

Содержание

Добыча угля шахтным (закрытым) способом

Главная > Часто задаваемые вопросы > Добыча каменного угля > Добыча угля шахтным (закрытым) способом

Уголь шахтным (закрытым) способом добывают в специально оборудованных шахтах. Метод применяют при разработке залежей полезного ископаемого, которое находится на глубине больше 100-500 м, в пологих, наклонных и вертикальных пластах. На него приходится около 50-60% мировой добычи. Подземные технологии обходятся дороже, чем добыча в разрезах. Себестоимость угля выше, поэтому многие шахты в мире сейчас закрываются или консервируются.

Как устроена шахта по добыче угля

Угольная шахта – это сложный промышленный комплекс, который состоит из подземной и надземной части. В подземной добывают полезное ископаемое. Надземная обеспечивает функционирование предприятия, складирование и транспортировку угля.

Надземная часть шахты

Надземная часть шахты состоит из комплекса зданий с разным функциональным назначением.

Они обеспечивают:

  • Подачу в шахту свежего охлажденного воздуха, электроэнергии, тепла, выведение вредных газов
  • Спуск и подъем шахтеров, оборудования
  • Подъем пустой породы и угля
  • Лабораторный анализ каждой партии полезного ископаемого
  • Сортировку и обогащение угля, временное складирование
  • Отправку обогащенного угля потребителям
  • Складирование пустой породы в отвалы
  • Ремонт техники, складирование запчастей, машин и оборудования
  • Бытовое обслуживание работников
  • Административное управление

Все здания на территории разделяются на основные и вспомогательные. Первые непосредственно связаны с добычей угля. Они располагаются над главным или вспомогательным стволом шахты.

К основным зданиям верхней части угольной шахты относятся:

  • Коперы
    Это высокие сооружения, обеспечивающие подъем людей и грузов из ствола шахты. Высота коперов 15-40 м, в редких случаях больше.
  • Надшахтное здание
    Располагается рядом с копером, непосредственно над стволом. Здесь принимают и разгружают уголь, пустую породу. В шахту спускают оборудование и другие материалы.
  • Здание подъемных машин
    Здесь располагаются лифты различной конструкции, через которые спускаются и поднимаются рабочие. Также здесь могут быть машины для транспортировки из шахты угля и породы, перемещения оборудования.
  • Котельная
    Предназначена для обогрева надземных зданий.
  • Электроподстанция
    Служит для распределения электроэнергии в наземной и подземной части шахты, снижает напряжение с 3000-6000 Вт до рабочих величин (660, 380, 220 Вт).
  • Компрессорная станция
    Закачивает свежий воздух в подземную часть шахты.
  • Здание шахтного вентилятора
    Обеспечивает циркуляцию воздуха в подземной выработке.
  • Дегазационная установка
    Отсасывает и собирает метан, который накапливается между угольными пластами и в пространстве шахты.
    В современных установках газ собирается, очищается и используется для хозяйственных нужд.
  • Обогатительная фабрика
    Располагается рядом с надшахтным зданием. Здесь уголь очищается от пустой породы, измельчается при необходимости и делится на фракции.
  • Разгрузочный бункер
    Предназначен для временного хранения угля и его погрузки на транспортные средства (вагоны, грузовики).
  • Деревообрабатывающий цех и склад хранения древесины
    Предназначены для складирования и обработки крепежного леса. На современных шахтах деревянные крепления практически полностью заменены стальными и бетонными. Поэтому потребность в таком здании отпадает. Вместо них есть склады для хранения крепежных стальных конструкций.
  • Ремонтные мастерские со складом запчастей
    Здесь проводится текущий ремонт техники, заменяются изношенные детали.

К вспомогательным относятся административно-бытовые здания. В них включены:

  • Администрация
    Состоит из кабинетов инженеров и руководства шахты, зала для собраний и т.д.
  • Производственные помещения
    Включают комнаты для хранения и обслуживания ламп и респираторов, телефонную станцию, диспетчерскую, лабораторию.
  • Санитарно-бытовые помещения
    Включают душевую, умывальники, прачечную, столовую, помещения для обеспыливания и сушки спецодежды.
  • Санитарно-медицинский центр
    Здесь работают врачи, фельдшера и медсестры. Количество и перечень специалистов зависит от размеров шахты.

Административно-бытовые помещения могут располагаться в одном или нескольких зданиях, объединенных в блок.

Подземная часть шахты

Подземная часть – это основная составляющая шахты. Именно здесь добывают уголь. Она состоит из горных выработок и коммуникаций.

Горные выработки

Горные выработки – это подземные тоннели разной направленности. Они служат для спуска в шахту, перемещения людей и техники, непосредственной добычи угля и его транспортировки.

Горные выработки бывают:

  • Вертикальными
  • Горизонтальными
  • Наклонными
  • Очистными

Виды вертикальных выработок

Ствол
Вертикальный тоннель, соединенный с поверхностью земли. Стволы бывают основными, вспомогательными и вентиляционными. Через основной транспортируется полезное ископаемое, через вспомогательный спускаются и поднимаются в шахту люди, техника.

Гезенк
Выработка не имеет выхода на поверхность, служит для спуска угля с верхних уровней на нижние, перемещения людей и машин, проветривания.

Слепой ствол
Не имеет выхода на поверхность, нужен для обслуживающих работ.

Шурф
Короткий тоннель (50-60 м) с небольшим сечением. Он предназначен для разведки месторождения, проветривания шахты, спуска и подъема крепежных материалов, запасных частей, мелкой техники.

Скважина

Отверстие в твердой горной породе, сделанное с помощью бура. Используется для разведки залежи, отвода метана из пластов.

Виды горизонтальных горных выработок

Штольня
Горизонтальный или слегка наклоненный тоннель, чаще всего у склона горы, с выходом на поверхность. Раньше его использовали для непосредственной добычи полезного ископаемого. Сейчас штольня – это часть шахтного ствола, который используют для транспорта угля, техники и рабочих, вентиляции.

Штрек
Горизонтальная выработка без выхода на поверхность. Прокладывается по поверхности простирания угольного пласта. Чаще всего отходит от главного или вспомогательного ствола. Служит для перемещения людей и техники внутри шахты, транспортировки угля и породы.

Квершлаг
Тоннель без выхода на поверхность. Прокладывается сквозь пустую породу. Назначение его такое же, как и у штрека.

Просек
Тоннель идет параллельно штреку. Прокладывается по пласту с небольшим подрывом пустой породы. Основная функция – проветривание штрека и транспортировка полезного ископаемого.

Виды наклонных выработок

Бремсберг
Тоннель идет над наклонным угольным пластом, не соединен с поверхностью. Служит для спуска различных грузов.

Уклон
Выработка идет по поверхности наклонного пласта или по пустой породе. Предназначена для подъема грузов и угля с нижних уровней шахты на верхние.

Ходок
Выработка служит в качестве вентиляционной шахты или для передвижения людей и грузов.

Печь
Тоннель, который прокладывается по восстанию пласта (подъем пласта, противоположенный падению). По нему перемещаются рабочие, техника и грузы.

Очистная выработка называется забоем или лавой. Она может иметь любую направленность. Остальные тоннели тем или иным образом соединяются с лавой.

Вход в шахту – это ствол или штольня.

От него отходят штреки, квершлаги и просеки, идущие к забоям. У основания ствола находится околоствольный двор. Это место, в котором обеспечивается отгрузка и транспортировка угля. Сюда по рельсам приезжают вагонетки и локомотивы. Здесь могут заканчиваться транспортные конвейеры. Дальше материалы разгружаются в стальные клети и с помощью механизмов, размещенных в стволе и копере, поднимаются на поверхность.

Подземные коммуникации

Подземные коммуникации в шахте включают в себя:

  • Транспортную систему
  • Систему отведения воды
  • Вентиляцию и дегазацию
  • Систему электроснабжения

Транспортная система

Транспортная система в шахте прокладывается в горизонтальных, вертикальных и наклонных выработках. Она обеспечивает передвижение людей, техники, грузов, пустой породы и угля.

Система включает в себя:

  • Железнодорожные рельсы
  • Монорельсы
  • Канатные дороги
  • Подъемники
  • Конвейеры
  • Погрузочные и разгрузочные пункты

В горизонтальных и наклонных выработках чаще прокладывают рельсы. В вертикальных стволах – канатные дороги и подъемники. Конвейерные ленты идут через наклонные и горизонтальные тоннели. О видах транспорта в шахтах вы прочитаете в следующих частях статьи.

Система отведения воды

Подземные воды – одна из основных проблем шахты. Если их своевременно не откачивать, они могут затопить все пространство. Для водоотвода делают специальные каналы. Из них вода насосами откачивается на верхние уровни. Там она собирается в водосборники из которых выкачивается наружу. Чем глубже шахта, тем больше в ней уровней сбора воды. Ведь насос может откачать ее только на определенную высоту.

За пределами подземной части шахты вода собирается в отстойники. Там она очищается от вредных примесей. Дополнительно жидкость можно пропустить через сорбенты (например, фильтры из активированного угля). Такая вода может в дальнейшем использоваться для технических нужд на самой шахте и на металлургических предприятиях. При гидравлическом методе добычи ее используют для извлечения полезного ископаемого из пластов и транспортировки. Из подземных вод также можно добывать некоторые химические элементы – гелий, хлор, магний, серу и др.

Вентиляция и дегазация

Газообмен в шахтах проводится через вентиляционные стволы. В них проложены специальные трубопроводы.

Существуют три основные схемы вентиляции:

  1. Центральная
    Воздух отводится и подается через один центральный ствол.
  2. Фронтальная
    Воздух подается через центральный ствол, а отводится через боковые.
  3. Комбинированная
    Имеет особенности первой и второй схем.

Вентиляционная система может обслуживать всю шахту (общая) или только ее часть (местная). Обмен воздуха происходит пассивно (через горные выработки – штольни, скважины и т.д.) или активно. При активной подаче воздух чаще всего нагнетается в шахту насосами. Если под землей есть большое скопление газов, воздух высасывают. Свежий поступает самотеком из-за разницы давления. Иногда обе схемы комбинируют. Это делают в крупных шахтах и длинных забоях.

Вместе с вентиляцией проходит дегазация пространства. Но при большом скоплении метана в пластах ее проводят отдельно. Еще при закладке шахты проделывают скважины, через которые выходит газ. В процессе эксплуатации опасные пласты отгораживают от основного пространства шахты. Метан выводят наружу вакуумными насосами. Иногда газ собирают и используют для хозяйственных нужд.

Система электроснабжения

Электроснабжение шахты обеспечивают автономные источники питания, собственные электростанции, связанные или не связанные с общей энергосистемой района. В саму шахту через главный и вспомогательный стволы, скважины спускаются кабели. Возле каждого входа на поверхности устанавливаются трансформаторы.

Внутри шахты перераспределение энергии идет через передвижные или стационарные подстанции. В их состав входят трансформаторы, преобразовательная аппаратура, средства коммуникации. Энергия в выработки и забои подается через кабели. Она обеспечивает работу насосов для отведения воды, электротранспорта, угольных комбайнов и другой техники. Отдельно идет проводка для освещения.

Оборудование для добычи угля

Для подземной добычи угля используется два типа оборудования:

  1. Техника для выемки пластов
  2. Транспортное оборудование

Читайте дальше, чтобы подробнее узнать об этом оборудовании.

Техника для выемки пластов

В современных шахтах практически не используется ручное оборудование для выемки пустой породы и угля. Единственное приспособление такого типа – пневматический отбойный молоток. Его применяют на сверхтонких пластах и в труднодоступных для большой техники местах. Использование молотка допускается лишь в тех случаях, если помогает добыть ценные марки угля.

При добыче более современным методом (буровзрывным) используются специальные буровые машины. Они проделывают отверстия в породе, куда закладывается взрывчатка.

Наиболее эффективно выемка полезного ископаемого проходит с помощью проходческих и очистных комбайнов.

Проходческие комбайны разделяют на:

  • Врубные
    На овальное основание прикреплена цепь со стальными зубьями. Она врезается в породу или пласт угля наподобие пилы. Используется при разработке новых забоев.
  • Избирательного разрушения
    Снабжен стрелой, на конце которой есть стальная коронка с зубьями. Такой комбайн подходит для работы в забоях любой формы. Работа механизма цикличная, в течение смены его можно перемещать в разные места.
  • Сплошного разрушения
    Комбайн оснащен роторной коронкой бурового типа. Ее диаметр от 4 м до 10 м (чаще 5-6 м). Коронка врезается в породу или угольный пласт и проходит его насквозь по всему диаметру. Действие машины непрерывное, ее нельзя перемещать, пока не закончится работа в одном забое.

К очистным относятся такие виды комбайнов:

  • Струги
    Рабочий орган этого комбайна оснащен острыми резаками, которые срезают уголь с пласта слой за слоем. Струги бывают отрывного и скользящего типа. Первая разновидность машин предназначена для добычи мягкого угля с небольших залежей. Они могут срезать породу только с части пласта. Скользящие струги добывают уголь по всей высоте пласта, предназначены для мощных залежей твердого угля.
  • Фланговые комбайны
    Предназначены для добычи угля в длинных забоях с пологими или крутыми пластами. Передвигаются по раме конвейера, снабжены мобильной крепью и механизмом для погрузки угля. В зависимости от габаритов разделяются на широкозахватные и узкозахватные.
  • Фронтальные
    Используются в коротких и подготовительных забоях. Передвигаются по почве, снабжены рабочим органом циклического или поточного действия. Цикличные коронки или барабаны размещены на конце подвижной рукоятки. Барабан периодически врезается в породу, в зависимости от заданной программы. Поточный роторный рабочий орган проделывает в пласте концентрические щели, а затем скалывает перегородки между ними.

При добыче полезного ископаемого под землей очень важно правильно укрепить крышу и обеспечить ее безопасное обрушение после завершения выемки. В рабочих лавах сейчас используются мобильные установки (механизированные крепи) на гидравлической тяге. Некоторые из них входят в единый комплекс с проходческими комбайнами.

Механизированная крепь состоит из основания, верхнего перекрытия и оградительной части, защищающей механизм от попадания породы из обрушившейся крыши. Она стоит на гидравлических опорах, которые оказывают плавное сопротивление обрушению крыши. Передвигается с помощью механических домкратов вместе с конвейером для сбора угля. Крепь состоит из нескольких секций, длина комплекса в среднем 80-200 м.

Транспортное оборудование

Добытый уголь перемещается из забоя по системе тоннелей к главному стволу шахты. Оттуда его поднимают на поверхность.

Для работы используют:

  • Конвейеры
  • Вагоны с локомотивами
  • Самоходные машины разного механизма действия (пневматические, гравитационные, скреперные, гидравлические)

В шахтах работают конвейеры нескольких типов:

  • Ленточные
    В конвейерах погрузочная лента одновременно служит тяговым механизмом. По ней перемещают большие объемы породы, но только в прямой выработке, без поворотов. На ленту можно погружать материалы с размерами частиц до 500 мм.
  • Ленточно-канатные
    Лента служит только для погрузки материалов. Тяга осуществляется системой канатов. Конвейеры отличаются высокой надежностью, служат до 10 лет. Транспортировать по ним породу можно по прямой или под небольшим углом. Частицы материала не должны превышать 300 мм.
  • Скребковые
    Груз перемещается по неподвижному желобу благодаря перегородкам (скребкам). Конвейеры используются для транспортировки угля и породы из забоев. Они могут являться частью комплекса, в который входят механизированные крепи и комбайн для добычи.
  • Пластинчатые
    Конвейер состоит из отдельных пластин для погрузки материала. Они приводятся в движение несколькими тягловыми цепями. Устройство устанавливают в тоннелях с поворотами.

С помощью конвейеров уголь можно выгружать на поверхность. Их устанавливают в наклонных выработках. Но чаще материал перегружается в вагоны или на самоходные машины. Дальше он пересыпается в стальные клети и поднимается наверх.

Кроме транспорта, который используется для перевозки угля и породы, используются средства для транспортировки людей и оборудования. Чаще всего это пассажирские и грузовые вагоны с локомотивами. Также применяются монорельсовые и подвесные канатные дороги. Иногда рабочие перемещаются на самоходных пневматических машинах или специальных конвейерах, предназначенных для людей.

Неотъемлемой частью транспортной системы шахты является пункт управления. На современных шахтах работа конвейеров, поездов и других транспортных средств регулируется автоматически. Даже локомотивы ездят без машинистов, их движением управляет компьютер. Но такие системы в российских шахтах встречаются редко. С помощью автоматов управляются конвейеры, некоторые виды комбайнов.

Методы добычи угля

Существует несколько методов добычи угля. Их выбор зависит от мощности пласта, твердости полезного ископаемого и окружающих пород, газоносности месторождения, объема подземных вод. Немаловажное значение имеет технический уровень угледобывающего предприятия, наличие соответствующей техники.

При выборе метода стараются обеспечить максимальное извлечение угля из пластов. При этом ведение работ должно быть безопасным, а экономические расходы – минимальными.

Для добычи угля из пластов используются такие методы:

  • Взрывной
  • Камерно-столбовой
  • Лавовый
  • Гидравлический
  • Сжатым воздухом
  • Виброимпульсным

Дальше мы детальнее опишем каждый из методов.

Взрывной

Это один из самых старых методов добычи угля. Его еще называют буровзрывным. Для закладки взрывчатых веществ в породе или угольном пласте проделывают шпуры или скважины – цилиндрические отверстия небольшого диаметра. Длина их может быть в пределах 2-3 м, в зависимости от размеров взрывной капсулы. Затем в них закладываются снаряды.

Взрыв проводят с помощью разных методик – огневой, электрогенной, электрической. В подземных выработках чаще используется электрическая, когда детонацию запускают с помощью тока. Работам предшествует тщательная подготовка. Специалисты определяют строения пластов угля и пустой породы, их твердость и другие характеристики. Затем выбирается вид взрывчатого вещества, мощность снарядов, планируется размещение.

После взрыва порода разрыхляется. Ее уборку проводят разной самоходной техникой, грузят в вагоны или на конвейер. Один из главных недостатков метода – опасность, особенно в пластах с большим содержание метана. После взрыва уголь требует тщательной очистки, так как в разрыхленной массе он перемешивается с пустой породой.

Камерно-столбовой

Метод используется уже несколько столетий и не утратил своей актуальности. Подходит для пологих и наклонных пластов (с углом падения до 45°). Выемка проводится в забоях камерного типа. Они формируются с помощью проходческих комбайнов или буровыми машинами. Длина забоя – от 30-50 м до 100-150 м, а ширина – около 5 м. Камеры разделены между собой перегородками (целиками), шириной 15-18 м. От них отходят транспортные и вентиляционные штреки.

Добыча полезного ископаемого в камерах проводится с помощью комбайнов избирательного разрушения с циклическим действием. Реже здесь используют машины для сплошной выемки или струги. Крыша поддерживается перегородками, дополнительно ее укрепляют анкерами. Иногда для крепления используются стальные щиты на пневматических стойках. Уголь после добычи вывозится из камеры самоходными машинами, вагонами или по конвейеру.

Себестоимость добычи угля камерно-столбовым методом относительно низкая. Нет необходимости тратить значительные средства на крепление крыши. Но потери полезного ископаемого значительные – от 20% до 35%. Поэтому метод используется лишь в 30-40% случаев.

Для увеличения продуктивности при камерно-столбовой добыче используют отводный метод. Постепенно от дальнего конца камеры разрушаются целики. Крыша самовольно обрушается. Способ довольно опасный, поэтому его применение требует большого опыта от инженеров и рабочих.

Лавовый

Метод еще называют добычей в длинных забоях. Само название «лавовый» произошло от украинского слова «лава». Впервые его начали употреблять на шахтах Донбасса. В позапрошлом веке, когда уголь добывался вручную, шахтеры сидели на скамьях и отбивали породу кирками. Похожая этимология названия есть также в немецком языке.

Суть метода – прокладка длинных выработок (до 200-300 м). Крыша в них поддерживается передвижными механическими крепями. В старину это были леса, сейчас – установки на гидравлических опорах.

Для разрушения пласта и получения угля используются комбайны непрерывного действия и струги. Они перемещаются вдоль стены, режущие инструменты слой за слоем разрушают пласт. Полученный материал отгружается в струговый конвейер. После выемки угля с определенного участка механические крепи передвигаются, и крыша самовольно разрушается. Пласт разрабатывают с конца, постепенно передвигаясь к выходу из забоя.

Метод достаточно безопасный. Он позволяет извлечь от 70% до 100% полезного ископаемого из пласта. Поэтому его используют всюду, где это позволяет геология.

Гидравлический

Метод основан на разрушении пластов мощными струями воды.

Различают две разновидности:

  1. Чистый гидравлический
  2. Гидромеханический

Чистая гидравлическая добыча эффективна для угольных пластов низкой прочности. Вода подается через гидромониторы. Пульпа из жидкости и полезного ископаемого подается желобами к гидроприемнику. Там она транспортируется на поверхность и сливается в бассейны-отстойники. Когда пустая порода осядет на дно, а уголь всплывет на поверхность, его отгружают на обогатительные заводы. После сушки, дополнительной очистки и разделения на фракции полезное ископаемое готово к продаже.

Гидромеханический метод используется на плотных и твердых пластах, которые невозможно разрушить только струей. Порода измельчается комбайном, а затем смывается водой в желоба. Дальнейший процесс такой же, как и при чистом гидравлическом способе добычи.

В шахтах чаще всего используют воду, которую откачивают из подземных горизонтов. Она подается мощными насосами. Гидравлический метод в 2-3 раза производительнее, чем другие. Его недостаток – большие потери угля при добыче, сильное загрязнение поверхностных и подземных вод. Поэтому таким способом в мире добывают лишь 7,5% угля. В России гидравлические шахты есть в Кузнецком, Донецком и Карагандинском бассейнах.

Сжатым воздухом

Метод напоминает буровзрывной, но он более безопасный. Взрывчатые вещества не используются, пласт угля разрушается воздухом, который подается под высоким давлением.

В породе просверливают шпур или скважину. Туда закладывается пневмопатрон. В него подается сжатый воздух. Когда давление в патроне возрастает, с тыльного конца срывается металлический срезной диск. Струя под высоким давлением попадает в скважину. В пласте появляются трещины, которые расширяются и заполняются сжатым воздухом. Порода разрушается пока давление воздуха не сравняется с атмосферным.

Уголь с помощью сжатого воздуха пока добывают нечасто. Это связано с несовершенством технологии. Невозможно одновременно заложить большое количество патронов в пласт, что замедляет его разработку. Наиболее перспективен метод при добыче антрацита и коксующего угля, богатых метаном. Они с трудом разрушаются механическим способом, а взрывные устройства при высокой загазованности применять опасно.

Виброимпульсный метод

Порода разрушается за счет колебаний низкой частоты. Их генерируют вибраторы, заложенные в шпуры и скважины. Недостаток метода – слабый контакт устройства со стенками. В результате разрушение пласта идет медленно и только частично.

Сейчас разрабатываются передвижные вибраторы. Они скользят вдоль стенок забоя и плотнее прилегают к породе. Метод может использоваться как базовый или вспомогательный, особенно в пластах с высоким содержанием метана.

Порядок разработки шахты

Разработка шахты начинается с поиска и разведки залежей угля. О них вы можете подробнее прочитать в статье «Добыча угля». Когда запасы полезного ископаемого выявлены и оценены, определяют шахтное поле. На нем в дальнейшем будет вестись разработка. Шахтное поле ограничивается условными линиями, связанными с падением, восстанием и простиранием пластов. Оно может изменять конфигурацию, если в залежах есть существенные разрывы или рядом расположены другие шахты.

Дальнейшие работы по разработке шахты включают:

  1. Вскрытие шахтного поля
  2. Подготовку шахтного поля
  3. Разработку залежей
  4. Ликвидацию забоев и шахт

О каждом этапе подробнее вы можете прочитать в продолжении текста.

Вскрытие шахтного поля

Вскрытие – прокладка выработок, которые соединяют угольные пласты с поверхностью. Главная цель работы – обеспечение транспортировки угля и породы из забоев на поверхность, перемещение людей и оборудования, обеспечение вентиляции и откачки воды.

Вскрытие проводят разными видами выработок. Выбор зависит от направления и мощности пластов, количества вскрышной породы над ними, рельефа местности. Учитываются вопросы безопасности и финансовые расходы.

По функциональному предназначению они делятся на:

  • Главные – имеют выход на поверхность.
  • Вспомогательные – без выхода на поверхность, соединяют разные участки подземной части шахты с главными стволами.
  • Подготовительные – штреки и скважины, которые идут по пласту. Их проделывают для вентиляции и дополнительной оценки качества залежи.

Вскрытие чаще всего проводят вертикальными стволами, проложенными сквозь пустую породу. От них к пластам пойдут наклонные выработки (кваршлаги, бремберги, уклоны) или горизонтальные штреки. Через ствол внутрь шахты проходят коммуникации (подъемники, вентиляция, система откачки воды и т.д.).

Обособленные пласты, которые залегают близко к поверхности, вскрывают наклонными выработками. Параллельно начинается выемка угля, ствол постепенно углубляется. Нередко наклонные выработки комбинируются с вертикальными стволами.

В горной местности шахты вскрывают с помощью штольни. Ее прокладывают от подножья горы или холма. В некоторых участках штольня может переходить в вертикальный ствол.

Подготовка шахтного поля

После вскрытия шахтного поля проводят подготовку забоев к очистке. Для этого прокладывают серию выработок – штреков, квершлагов, бремсбергов и уклонов. Они открывают доступ к пластам, в которых будет производится выемка угля. Выработки бывают капитальными (соединяются с главным стволом) и этажными (соединяют между собой разные уровни шахты).

Существует несколько методов подготовки шахтного поля:

  • Панельный
    Пространство шахты в пределах одного уровня делится на участки длиной 800-1000 м. Этот метод применяется, если в дальнейшем разработка забоев будет проводится камерно-столбовым методом.
  • Погоризонтный
    Применяется на наклонных пластах. Шахтное поле делится на выработки шириной 120-150 м, вытянутые по падению. Метод используется при лавовом способе разработки залежей.
  • Этажный
    Поле в пределах одного горизонта делится на полосы с наклонной высотой 100 м и больше. Используется при разработке наклонных и крутых пластов.

Выбор метода зависит от мощности и направления пластов, количества и уровня водоносных горизонтов.

Параллельно с подготовкой шахтного поля прокладываются коммуникации. Оборудуется сеть электроснабжения, система вентиляции и отведения воды, транспортные коммуникации.

Разработка залежей

Разработка – это непосредственная добыча угля из залежей, его транспортировка внутри шахты и на поверхность. Вместе с полезным ископаемым из-под земли вынимается пустая порода, которая складывается в отвалы вблизи шахты. Методы разработки были описаны в предыдущем разделе.

Ликвидация забоев и шахт

После того, как весь уголь или большая его часть из забоя выбрана, его засыпают породой из обрушившейся крыши. В длинных лавах это происходит параллельно с выемкой. Когда механизированная крепь перемещается, крыша обрушается сама собой.

При столбовом методе добычи убирают крепежные анкеры и разрушают целики. Чаще всего для этого используют взрывной метод. При щитовидном креплении крыши постепенно опускают платформу, и разрушение идет медленно.

Если крыша состоит из прочных пород, ее разрушают искусственно.

Используются такие методы:

  • Тепловой (горячим воздухом, водой или паром)
  • Взрывной
  • Гидроразрыв
  • Электрохимический (с помощью электролиза)

Выбор зависит от вида породы и технических возможностей в шахте.

Если порода из обрушенной крыши не до конца заполнила выработанный забой, его засыпают пустой породой, которую получают при разработке новых забоев или после разрушения перемычек.

Ликвидация шахты проводится, если на всей ее территории исчерпаны запасы угля или добывать его уже не рентабельно. Во втором случае предприятие могут законсервировать, чтобы через некоторое время возобновить выемку.

Перед началом работ составляется и утверждается план. Существует два метода ликвидации:

  1. Сухой, когда сохраняется откачка воды.
  2. Мокрый, когда пространство шахты затапливается.

Первый метод используют чаще при консервации. Незатопленную шахту легче опять ввести в эксплуатацию. Часть подземных выемок засыпают пустой породой. Устанавливают перемычки в местах скопления метана, чтобы предотвратить проникновение воздуха, пожары и взрывы. Газ через трубопроводы и скважины выводится на поверхность. Все стволы, которые выходят наружу, закладываются кирпичной кладкой или заливаются бетоном.

Затапливают шахты, в которых мало шансов возобновить работу. Такой метод ликвидации также выбирают при высокой опасности возникновения пожаров. Учитывают, что вода будет вытеснять из пластов метан. Поэтому предварительно проделывают скважины и проводят трубы, через которые газ будет выходить на поверхность. Как и при сухом методе, входы замуровывают.

Метан из шахты выделяется приблизительно 5 лет. В это время зона считается опасной, ее огораживают. Существуют технологии, которые позволяют собирать метан для хозяйственных нужд. Реализация газа может частично покрыть расходы по ликвидации.

При мокрой ликвидации обязательно проводят анализ воды на содержание токсических веществ. Если оно значительно превышает допустимые нормы, частично сохраняют откачку, ограждают водоносные горизонты от проникновения воды из шахты.

Через 5-6 лет после ликвидации территорию над шахтой можно рекультивировать. Здесь не рекомендуют возводить высотные здания, так как возможны провалы грунта. Решение использовать землю под сельское хозяйство принимается лишь тогда, когда проведен анализ почвы и грунтовых вод. При высоком загрязнении территорию засаживают лесом или кустарниками.

Преимущества и недостатки подземной добычи угля

От 30% до 60% мирового угля добывается закрытым способом. В России эта цифра составляет 35%. У подземной добычи есть свои преимущества и недостатки.

К достоинствам метода относят:

  • Возможность добывать уголь из глубоких пластов
  • Возможность получать уголь ценных марок
  • Незначительное сокращение площади земельных угодий
  • Меньшее загрязнение воздуха угольной пылью

Недостатки подземной добычи:

  • Высокие затраты на оборудование шахт
  • Низкая или средняя продуктивность добычи
  • Высокая себестоимость угля
  • Высокая аварийность и опасность работы для шахтеров
  • Загрязнение воздуха метаном
  • Загрязнение грунтовых вод

Низкая рентабельность закрытого способа добычи, по сравнению с открытым, приводит к закрытию шахт во всем мире. Но уголь высокого качества часто находится только на большой глубине, его невозможно добыть в разрезах. Поэтому подземные методы будут использоваться еще много лет. Если в энергетике и металлургии не найдут достойной замены полезному ископаемому, через несколько десятилетий спрос на него вырастет. Шахты с большими запасами стоит консервировать, а не полностью ликвидировать.

Добыча угля — открый, закрытый и гидравлический способы

Добыча угля – это сложный технологический процесс, который требует очень много ресурсов и техники. Он используется в промышленности, для сельско-хозяйственных нужд, производства электроэнергии. В мире он имеет очень большую ценность, ископаемое называют черным золотом, твердой нефтью. Как выглядит добыча и переработка угля, и как развивалась эта промышленность в странах, от античности до наших дней?

История добычи черного золота в мире

Угольная промышленность начала развиваться еще в античности. Первыми странами, которые начали использовать его в виде топлива, являются Греция и Китай. Чаще всего он применялся для отопления помещений, а в дальнейшем и для выплавки металлов. 3000 лет назад в Китае поняли, что его сгорание намного эффективнее, чем получение тепла от дерева и другого сырья. В 315 году первым, кто изучал его свойства был ученый Теофраст, который дал ему говорящее название – антракс, что в переводе с грецкого означало «горящий камень».

Было множество теорий о происхождении этого топливного ископаемого. Некоторые считали, что он образовался в результате воздействия высокой температуры при извержении вулкана. Первые залежи нашли именно в их окрестностях – вблизи тектонических разломов, где месторождения были ближе всего к земле. Учитывая его горючие свойства, некоторые ученые высказывали предположение, что это затвердевшая нефть.

В дальнейшем ученые определили, что уголь имеет растительное происхождение, даже удалось установить, какие именно породы деревьев превалируют в том или ином пласте ископаемого.

Некоторые ученые склонны считать, что топливное ископаемое образовалось в результате потопа (прототипа библейскому), из-за которого множество растений были погребенные под слоями осадочных пород.

Нашли уголь случайно, во время выветривания и обрушения горных пород на поверхности оказывались куски странного материала, который имел черный окрас, и переливался на солнце. Добывался он вручную, с применением примитивной техники. Также куски собирали дети на побережьях, особенно после приливов и штормов. Шахтным способом его начали получать только в 1113 году, но и то производство было далеко от современности. Угольная деятельность считалась одной из самых опасных, работали на рудниках низшие слои населения, получая сущие гроши.

Самое обширное применение угля было в доменных печах: на кузницах, при обработке металла, на фабриках по производству кирпича. Ценился он из-за теплоемкости при горении, с его помощью можно было поддерживать высокую температуру долгое время.

С возникновением паровых двигателей, это топливо стало частью двигательных систем на пароходах, в автомобилях и другой технике, работающей по этому принципу. Сейчас же в добыче задействованы не только люди, но и огромное количество техники, а количество сырья, которое получают ежегодно составляет миллиарды тонн.

Первые данные о поисках месторождений угля для промышленного использования датируются 1491 годом, когда Великим князем Московским Иваном III были организованы экспедиции в горные массивы. Им был выбран Печорский край – один из крупнейших рудников по добыче угля в России сегодня.

Самые масштабные разработки угольных шахт были при Петре 1, он был инициатором создания шахт на Урале, Донбассе, в Кузнецке, на Дальнем Востоке и в окрестностях Москвы. Он не жалел денег на финансирование горнодобывающей промышленность, стремился внедрить новые технологии, которые облегчали людям работу и увеличивали выработку.

Во времена СССР добыче топливного ископаемого отводилась особая роль. Рабочих очень сильно ценили, даже был введен всесоюзный праздник – День Шахтера, чтобы отдать дань их нелегкому и опасному труду. Уголь получил название «хлеб промышленности», его уже использовали для получения энергии на теплоэнергостанциях.

Сейчас угледобывающая промышленность достигла больших высот, но многие страны, наряду с введением всевозможных инновационных разработок, стараются вывести этот ресурс из использования. Все дело в экологической опасности, которая возникает из-за его применения. При сжигании топлива образуется огромное количество углекислого газа, одного из виновников парникового эффекта.

Оказывается, название бурый и черный уголь получил не из-за цвета сырья. Раньше, для определения «жирности» породы, ею проводили по белой поверхности. Получалась черная или бурая полоса, что и дало ископаемому соответственное название.


Как происходит добыча угля на современных шахтах

Несмотря на то, что производство никогда не стояло на месте, постоянно модернизируясь, некоторые страны все еще добывают его с помощью ручной силы. Можно выделить Индию, где жители городков возле месторождений занимаются собиранием угля. В этом процессе задействованы даже маленькие дети, стремящиеся помочь родителям зарабатывать деньги. Поселок Джариа даже был назван адом на земле, ведь там воздух заполнен угольной пылью и ядовитыми газами, сырье часто самопроизвольно воспламеняется.


Основные способы добычи угля

В более развитых странах эта проблема не столь выражена. Разработка месторождений ведется с помощью специализированной техники, в некоторых процессах человек даже не принимает участия.

Сейчас широкое применение получили 3 вида добычи угля:

  • Карьерный или разрезной;
  • Шахтный;
  • Гидравлический.

Их использование зависит от глубины залегания пласта полезного ископаемого, твердости породы и доступности.

Сравнительная таблица способов добычи угля.

КарьерныйШахтныйГидравлический
ПлюсыНизкая себестоимость
Безопасность
Быстрая разработка месторождений
Сравнительно экологичный
Высокое качество угля
Большие выработки
Экологичный
Не требует привлечения огромного количества человеческих ресурсов
Сравнительно дешевый
Не наносит вред фундаменту планеты
НедостаткиКачество добытого угля
Неэкологичный
Не безопасный способ
Трудоемкость
Себестоимость очень высокая
Использование огромного количества воды
Низкая продуктивность

Карьерный способ

Открытая добыча угля ведется там, где он залегает под землей на глубине не более 500 метров. Для разработки подобных месторождений применяются краны, которые снимают пласт пустой породы. Называются они драглайны. Состоят краны из кабины, стрелы и ковша. Они закреплены на рельсах, для передвижения по карьеру или стоят на гусеницах.

Также для разрыхления породы используется взрывчатка, но из-за опасности сейчас от нее отказываются на большинстве производств. После опустошения месторождения пустая земля засыпается обратно, территория выравнивается и обогащается удобрениями. Сверху садятся деревья, чтобы восстановить или улучшить экосистему этой местности. Открытая добыча каменного угля все же приносит вред природе – нарушается экологическая ситуация, высыхают подземные воды.

Бурый уголь залегает сравнительно не глубоко, на глубине 300-400 метров, поэтому для его добычи тоже используется открытый метод. Места разработки месторождений принято называть разрезами, ведь они длинные и узкие, особенно это заметно из космоса. Пожалуй, это единственное их отличие от карьеров, ведь технология получения сырья такая же.

Далее в работу вступают машины поменьше, которые взрыхляют породу и грузят ее в вагоны, которые отправляются на производство. Уголь ссыпается на конвейерную установку, и отправляется на производство, обогатительные станции или ТЭЦ.

Шахтный способ

Подземная добыча угля – это более старый и технологический способ получения сырья. Большое количество ископаемого залегает на глубине более 500 метров, а снятие верхней породы будет нерентабельным, трудоемким и дорогостоящим процессом. Сооружение шахты производится таким образом – делается ствол, главная шахта, по которой в дальнейшем будет спускаться все оборудование и рабочие.

Когда она достигает максимально возможной глубины, в пласте делаются горизонтальные разрезы, прокладываются рельсы и запускается главное оборудование. Все стены укрепляются столбами или кольцами, чтобы предотвратить обрушение от вибрации.

Самая глубокая угольная шахта находится в Донецком каменноугольном бассейне на Украине. Сейчас она достигает 2043 метра.

Для безопасности рабочих очень важно обеспечивать постоянную вентиляцию шахты, чтобы снижать концентрацию метана и подогревать воздух, если климатические условия этого требуют.

Добыча угля в шахтах ведется с помощью техники, которая дробит пласты и отправляет их на поверхность. Мастодонт в этой сфере – проходческий комбайн. Он отбивает сырье от пласта и отправляет его на поверхность по конвейерной ленте. В местах залегания твердой породы используют несколько другое оборудование.

Врубовый комбайн оснащен аналогом сверла с огромными зубьями, которые дробят породу, продвигаясь все глубже по шахте. Дополнительно устанавливается и очистной комбайн, который снимает излишки стружки и дробит большие куски породы, чтобы они могли двигаться по конвейеру на верх.

Еще одна важная часть, которую нельзя не отметить в закрытом способе добычи угля – выкачка воды. В местах залегания могут проходить даже подземные реки, они очень сильно утруждают производство и опасны для рабочих. При нарушении норм, выходе из строя оборудования, которое откачивает воду, она может прорваться в ствол шахты, затопив ответвления. Это приведет к поломке техники и смерти рабочих или их заточения под землей.

Гидравлический способ

Гидравлический способ самый новый, сейчас он подвергается модернизации, чтобы минимизировать затраты воды на производство угля. Изобрели первое устройство еще в СССР в 30-х годах. Называется эта установка механогидравлический комбайн. Он используется для разрыхления породы, откалывания ее от основного слоя.

Вытекающая вода проходит по желобам, по которым транспортируется к низконапорному насосу. Там же происходит и обезвоживание добытого угля, подача его на конвейер и перемещение наружу. Вода очищается, чтобы не повредить гидравлическую технику оставшимися частицами. Этот способ. Несмотря на огромное количество преимуществ, гидравлический метод менее продуктивный.

Копанка или добыча угля в домашних условиях

Несмотря на то, что добыча угля ведется в промышленных масштабах, это сложный и трудоемкий процесс. Жители местности, где есть месторождения, самостоятельно их разрабатывают, используя его в собственных целях. Строится она очень просто, но, для реализации этого способа уголь должен залегать не глубоко.

Во многих странах этот метод используется только нелегально, для продажи угля на черном рынке. Там может быть задействовано тоже большое количество рабочих, но об использовании продвинутой промышленной техники и речи быть не может. Это самый опасный и тяжелый труд, к тому же, нормы никак не регулируются, ведь собственник копанки заботится только о собственной прибыли.


Самые эффективные способы

Сказать, какой вид получения ископаемого использовать выгоднее, невозможно, ведь на все это влияет много факторов. Можно вырыть карьер и на 1 км в земле, но это требует огромного количества техники, времени, а также может очень сильно испортить экосистему. Но делать шахту на месторождении угля, которое лежит на 300-400 метров, будет слишком дорого, да и такие места не всегда производят качественный уголь.

Гидравлическим способом сейчас добывается всего 8% сырья в мире, пока он больше экспериментальный.

Места и способы добычи угля не подбираются случайно. Изначально оценивается размер месторождения, качество сырья, особенности рельефа. Только после этого на территорию привозят технику и делают пробные заборы, чтобы убедиться в рентабельности производства.

Открытый способ добычи угля: за и против

Под данным Росстата, в период с 2000 по 2015 год объёмы добычи угля открытым способом увеличились более чем на 100 млн т в год – с 167,5 до 269 млн т.

В Минэнерго сообщают, что по состоянию на январь 2019 года в России действует 57 угольных шахты и 109 разрезов – почти в два раза больше.

Очевидно, что добыча угля открытым способом имеет гораздо большую популярность, чем подземным способом. Причём в будущем разрезы планируют открывать и дальше – главным образом, на территории Кузбасса.

Как извлекается уголь в разрезах и почему открытый способ добычи так распространён?

Процесс угледобычи

К открытому способу добычи прибегают в том случае, если уголь залегает на небольших глубинах. Такие месторождения называются разрезами — и вовсе неслучайно: они имеют вид длинных углублений ступенчатой формы.

Угольный разрез

Непосредственно процесс добычи сводится к простой схеме. В чистом виде угля нет, он извлекается из горной породы, сосредоточенной в верхних слоях земли.

В зависимости от количества вредных примесей горняки получают бурый, каменный уголь или антрацит. Каждый вид угля обладает своими характеристиками.

Так называемое «вскрытие» месторождения начинается с вскрышных работ – удаления пустой породы, которая покрывает угольные пласты. Этот процесс проводится двумя способами: с помощью взрывов или же механического рыхления.

Затем горняки с помощью мощных землеройных машин снимают слои пустой породы: на грунт опускают ковш экскаватора (или другой техники – машины выбирают в зависимости от рельефа и почвы), с помощью рычага управления «вгрызаются» в него и заполняют вскрышей.

Горная масса за ненадобностью высыпается в сторону, а уголь, залегающий под ней, вынимается.

Погрузка породы на Восточно-бейском разрезе СУЭКа

Очень важный момент: отработка угольных пластов ведётся в чёткой последовательности, к выемке нижнего слоя породы можно приступать спустя определённое время после выемки верхнего слоя.

Огромное количество вскрыши постепенно увеличивает выработанное пространство разреза, поэтому её транспортируют за пределы разреза, на специальные отвалы. А извлечённый уголь отправляется на склад или на горно-обогатительный комбинат.

Отвал вскрышных пород. Фото: wikimapia.org

После отработки на месте разреза нужно обязательно провести рекультивационные работы: отвалы с пустой породой обычно разравнивают и засыпают плодородным слоем почвы.

Предприятия в плюсе

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

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

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

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

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

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

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

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

«Нюансы» экологии

Очевидно, что экономическая эффективность добычи угля открытым способом омрачается некоторыми недостатками. По-настоящему глобальной проблемой стало негативное воздействие на окружающую среду.

Разрезы наносят серьёзный ущерб экологии: во время добычи и транспортировки угля в воздух попадает масса пыли и золы. Сильно загрязняют атмосферу буровзрывные работы, погрузочно-разгрузочные работы, дымящиеся породные отвалы и открытые угольные склады.

Вскрышные породы, оставшиеся после отработки месторождения, занимают огромные земельные площади – разрушенные и тем самым непригодные для хозяйственной деятельности. На территории бывших разрезов то и дело наблюдается повышение эрозии почв, образование воронок и прочее.

Взрывные работы на угольном разрезе

Стоит отметить, что загрязнение почвы и воды при добыче открытым способом носит постоянный характер: выбросы никуда не исчезают, а хранятся долгие годы. В том числе это касается выбросов пыли в воздух – она оседает в грунтах.

Ещё один неблагоприятный фактор: большое количество машин постоянно перевозит пустую породу, загрязняя пылью всё новые территории, попутно производя массу выхлопных газов.

Разрезам — быть?

Недостатки открытого способа добычи угля до сих пор перекрывают их преимущества, несмотря на экологическую проблему, которая в последнее время стоит весьма остро.

Самая сложная ситуация сейчас в центре угледобычи — Кузбассе, где не угасает довольно жёсткий конфликт между местным населением и угольными предприятиями.

Местные жители региона нередко выступают против создания новых разрезов
Фото: kuzbass85.ru

Тем не менее, высокая производительность, экономическая эффективность и безопасность держат немалую толику угольных предприятий на плаву.

Сейчас создаются различные программы по снижению выбросов, ужесточаются правила перевозки угля, на месторождениях внедряются более экологичные решения.

Продолжение добычи на угольных разрезах и открытие новых говорит лишь о том, что открытый способ добычи будет востребованным ещё очень долгое время.

Более того, в целом у угольной промышленности России есть будущее, несмотря на мировой бум альтернативной энергетики.

Добыча угля – Наш бизнес – СУЭК

СУЭК добывает каменный, бурый и коксующийся уголь на шахтах и разрезах.

Добыча угля открытым способом

19 Разрезов

2/3 Угля СУЭК добывает открытым способом

СУЭК добывает уголь на 19 разрезах, одиннадцать из которых ведут добычу каменного угля (марки Д, ДГ, Г, СС) и семь — бурого (марки Б).

Открытые горные работы представляют собой наиболее экономически выгодный способ добычи на месторождениях, где угольные пласты залегают на относительно небольшой глубине, поскольку дают возможность извлекать все содержащиеся на конкретном участке запасы угля и производить полную выемку даже самых мощных пластов. Так, на некоторых из разрезов компании производится извлечение угольных пластов мощностью до 30 м и более. За последние несколько лет практически все угольные разрезы компании были модернизированы с целью наращивания объемов добычи и повышения операционной эффективности.

Добыча угля подземным способом

8 шахт

1/3 Угля СУЭК добывает подземным способом

Группа СУЭК ведет добычу на 8 шахтах, расположенных в Сибири и на Дальнем Востоке. На большинстве шахт СУЭК извлекаемые угольные пласты мощностью от 2 до 5 м вскрыты наклонными выработками, пройденными с поверхности. Практически все шахты используют ленточные конвейеры для транспортировки угля из призабойного пространства на поверхность (шахтная подъемная машина применяется лишь на одной шахте). На всех шахтах СУЭК работают полностью механизированные очистные комплексы. Увеличение нагрузок на очистные забои потребовало ввода в эксплуатацию более современных проходческих комбайнов избирательного и фронтального действия ввиду необходимости ускорения темпов проведения горных выработок. 

В 2015 году СУЭК ввела в эксплуатацию первую в России безлюдную лаву, позволяющую производить выемку угля без присутствия человека в потенциально травмоопасных зонах.


Наверх

Шахтный (закрытый) способ добычи угля

На данный момент есть два способа, с помощью которых осуществляется добыча угольного ресурса – открытый (обычно посредством карьеров) и закрытый (шахтный). Добывать уголь в шахте означает извлекать этот полезный ресурс из глубин земли, используя систему подземных каналов.

В настоящий момент шахта, с помощью которой добываются полезные ископаемые, — это высокомеханизированное предприятие, имеющее в распоряжении гидро- и электрифицированные механизмы, а также автоматические системы для связи и координации. Все технологии способствуют обеспечению требуемых условий для защищенного проведения добычи.

На ровной территории закрытый способ угольной добычи производится с использованием вертикальных и наклоненных столбов, от которых на разных уровнях делают горизонтальную выработку, доходящую до пластов угля. На горной территории наиболее распространен такой вид добычи как штольня (вырубка в горе, выходящая на поверхность).

Актуальное обустройство шахты, в которой производится добыча полезного ископаемого, также оснащена особыми средствами, расположенными на поверхности: склады, дробильные и сортировочные заводы, вентиляции и копры.

В основном выполняются следующие виды деятельности: пласты угля зазубриваются с использованием пневматических машин, взрывчаток или гидравлики, а также добытый ресурс транспортируется из шахт с помощью контейнеров, где затем уголь доставляют наружу. В недавнее время начинают комплексно механизировать все необходимое для добывания оборудование, чтобы начать полностью управлять всеми работами издалека, не опускаясь в недра шахты.

История возникновения

Изначально первые шахтные подобия возникли примерно девять тысяч лет назад. Тогда для того, чтобы добыть кремний, использовали мотыги и кирки, прокладывая в земных глубинах довольно непростые пути для выработки.

В больших масштабах добывать уголь люди начали в семнадцатом-восемнадцатом столетиях, в тот период добыча угля в горах начала обрастать систематизацией с разделением видов деятельности по функционалу добывания угольных ресурсов, похожих на те, что используются в нынешних шахтах. К девятнадцатому веку глубинная протяженность европейских шахт достигала около 500-600 метров, одной из глубочайших была шахта в Англии – 1 километр. Сейчас по протяженности шахты для добычи угля могут достигать приблизительно 1,2-1,5 километров.

То, сколько прослужит угольная шахта, зависит только от экономических прогнозов, которые опираются на уровне обеспечения глубин земли угольными залежами, степени производственности предприятия и еще некоторых критериев. Минимум длительности существования шахты по добыче угля достигает 15-20 лет, в среднем шахты могут служить до семи десятков лет.

закрытый способ добычи угля преим

Самый эффективный способ добычи угля

 · Закрытый способ добычи угля требует огромных капитальных вложений. Ведь некоторые пласты залегают очень глубоко (на глубине до 1000 метров и более).

преимущества и недостатки закрытого способа добычи

преимущества и недостатки закрытого способа добычи угля. закрытый способ добычи угля преимущества и . 22 фев 2018 Помимо всего прочего, вы узнаете, какой способ добычи угля Далее мы рассмотрим .

Ответы : чем отличается открытый способ добычи

Способ добычи угля определяется глубиной его залегания. . А Закрытый способ добыча в шахтах т, е под землей! . Различные способы добычи угля, их преимущества и недостатки.

Различные способы добычи угля, их преимущества и

 · Различные способы добычи угля, их преимущества и недостатки . • Закрытый. Открытый способ добычи угля . Применяя подземный способ для добычи угля, используют выемочный комбайн .

Открытый способ разработкидостоинства и недостатки

Открытый способ разработки — достоинства и недостатки. По сравнению с подземным способом разработки открытый способ характеризуется следующими особенностями:

преимущества и недостатки закрытого способа добычи угля

преимущества и недостатки закрытого способа добычи угля. закрытый способ добычи угля преимущества и . 22 фев 2018 Помимо всего прочего, вы узнаете, какой способ добычи угля Далее мы рассмотрим .

Электричество из угля

Закрытый способ добычи. Главной задачей этого метода является транспортировка угля с больших глубин на поверхность. . Основные места добычи угля в России . Преимущества и недостатки ТЭЦ .

Правильная добыча углязалог успешной экономики

Открытый способ добычи имеет следующие преимущества по сравнению с Себестоимость 1 т угля ниже, чем при добыче подземным способом, что Открытым разработкам присущи и недостатки: их .

Как добывают уголь в шахтах и какой из способов самый

Шахтный (закрытый) способ добычи угля. Узнать актуальные цены на уголь: Получить информацию по телефону: +7 (499) 403-37-27, +38 (067) 116-17-00

Угольная промышленность: проблемы и перспективы

Такой способ добычи охватывает значительную по площади территорию. Преимущества добычи угля открытым способом: Скорость добычи. Экономичность. Относительная безопасность. Недостатки:

для добычи и добычи угля

Добыча угля — открый, закрытый и гидравлический 5/5 Оборудование для добычи и обогащения угля. Копекс (Польша) — обьединение фирм по производству оборудования для добычи и обогащения угля.

Основные плюсы и минусы угольной промышленности | Плюсы и

И современные реалии таковы, что добыча угля и его сбыт могут происходить на разных точках планеты, но цена перевозки будет несильно отличаться от его доставки в соседний город. Недостатки

способы добычи меди в оЩековая Дробилка

оборудование для добычи меди Traduire cette page. Способы и места добычи меди. При залегании пластов на глубине от 500 до 1000 м и глубже, удобен закрытый способ добычи меди.

Тяжелые дробилки дробилок

тяжелые щековая дробилка. мобильные тяжелые карьерные дробилки щековая дробилка 450 x 1160 x 900 китай. закрытый способ добычи угля преимущества и недостатки как выбрать подходящее дробильное оборудование известняковая

Добыча угля в России

Добыча и переработка угля —  основные составляющие угольной промышленности. Уголь — один из самых ценных минералов на планете. Это не только базис современной энергетики, но и химической промышленности, фармацевтики и других сфер производства.

Организованная добыча угля впервые была налажена в Германии в 1198 году. На сегодняшний день странами-лидерами в угольной промышленности считаются: Китай, США, Индия, Австралия, Россия, ЮАР, Германия, Индонезия, Польша, Казахстан.

Уже много лет первое место по добыче угля принадлежит индустриально-аграрному Китаю. Именно в Поднебесной добывается свыше 1 млрд. тонн угля в год. Наиболее крупные бассейны расположены  на севере и северо-востоке страны. Несмотря на то, что добыча угля 2012 идет по сниженным показателям, Китай планирует  вывести из эксплуатации устаревшие мощности по всей стране и усовершенствовать производство.

В десятку лидеров также входят Россия и Казахстан. Добыча угля в Казахстане совершается 33 угледобывающими компаниями, в том числе известный ТОО «Богатырь Комир».

Способы добычи угля

Под добычей угля подразумевают его удаление с открытой поверхности и вывоз из шахты. Правильно организованная добыча имеет очень важное значение как для экономики страны, так и для окружающей среды. На сегодняшний день угледобывающая промышленность достигла успехов в плане модернизации и механизации производства. Улучшена техника безопасности при добыче угля в шахте.

Уголь разрабатывают двумя способами:

  • открытым (карьеры)
  • подземным (шахты и штольни)

Способы добычи угля напрямую зависят от глубины залегания. Если уголь залегает неглубоко (глубина не превышает 100 метров), добыча ведется открытым способом. Первоначально производится буровзрывная отбойка угля, после уголь увозится с места добычи. Этот способ обладает более высокой производительностью и сравнительно низкой себестоимостью.

Добыча угля открытым способом имеет ряд особенностей. Необходим тщательный контроль и планирование абсолютно на всех стадиях разработки породы. Это обусловлено тем, что влияние открытого способа на природную среду может быть необычайно велико.

Основная особенность: открытая добыча угля чаще использует специальные методики и оборудование, которые позволяют производить добычу на больших территориях.

Добыча угля в России

Угольные месторождения существуют почти во всех странах мира, но рентабельными месторождениями располагают лишь семьдесят стран, при этом разработка ведется лишь в пятидесяти.

Самая глубокая угледобыча в мире ведется на территории России (около 1200 метров). По неофициальным данным в мировой добыче угля на Россию приходится около 14%. Преобладающими в запасах страны являются каменные угли. Они составляют около 70% общих запасов. Также хорошо развита добыча бурого угля. Конкуренцию в этой отрасли составляет только Германия.

Добыча каменного угля в России ведется на 3 важнейших угольных базах:

  • Кузнецкий бассейн (Кузбасс). Одно из самых крупных угольных месторождений мира. Расположен в Кемеровской области, большинство горнодобывающих предприятий находятся на юге региона. Добыча угля в Кузбассе ведется в основном подземным механическим способом.
  • Канско-Ачинский: центр Красноярского края, Кемеровская и Иркутская области. Добыча каменного угля ведется преимущественно открытым способом.
  • Печорский бассейн; расположен в пределах Республики Коми и Ненецкого автономного округа. Основной способ добычи: закрытый

Предприятия по добыче угля ежегодно наращивают свои мощности и модернизируют производство. Поэтому существует опасность того, что запасы мирового угля могут быть уничтожены всего за полтора столетия. Это связано с повышением темпов добычи и развитием новых технологий в этой отрасли.

Добыча и транспортировка угля — Управление энергетической информации США (EIA)

Добыча угля

Шахтеры используют большие машины для удаления угля из земли. Многие угольные месторождения США, называемые угольных пластов или пластов , находятся вблизи поверхности земли, а другие находятся глубоко под землей. Современные методы добычи позволяют шахтерам легко достигать большей части национальных запасов угля и производить примерно в три раза больше угля за один час, чем в 1978 году.

Шахтеры используют два основных метода удаления угля

Добыча с поверхности часто используется, когда уголь находится на глубине менее 200 футов под землей. При разработке открытых месторождений большие машины удаляют верхний слой почвы и слои породы, известные как покрывающие породы, чтобы обнажить угольные пласты. Удаление горных вершин — это форма открытых горных работ, при которой вершины гор взрываются и удаляются для доступа к угольным пластам. После удаления угля нарушенный участок можно засыпать верхним слоем почвы для посадки травы и деревьев.Около двух третей угля в США добывается из открытых горных выработок, потому что открытая добыча дешевле, чем подземная.

Подземная добыча , иногда называемая глубокой добычей, необходима, когда уголь находится на несколько сотен футов ниже поверхности. Некоторые подземные шахты имеют глубину в тысячи футов с туннелями, которые могут выходить из вертикальных шахтных стволов на многие мили. Шахтеры ездят на лифтах по глубоким шахтам и едут на небольших поездах по длинным туннелям, чтобы добраться до угля.Шахтеры используют большие машины для выкапывания угля.

Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

Переработка угля

После извлечения угля из земли шахтеры могут отправить его на обогатительную фабрику рядом с местом добычи.Установка очищает и обрабатывает уголь для удаления камней, грязи, золы, серы и других нежелательных материалов. Этот процесс увеличивает теплотворную способность угля.

Транспортировка угля

  • Конвейеры, трамваи и грузовики перемещают уголь вокруг шахт, на короткие расстояния от шахт к потребителям, близким к шахтам, или к другим видам транспортировки на большие расстояния.
  • Поезда перевозят почти 70% угля в США, по крайней мере, на части пути от шахт до потребителей.
  • Баржи перевозят уголь по рекам и озерам.
  • Суда перевозят уголь по Великим озерам и океанам потребителям в США и других странах.
  • Шламопроводы перемещают смеси дробленого угля и воды. В настоящее время этот метод не используется в США.

Транспортировка угля может быть дороже, чем стоимость добычи угля. Некоторые потребители угля, такие как угольные электростанции, находятся рядом с угольными шахтами, чтобы снизить транспортные расходы.

Поезд, перевозящий уголь

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Последнее обновление: 10 декабря 2020 г.

4 Добыча и переработка угля | Уголь: исследования и разработки в поддержку национальной энергетической политики

угледобыча. Среди заявленных целей SMCRA была поддержка исследований, программ обучения, а также создание исследовательских и учебных центров в штатах по различным аспектам добычи полезных ископаемых.Хотя участие OSM в исследованиях добычи минимально, OSM имеет ограниченную техническую и прикладную научную деятельность в поддержку своей регулирующей миссии. В частности, OSM в сотрудничестве со штатами играет важную роль в рекультивации и реабилитации заброшенных заминированных земель.

Экологические проблемы, связанные с действующими и заброшенными шахтами и их ликвидацией, в частности, мелиорация земель и поддержание качества воды, а также надлежащая обработка и удаление грунта и отходов от горных работ (например,g., горная добыча угля, остатки от сжигания угля), также привлекает внимание регулирующих органов Агентства по охране окружающей среды США. EPA также участвует в программе по улавливанию и утилизации метана угольных пластов. В целом исследования по добыче угля в EPA ограничиваются поддержкой его регулирующей роли.

Регламент горнодобывающей промышленности. Управление по безопасности и охране здоровья на шахтах при Министерстве труда предоставляет техническую поддержку и услуги по обучению своему персоналу и персоналу горнодобывающей промышленности через свой Питтсбургский центр технологий безопасности и гигиены труда и Национальную академию здоровья и безопасности на шахтах.Прямое участие MSHA в финансировании исследований в горнодобывающей промышленности ограничено из-за его основной регулирующей роли. Тем не менее, MSHA проводит полевые исследования, лабораторные исследования и совместные исследования по вопросам здоровья и безопасности в поддержку своих функций инспекции и технической поддержки. Кроме того, MSHA оценивает новое оборудование и материалы для использования в шахтах в своем Центре сертификации и сертификации. Он также поддерживает мероприятия по обучению горняков штата через свою программу государственных грантов.

Государственные государственные исследовательские программы

Участие правительства штата в исследованиях по добыче и переработке угля в первую очередь зависит от важности горнодобывающей промышленности для каждого конкретного штата.В основных угледобывающих штатах — Вайоминге, Западной Вирджинии, Кентукки, Пенсильвании, Техасе, Вирджинии и Иллинойсе — есть или уже были агентства с особыми обязанностями по охране здоровья, безопасности и окружающей среде, связанным с добычей угля. Кроме того, организации горнодобывающей промышленности в этих штатах работают в тесном сотрудничестве с государственными агентствами для поддержки исследовательских программ, направленных на удовлетворение конкретных потребностей оценки запасов угля и операций по добыче угля. Эти государственные агентства также работают со своими соответствующими федеральными агентствами, в частности, для получения федеральных грантов для поддержки потребностей промышленности.Правительства некоторых штатов предоставили гранты на исследования по переработке угля на академических факультетах (например, Политехнический институт Вирджинии и Государственный университет, Университет Кентукки, Университет Южного Иллинойса) или в исследовательских центрах, аффилированных с университетом (например, Центр прикладных исследований энергетики Университета Кентукки и Национальный центр исследований угля и энергетики Университета Западной Вирджинии).

Уголь | Национальное географическое общество

Уголь — это осадочная порода черного или коричневато-черного цвета, которую можно сжигать в качестве топлива и использовать для выработки электроэнергии.Он состоит в основном из углерода и углеводородов, которые содержат энергию, которая может выделяться при сгорании (горении).

Уголь — крупнейший источник энергии для выработки электроэнергии в мире и самый распространенный вид ископаемого топлива в Соединенных Штатах.

Ископаемое топливо образуется из останков древних организмов. Поскольку на разработку угля уходят миллионы лет, а его количество ограничено, это невозобновляемый ресурс.

Условия, которые в конечном итоге привели к образованию угля, начали развиваться около 300 миллионов лет назад, в каменноугольный период.В это время Земля была покрыта широкими мелкими морями и густыми лесами. Иногда моря затопляли лесные массивы, задерживая растения и водоросли на дне болотистой местности. Со временем растения (в основном мох) и водоросли были погребены и сжаты под тяжестью вышележащей грязи и растительности.

По мере того, как растительный мусор просеивался глубже под поверхностью Земли, он столкнулся с повышением температуры и давления. Грязь и кислая вода предотвращали контакт растений с кислородом.Из-за этого растительное вещество разлагается очень медленно и сохраняет большую часть своего углерода (источника энергии).

Эти участки погребенной растительности называются торфяными болотами. Торфяные болота хранят огромное количество углерода на многих метрах под землей. Сам торф можно сжигать в качестве топлива, и он является основным источником тепловой энергии в таких странах, как Шотландия, Ирландия и Россия.

При правильных условиях торф превращается в уголь в процессе карбонизации. Карбонизация происходит под невероятным нагревом и давлением.Примерно 3 метра (10 футов) слоистой растительности в конечном итоге сжимается до трети метра (1 фута) угля!

Уголь существует в подземных формациях, называемых «угольные пласты» или «угольные пласты». Угольный пласт может достигать 30 метров (90 футов) и простираться на 1500 километров (920 миль).

Угольные пласты есть на всех континентах. Наибольшие запасы угля находятся в США, России, Китае, Австралии и Индии.

В Соединенных Штатах уголь добывается в 25 штатах и ​​трех основных регионах.В Западном угольном регионе Вайоминг является ведущим производителем угля — около 40% угля, добываемого в стране, добывается в штате. Более одной трети угля в стране поступает из Угольного региона Аппалачей, который включает Западную Вирджинию, Вирджинию, Теннесси и Кентукки. Уголь, добываемый в Техасе во Внутреннем угольном регионе, в основном поставляется на местные рынки.

Типы угля

Уголь сильно отличается от минеральных пород, которые сделаны из неорганического материала. Уголь состоит из хрупкой растительной материи и претерпевает множество изменений, прежде чем становится знакомым черным и блестящим веществом, сжигаемым в качестве топлива.

Уголь претерпевает различные фазы карбонизации на протяжении миллионов лет, и его можно найти на всех этапах разработки в разных частях мира.

Уголь оценивается в зависимости от того, насколько он изменился с течением времени. Закон Хилта гласит, что чем глубже угольный пласт, тем выше его ранг. На более глубоких глубинах материал сталкивается с более высокими температурами и давлением, и больше растительных остатков превращается в углерод.

Торф
Торф не является углем, но при определенных обстоятельствах может со временем превратиться в уголь.Торф — это скопление частично разложившейся растительности, прошедшей небольшую карбонизацию.

Тем не менее, торф по-прежнему считается частью угольной «семьи», потому что он содержит энергию, которую содержали его исходные растения. Он также содержит большое количество летучих веществ и газов, таких как метан и ртуть, которые при сгорании представляют опасность для окружающей среды.

Торф сохраняет достаточно влаги, чтобы быть губчатым. Он может поглощать воду и расширять болото, образуя больше торфа. Это делает его ценным средством защиты окружающей среды от наводнений.Торф также можно интегрировать в почву, чтобы помочь ему удерживать и медленно выделять воду и питательные вещества. По этой причине для садоводов ценны торф и так называемый «торфяной мох».

Торф является важным источником энергии во многих странах, включая Ирландию, Шотландию и Финляндию, где он обезвоживается и сжигается для получения тепла.

Бурый уголь
Бурый уголь является самым низким сортом угля. Он карбонизировался до уровня торфа, но содержит небольшое количество энергии — содержание углерода в нем составляет около 25-35%.Он происходит из относительно молодых угольных месторождений, возраст которых составляет около 250 миллионов лет.

Бурый уголь, рассыпчатая бурая порода, также называемая бурым углем или углем из бутонов розы, сохраняет больше влаги, чем другие виды угля. Это делает его дорогостоящим и опасным для добычи, хранения и транспортировки. Он подвержен случайному возгоранию и имеет очень высокие выбросы углерода при сжигании. Большая часть бурого угля используется на электростанциях в непосредственной близости от мест его добычи.

Бурый уголь в основном сжигается и используется для выработки электроэнергии.В Германии и Греции бурый уголь обеспечивает 25-50% электроэнергии, вырабатываемой из угля. В США месторождения бурого угля вырабатывают электроэнергию в основном в штатах Северная Дакота и Техас.

Полубитуминозный уголь
Полубитуминозный уголь имеет возраст около 100 миллионов лет. Он содержит больше углерода, чем лигнит, около 35-45%. Во многих частях мира полубитуминозный уголь считается «бурым углем» наряду с лигнитом. Как и бурый уголь, полубитуминозный уголь в основном используется в качестве топлива для выработки электроэнергии.

Большая часть полубитуминозного угля в США добывается в штате Вайоминг и составляет около 47% всего угля, добываемого в Соединенных Штатах. За пределами США Китай является ведущим производителем полубитуминозного угля.

Битуминозный уголь
Битуминозный уголь образуется при более высоких температурах и давлении, и возраст его от 100 до 300 миллионов лет. Он назван в честь липкого смолистого вещества, называемого битумом, которое также содержится в нефти. Он содержит около 45-86% углерода.

Уголь — это осадочная порода, и битуминозный уголь часто содержит «полосы» или полосы разной консистенции, которые отмечают слои сжатого растительного материала.

Битуминозный уголь делится на три основных типа: кузнечный уголь, каменный уголь и коксующийся уголь. Кузнечный уголь имеет очень низкую зольность и идеально подходит для кузн, где металлы нагреваются и подвергаются формованию.

Каннельный уголь широко использовался в качестве источника каменноугольного масла в 19 веке.Угольное масло получают путем нагревания каменного угля контролируемым количеством кислорода, процесс, называемый пиролизом. Угольное масло использовалось в основном в качестве топлива для уличных фонарей и другого освещения. Широкое использование керосина привело к сокращению использования каменноугольного масла в 20 веке.

Коксующийся уголь используется в крупных промышленных процессах. Уголь закоксовывается — это процесс нагрева породы в отсутствие кислорода. Это снижает влажность и делает продукт более стабильным. Сталелитейная промышленность использует коксующийся уголь.

Битуминозный уголь составляет почти половину всего угля, который используется для производства энергии в Соединенных Штатах. В основном он добывается в Кентукки, Пенсильвании и Западной Вирджинии. За пределами США такие страны, как Россия и Колумбия, используют битуминозный уголь в качестве энергии и промышленного топлива.

Антрацит
Антрацит — высший сорт угля. Он имеет наибольшее количество углерода, до 97%, и, следовательно, содержит больше всего энергии. Он более твердый, плотный и блестящий, чем другие виды угля.Почти вся вода и углекислый газ были вытеснены, и он не содержит мягких или волокнистых участков, обнаруженных в битуминозном угле или лигните.

Поскольку антрацит — это высококачественный уголь, он горит чисто, с очень небольшим количеством сажи. Он дороже других углей и редко используется на электростанциях. Вместо этого антрацит в основном используется в печах и печах.

Антрацит также используется в системах фильтрации воды. У него более мелкие поры, чем у песка, поэтому в нем задерживается больше вредных частиц.Это делает воду более безопасной для питья, санитарии и промышленности.

Антрацит обычно можно найти в географических районах, которые подверглись особенно напряженной геологической деятельности. Например, запасы угля на плато Аллегейни в Кентукки и Западной Вирджинии простираются до подножия Аппалачских гор. Здесь процесс горообразования или горообразования способствовал созданию достаточно высоких температур и давлений, чтобы образовался антрацит.

Китай доминирует в добыче антрацита, на его долю приходится почти три четверти добычи антрацитового угля.К другим странам, добывающим антрацит, относятся Россия, Украина, Вьетнам и США (в основном Пенсильвания).

Графит
Графит представляет собой аллотроп углерода, то есть вещество, состоящее только из атомов углерода. (Алмаз — еще один аллотроп углерода.) Графит — заключительная стадия процесса карбонизации.

Графит хорошо проводит электричество и обычно используется в литий-ионных батареях. Графит также может выдерживать температуры до 3000 ° по Цельсию (5400 ° по Фаренгейту).Его можно использовать в таких изделиях, как огнестойкие двери и детали ракет, такие как носовые конусы. Однако наиболее распространенное использование графита — это, вероятно, «грифели» для карандашей.

Китай, Индия и Бразилия — ведущие мировые производители графита.

Добыча угля

Уголь можно добывать из земли либо открытым способом, либо подземным способом. После того, как уголь добыт, его можно использовать напрямую (для отопления и промышленных процессов) или в качестве топлива для электростанций.

Открытые горные работы
Если уголь находится на глубине менее 61 метра (200 футов) под землей, его можно добывать открытым способом.

При разработке открытых месторождений рабочие просто удаляют любые вышележащие отложения, растительность и горные породы, которые называются покрывающими породами. С экономической точки зрения, разработка открытых месторождений является более дешевым вариантом добычи угля, чем подземная добыча. За час на одного рабочего можно добыть примерно в два с половиной раза больше угля, чем при подземной разработке.

Открытые горные работы оказывают огромное воздействие на окружающую среду.Ландшафт буквально разорван, уничтожая среду обитания и целые экосистемы. Горные работы также могут вызывать оползни и просадки (когда земля начинает проседать или проваливаться). Выщелачивание токсичных веществ в воздух, водоносные горизонты и уровень грунтовых вод может поставить под угрозу здоровье местных жителей.

В Соединенных Штатах Закон 1977 года о контроле и рекультивации открытых месторождений регулирует процесс добычи угля и представляет собой попытку ограничить вредное воздействие на окружающую среду. Закон предоставляет средства для решения этих проблем и очистки заброшенных участков добычи полезных ископаемых.

Три основных типа открытой добычи угля: открытая, открытая и горная добыча.

Открытые разработки: Открытые разработки
Открытые разработки используются там, где угольные пласты расположены очень близко к поверхности и могут быть удалены массивными пластами или полосами. Покрывающую породу обычно удаляют с помощью взрывчатки и отбуксируют одними из самых больших когда-либо созданных автомобилей. Самосвалы, используемые на вскрышных шахтах, часто весят более 300 тонн и имеют мощность более 3000 лошадиных сил.

Открытая разработка может использоваться как на равнинных, так и на холмистых ландшафтах. Открытая добыча в горной местности называется контурной. Контурная разработка следует по гребням или контурам вокруг холма.

Открытые горные работы: Открытые разработки
Открытые разработки используются, когда уголь находится более глубоко под землей. Яма, которую иногда называют заемом, выкапывается на участке. Этот карьер становится карьером, иногда его называют карьером. Карьеры могут расширяться до огромных размеров до тех пор, пока угольное месторождение не будет разработано или стоимость транспортировки вскрышных пород не превысит вложения в шахту.

Добыча открытым способом обычно ограничивается равниной. После истощения шахты яму иногда превращают в полигон.

Открытые горные работы: MTR
Во время горных работ по удалению горных вершин (MTR) вся вершина горы очищается от покрывающей породы: камней, деревьев и верхнего слоя почвы.

Вскрышу часто вывозят в близлежащие долины, за что этот процесс получил прозвище «добыча долины». После того, как вершина очищена от растительности, используют взрывчатку, чтобы обнажить угольный пласт.

После того, как уголь добыт, вершина лепится из вскрышных пород следующей горной вершины, которую предстоит добыть. По закону ценный верхний слой почвы должен быть сохранен и заменен после завершения горных работ. Бесплодную землю можно засаживать деревьями и другой растительностью.

Удаление горных вершин началось в 1970-х годах как дешевая альтернатива подземной разработке. В настоящее время он используется для добычи угля в основном в Аппалачах в США, в штатах, включая Вирджинию, Западную Вирджинию, Теннесси и Кентукки.

MTR, вероятно, является наиболее спорным методом добычи угля. Последствия для окружающей среды радикальны и серьезны. Водные пути отрезаны или загрязнены насыпью долины. Среда обитания разрушена. Токсичные побочные продукты горных работ и взрывов могут стекать в местные водоемы и загрязнять воздух.

Подземная добыча
Большая часть мировых запасов угля находится глубоко под землей. Подземная добыча, иногда называемая глубокой добычей, — это процесс, при котором уголь добывается глубоко под поверхностью Земли, иногда до 300 метров (1000 футов).Шахтеры едут на лифте по шахте, чтобы достичь глубины шахты, и работают с тяжелой техникой, которая добывает уголь и перемещает его над землей.

Непосредственное воздействие подземных горных работ на окружающую среду менее драматично, чем при разработке открытых месторождений. Открывающих пород мало, но при подземных горных работах остаются значительные хвосты. Хвосты — это часто токсичный остаток, оставшийся в процессе отделения угля от пустой породы, или экономически неважных минералов. Токсичные угольные отходы могут загрязнять местное водоснабжение.

Для горняков подземная добыча опасна. Подземные взрывы, удушье из-за недостатка кислорода или воздействие токсичных газов — это реальная угроза.

Чтобы предотвратить скопление газов, метан должен постоянно удаляться из подземных шахт, чтобы обеспечить безопасность горняков. В 2009 году около 10% выбросов метана в США приходилось на вентиляцию подземных шахт; 2% — за счет открытых горных работ.

Существует три основных типа подземной добычи угля: добыча в длинных забоях, блочная добыча и отработка методом отступления.

Подземная добыча: разработка длинных забоев
Во время разработки длинных забоев горняки срезают огромные плиты угля толщиной около 1 метра (3 фута), 3-4 километра (2-2,5 мили) в длину и 250-400 метров ( 800-1300 футов) шириной. Панели перемещаются конвейерной лентой обратно на поверхность.

Крыша шахты поддерживается гидравлическими опорами, известными как подушки. По мере продвижения шахты, подушки также продвигаются. Зона за подушками обрушивается.

Добыча в длинных забоях — один из старейших методов добычи угля.До того, как стали широко использовать конвейерные ленты, пони спускались в глубокие узкие каналы и вытаскивали уголь обратно на поверхность.

Сегодня почти треть американских угольных шахт использует разработку длинными забоями. За пределами США это число еще больше. В Китае, крупнейшем в мире производителе угля, более 85% угля добывается методом длинных забоев.

Подземная добыча: комната и столб
При шахтном методе добычи шахтеры вырезают «комнату» из угля.Колонны (столбы) из угля поддерживают перекрытие и перекрывающие породы. Комнаты имеют ширину около 9 метров (30 футов), а опорные столбы могут быть шириной 30 метров (100 футов).

Существует два типа каменно-столбовой добычи: обычная и непрерывная. В обычном горном деле используются взрывчатые вещества и режущие инструменты. При непрерывной добыче уголь извлекается сложная машина, называемая комбайном непрерывного действия.

В США большая часть майнинга по принципу «комната и столб» использует майнер непрерывного действия. В развивающихся странах каменно-колонковые угольные шахты используют традиционный метод.

Underground Mining: Retreat Mining
Отступающая добыча — это разновидность метода «комната и столб». Когда весь доступный уголь был извлечен из комнаты, шахтеры покидают комнату, осторожно разрушают столбы и позволяют потолку провалиться. Остатки гигантских столбов поставляют еще больше угля.

Отходящий майнинг может быть самым опасным методом майнинга. Остальные столбы подвергаются большой нагрузке, и, если их не вытащить в точном порядке, они могут обрушиться и заманить шахтеров в ловушку под землей.

Как мы используем уголь

Люди во всем мире тысячелетиями использовали уголь для обогрева домов и приготовления пищи. Уголь использовался в Римской империи для обогрева общественных бань. В Империи ацтеков блестящий камень использовался не только в качестве топлива, но и для украшений.

В основе промышленной революции лежал уголь. Это была более дешевая альтернатива древесному топливу, и при сжигании она производила больше энергии. Уголь давал пар и энергию, необходимые для массового производства предметов, выработки электроэнергии, а также топлива для пароходов и поездов, необходимых для перевозки предметов для торговли.Большинство угольных шахт промышленной революции находились в северной Англии, где в начале 18 века добывалось более 80% угля.

Сегодня уголь по-прежнему используется напрямую (для обогрева) и косвенно (для производства электроэнергии). Уголь также важен для сталелитейной промышленности.

Топливо
Во всем мире уголь в основном используется для производства тепла. Это лучший выбор энергии для большинства развивающихся стран, и в 2011 году мировое потребление увеличилось более чем на 30%.

Уголь можно сжигать в частных домах или в огромных промышленных печах. Он производит тепло для комфорта и стабильности, а также нагревает воду для санитарии и здоровья.

Электроэнергия
Угольные электростанции — один из самых популярных способов производства и распределения электроэнергии. На угольных электростанциях уголь сжигается и нагревает воду в огромных котлах. Кипящая вода создает пар, который вращает турбину и приводит в действие генератор для производства электроэнергии.

Почти вся электроэнергия в ЮАР (около 93%) вырабатывается из угля. Польша, Китай, Австралия и Казахстан — другие страны, которые используют уголь для производства электроэнергии. В Соединенных Штатах около 45% электроэнергии страны вырабатывается углем.

Кокс
Уголь играет жизненно важную роль в сталелитейной промышленности. Для производства стали железную руду необходимо нагреть, чтобы отделить железо от других минералов в породе. В прошлом сам уголь использовался для нагрева и разделения руды.Однако при нагревании уголь выделяет примеси, такие как сера, что может сделать полученный металл слабым.

Еще в 9 веке химики и инженеры открыли способ удаления этих примесей из угля до его сжигания. Уголь запекается в духовке около 12-36 часов при температуре около 1000–1100 ° C (1800–2000 ° F). Это удаляет примеси, такие как угольный газ, окись углерода, метан, смолы и нефть. Полученный материал — уголь с небольшим количеством примесей и высоким содержанием углерода — представляет собой кокс.Метод называется коксованием.

Кокс сжигается в доменной печи с использованием железной руды и воздуха при температуре около 1200 ° C (2200 ° F). Горячий воздух воспламеняет кокс, а кокс плавит чугун и отделяет примеси. Полученный материал — сталь. Кокс обладает тепловыми и химическими свойствами, которые придают стали прочность и гибкость, необходимые для строительства мостов, небоскребов, аэропортов и автомобилей.

Многие из крупнейших производителей угля в мире (США, Китай, Россия, Индия) также входят в число крупнейших производителей стали.Япония, еще один лидер сталелитейной промышленности, не обладает значительными запасами угля. Это один из крупнейших в мире импортеров угля.

Синтетические продукты
Газы, которые выделяются в процессе коксования, могут использоваться в качестве источника энергии. Угольный газ можно использовать для получения тепла и света. Уголь также можно использовать для производства синтез-газа, комбинации водорода и окиси углерода. Синтез-газ можно использовать в качестве транспортного топлива, аналогичного бензину или дизельному топливу.

Кроме того, побочные продукты угля и кокса могут использоваться для производства синтетических материалов, таких как смола, удобрения и пластмассы.

Уголь и выбросы углерода

При сжигании угля выделяются газы и твердые частицы, вредные для окружающей среды. Углекислый газ — это первичный выброс.

Двуокись углерода — важная часть атмосферы нашей планеты. Он называется парниковым газом, потому что он поглощает и сохраняет тепло в атмосфере и поддерживает температуру на нашей планете, пригодную для жизни. В естественном круговороте углерода углерод и углекислый газ постоянно циркулируют между землей, океаном, атмосферой и всеми живыми и разлагающимися организмами.Углерод также улавливается или хранится под землей. Это поддерживает баланс углеродного цикла.

Однако, когда уголь и другие ископаемые виды топлива добываются и сжигаются, они высвобождают секвестрированный углерод в атмосферу, что приводит к накоплению парниковых газов и отрицательно сказывается на климате и экосистемах.

В 2011 году около 43% электроэнергии в США было произведено за счет сжигания угля. Однако на добычу угля приходится 79% выбросов углерода в стране.

Другие токсичные выбросы
Диоксид серы и оксиды азота также выделяются при сжигании угля.Они способствуют возникновению кислотных дождей, смога и респираторных заболеваний.

Ртуть выделяется при сжигании угля. В атмосфере ртуть обычно не представляет опасности. Однако в воде ртуть превращается в метилртуть, которая токсична и может накапливаться в рыбе и организмах, потребляющих рыбу, включая людей.

Летучая зола (которая уносится вместе с другими газами при сжигании угля) и зола (которая не уносится) также выделяются при сжигании угля. В зависимости от состава угля эти частицы могут содержать токсичные элементы и раздражители, такие как кадмий, диоксид кремния, мышьяк и оксид кальция.

В США летучая зола должна улавливаться промышленными «скрубберами», чтобы предотвратить загрязнение атмосферы. К сожалению, летучая зола часто хранится на свалках или электростанциях и может стекать в грунтовые воды. В ответ на эту экологическую опасность зола-унос используется в качестве компонента бетона, тем самым изолируя его от окружающей среды.

Многие страны не регулируют свою угольную промышленность так же строго, как США, а выбросы загрязняют воздух и водоснабжение.

Угольные пожары
При правильных условиях тепла, давления и вентиляции угольные пласты могут самовоспламеняться и гореть под землей. Молния и лесные пожары также могут воспламенить открытую часть угольного пласта, а тлеющий огонь может распространиться по пласту.

Угольные пожары выбрасывают в атмосферу тонны парниковых газов. Даже если пожар на поверхности потушен, уголь может тлеть годами, прежде чем вспыхнет и, возможно, снова вызовет лесной пожар.

Пожары угля могут также начаться в шахтах в результате взрыва.Угольные пожары в Китае, многие из которых возникли в результате взрывов, используемых в процессе добычи, могут составлять 1% мировых выбросов углерода. В США заброшенные шахты чаще загораются, если мусор сжигают на близлежащих свалках.

Когда уголь загорается и начинает тлеть, его очень трудно потушить. В Австралии угольный пожар на «Горящей горе» горит уже 5 500 лет!

Преимущества и недостатки

Преимущества
Уголь — важная часть мирового энергетического бюджета.Его относительно недорого найти и добыть, и его можно найти по всему миру. В отличие от многих возобновляемых ресурсов (например, солнца или ветра) добыча угля не зависит от погоды. Это топливо базовой нагрузки, то есть его можно производить 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году.

Мы используем и зависим от многих вещей, которые дает уголь, таких как тепло и электричество для питания наших домов, школ, больниц и предприятий. Сталь, жизненно важная для строительства мостов и других зданий, использует кокс почти во всем производстве.

Побочные продукты угля, такие как синтез-газ, могут использоваться для производства транспортного топлива.

Добыча угля также обеспечивает экономическую стабильность миллионам людей во всем мире. Угольная промышленность полагается на людей с широким спектром знаний, навыков и способностей. Работы, связанные с углем, включают геологов, горняков, инженеров, химиков, географов и руководителей. Угольная промышленность имеет решающее значение для стран как развитого, так и развивающегося мира.

Недостатки
Уголь — невозобновляемый источник энергии.На его формирование потребовались миллионы лет, и их конечное количество существует на нашей планете. Хотя на данный момент это постоянный и надежный источник энергии, он не будет доступен вечно.

Горное дело — одна из самых опасных профессий в мире. Опасности для здоровья подземных горняков включают респираторные заболевания, такие как «черные легкие», при которых угольная пыль накапливается в легких. Помимо болезней, тысячи горняков ежегодно умирают в результате взрывов шахт, обрушений и других несчастных случаев.

Сжигание угля для получения энергии выделяет токсины и парниковые газы, такие как углекислый газ. Они оказывают непосредственное влияние на качество местного воздуха и способствуют глобальному потеплению, текущему периоду изменения климата.

Открытые горные работы навсегда меняют ландшафт. При удалении горных вершин стирается сам ландшафт и разрушаются экосистемы. Это увеличивает эрозию местности. Наводнения и другие стихийные бедствия подвергают эти районы большому риску.

Добыча угля может повлиять на местное водоснабжение несколькими способами.Потоки могут быть заблокированы, что увеличивает вероятность затопления. Токсины часто проникают в грунтовые воды, ручьи и водоносные горизонты.

Уголь — один из самых противоречивых источников энергии в мире. Преимущества добычи угля экономически и социально значимы. Однако добыча полезных ископаемых разрушает окружающую среду: воздух, землю и воду.

Подземная добыча угля

Подземная добыча включает открытие одного или нескольких порталов или шахт в земле, которые следуют за угольными пластами, которые слишком глубоки для открытых методов добычи, или перекрывают их.В Пенсильвании практикуются два основных метода подземной добычи:

Room-and-Pillar : Обычно используется для относительно плоских или слегка наклонных швов. По мере того, как «комната» разрабатывается, остаются большие «столбы» угля, чтобы выдержать вес покрывающих пород и слоев горной породы выше. Этот тип добычи является традиционным методом подземной добычи, используемым в Пенсильвании, и может привести к извлечению целевого угольного пласта на 75%.

Разработка длинных забоев : механизированный очистной комбайн установлен между конвейерной системой и рядом самоподвижных гидравлических опор крыши.Эта машина перемещается вдоль плиты угля на длину 820 футов и почти полностью автоматизирована. По мере того, как уголь удаляется и транспортируется по конвейеру, опоры крыши удаляются, что позволяет крыше проваливаться в пустоту. Этот метод добычи может привести к извлечению пласта более чем на 90%, но может вызвать проседание поверхности.

Постановление


Следующие главы Кодекса Пенсильвании (раздел 25) обеспечивают нормативную базу для добычи угля на поверхности и его рекультивации в Пенсильвании:

86: Открытая и подземная добыча угля: Общие

88: уголь антрацит

89: Подземная добыча угля и углеобогатительные фабрики

Разрешающая


Требуется разрешение на ведение подземных горных работ.Подземные горные работы включают в себя работы на поверхности, относящиеся к подземной зоне добычи. Зона разрешения включает вспомогательные территории, сооружения и дороги. Разрешения также требуются для подземных геологоразведочных работ и перерабатывающих предприятий. Разрешение на добычу угля необходимо продлевать каждые пять лет. Оператор разрешения на добычу угля должен иметь лицензию. Территория, на которую распространяется разрешение на добычу угля, должна быть огорожена, чтобы обеспечить завершение рекультивации. Документы на получение разрешения, дополнительные формы, информационные публикации и технические руководства можно найти в электронной библиотеке Департамента.

Подземная добыча битуминозного угля (включая всю добычу в длинных забоях) разрешена Калифорнийским окружным горным управлением, расположенным в Угольном центре, штат Пенсильвания. Подземные выработки антрацита (без лавных выработок) разрешены Горным управлением округа Поттсвилл.

Публичное уведомление: разрешения на добычу угля

Справочник по разрешениям для граждан (PDF)

Последствия подземной добычи


Закон 54 Отчеты составляются каждые 5 лет для документирования воздействия подземных горных работ в штате.

Программа агентов по оседанию поверхности

Дополнительная информация

Метан в водяных скважинах (PDF)

Посторонний углекислый газ в домах (PDF)

Обзор прав и обязанностей землевладельца (PDF)

Замена системы водоснабжения и ремонт повреждений вследствие просадки — подземные работы по добыче битуминозного угля (PDF)

Руководство по замене системы водоснабжения и ремонту повреждений вследствие просадки (PDF)

Добыча угля | Всемирная угольная ассоциация

Виды майнинга

Открытые разработки

Открытые разработки используются, когда угольный пласт находится близко к поверхности.Он извлекает большую часть угольного месторождения, чем подземная добыча, поскольку все угольные пласты эксплуатируются — может быть извлечено 90% или более угля.

Покрывающий грунт и скальная порода сначала разрушаются взрывчаткой; затем его удаляют драглайнами или лопатой и грузовиком. После вскрытия угольного пласта его пробуривают, разламывают и систематически разрабатывают полосами. Уголь загружается на большие грузовики или конвейеры для транспортировки на углеобогатительную фабрику или прямо туда, где он будет использоваться.

Крупные карьеры могут занимать площадь в несколько квадратных километров и использовать очень крупное оборудование, такое как драглайны, экскаваторы, большие грузовики, роторные экскаваторы и конвейеры.

  • Какое воздействие на землю?

Добыча угля — это только временное использование земли, поэтому очень важно, чтобы восстановление шахты происходило после остановки работ. Подробные планы реабилитации или рекультивации разрабатываются и утверждаются, охватывая период от начала эксплуатации до значительного периода после завершения добычи.

Подземная добыча

Подземная добыча в настоящее время составляет большую долю мировой добычи угля, чем открытая. Существует два основных метода подземной добычи: каменно-столбовая и длинная.

Комната и столб

  • Когда используется этот метод?

Помещение и столб обычно используются для плоских отложений.

При каменно-столбовой разработке угольные месторождения разрабатываются путем вырубки сети «комнат» в угольном пласте и оставления «столбов» из угля для поддержки кровли шахты.Эти столбы могут составлять до 40% всего угля в пласте, хотя этот уголь иногда можно извлечь на более поздней стадии.

Длинный забой

  • Когда используется этот метод?

Добыча в длинных забоях используется для выработки длинной стенки угля в одном слое.

Добыча в длинных забоях включает полную добычу угля из участка пласта или «забоя» с помощью механических очистных комбайнов. «Забой» угля может иметь длину от 100 до 350 м. Самоподвижные опоры с гидравлическим приводом временно удерживают крышу во время добычи угля.Когда уголь был добыт в этом районе, крыша может обрушиться. Более 75% угля на месторождении может быть извлечено из пластов угля, которые могут простираться на 3 км через угольный пласт.

Что происходит при закрытии шахты?

*

Выберите страну / regionUnited StatesCanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическая Республика ofCook IslandsCosta RicaCote D’IvoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland (Мальвинские) острова Фарерские IslandsFijiFinlandFmr Югославская Республика МакедонияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские Южные ТерриторииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГватемалаГвинеяГвинея-БисауГайанаГаити Херд и Макдональд IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran (Исламская Республика) IraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakstanKenyaKiribatiKorea, Корейские Народно-Демократической RepKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народный Демократической RepLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные StatesMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua Нового GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint HelenaSaint Киттс и НевисСент-ЛюсияСент-Пьер и МикелонСамоаСан-МариноСао-Томе и ПринсипиСаудовская АравияСенегалСейшельские островаСьерра-ЛеонеСингапурСловацкий iaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSpainSri LankaSth Georgia & Sth Sandwich Институт социальных Винсент и GrenadinesSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ofThailandTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited арабских EmiratesUnited KingdomUruguayUS Minor Отдаленные IslandsUzbekistanVanuatuVenezuelaVietnamVirgin острова (Британские) Виргинские острова (U.S.) Острова Уоллис и Футуна Западная Сахара Йемен Югославия Замбия Зимбабве

Экологические последствия закрытия угольных шахт по JSTOR

Недавнее объявление британского правительства о закрытии 31 из 50 шахт страны вызвало протест со стороны народа Великобритании. Правительство быстро прислушалось к общественному мнению и объявило о пересмотре своих планов. Это «отсрочка исполнения» дало время для изучения далеко идущих последствий закрытия карьера. Вода, которая может сбрасываться из заброшенной шахты в результате отскока грунтовых вод, обычно бывает кислой и может содержать высокие концентрации растворенных минералов и металлов.Эта вода может вызвать сильное загрязнение принимающего водотока. Работающие шахты, сбрасывающие воду для обеспечения безопасных горных работ, должны соответствовать строгому экологическому законодательству. Однако в настоящее время неясно, существует ли какое-либо применимое законодательство, и может ли быть возложена ответственность за сброс воды из заброшенной шахты. Предлагаемое закрытие карьеров вызывает серьезные опасения по поводу потенциального воздействия на окружающую среду. Трудно предсказать, где, когда и насколько токсичен неконтролируемый сброс шахты.Там, где неконтролируемые сбросы происходили из заброшенных шахт и текли в близлежащие ручьи, почти без исключения последствия были в том, что они серьезно ухудшали качество принимающего водотока.

Информация об издателе

Королевское географическое общество (с Институтом британских Географов) — это ученое общество, представляющее географию и географы. Он был основан в 1830 году для развития географической науки и был одним из самых активных из ученых общества с тех пор.Самое большое географическое общество в Европе, и одна из крупнейших в мире, RGS-IBG работает в региональном, национальный и международный масштаб. Общество поддерживает исследования, образование и обучение вместе с более широкое общественное понимание и удовольствие от географии. С этими сосредоточены на обществе и окружающей среде, география — одна из самых популярных предметы в формальном образовании и очень актуальны как для всей жизни обучение и удовлетворение от путешествий.

Comments

No comments yet. Why don’t you start the discussion?

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *