Разработка угольных шахт и бассейнов
К основным задачам, которые ставятся перед угольной промышленностью, относится добыча и первичная переработка (обогащение) каменного и бурого угля. Угледобыча самая крупная из всех отраслей входящих в топливную промышленность по количеству персонала и стоимости основных фондов. Такой субъект Российской Федерации, как Кемеровская область своим экономическим потенциалом во многом обязан угольной промышленности.
Угольные бассейны России
На территории России находятся залежи различных видов угля — бурого, каменного и антрацита. Российская Федерация занимает одно из лидирующих мест в мире по количеству каменного топлива в недрах. Суммарное количество угля составляет 6421 миллиардов тонн, 5334 миллиарда тонн из них кондиционные.
Количество каменного угля в общих запасах более 60% от числа всех запасов. Технологическое топливо — коксующийся уголь — занимает 10% в общем объеме запасов, 3,6% валового продукта приходится на долю продукции угледобычи в ТЭК, а в общем объеме ВВП России на эту отрасль приходится около одного процента.
Если рассмотреть карту России, то более 90% залежей находится на востоке страны, в основном в Сибири. Если сравнивать объёмы добычи то наиболее значимыми для страны месторождениями можно назвать Кузнецкое, Канско-Ачинское, Тунгусское, Печорское и Иркутско-Черемховское месторождения.
Добыча угля в России
В мире, по объемам добытого угля Россия занимает, пятое место (впереди Китай, Соединенные Штаты Америки, Австралия и индия), 75% добытого топлива, применяется энергетиками при производстве тепловой и электрической энергии, 25% используется для нужд металлургической и химической промышленности.
Экспортируется небольшой процент от общей добычи. Основными рынками экспорта являются Япония и Республика Корея.
В России основным является открытый метод добычи – 75% от общего объема. Применение открытого метода обусловлено небольшой глубиной залегания. Для применения такого способа добычи нужно снять верхние слои почвы. Для вскрытия используются бульдозеры, скреперы, роторные экскаваторы, драглайны.
Потом дробится порода. Для дробления используют водяные пушки, дробилки, иногда применяются буровзрывные методы отбойки угля. Добыча таким способом занимает довольно большую площадь территории.
Добыча угля открытым способом имеет следующие положительные стороны:
Шахтная добыча угля
- добыча единицы продукции происходит за небольшой интервал времени;
- низкая себестоимость;
- относительная безопасность;
Уголь, добытый открытым методом, содержит большой процент примесей.
Шахтная добыча более затратная. Применение обусловлено залеганием пластов полезной породы на большой глубине. Обустройство шахт требует больших капитальных затрат как в финансовом плане, так и во временном. При добыче угля в шахтах имеет место большая доля ручного труда. Глубина некоторых шахт достигает одного километра.
Добыча угля наружным методом
- высокое качество добытого сырья;
- меньше воздействие на окружающую среду;
- самый небезопасный способ добычи;
- необходимы серьёзные финансовые вложения.
Крупнейшие месторождения России
Кузбасс
Кузнецкий угольный бассейн, сокращённо Кузбасс – наиболее крупное месторождение по запасам угля на территории РФ, и крупнейшее в мире. Оно расположено на Западе Сибири.
Основная часть территории бассейна находится в Кемеровской области. На долю Кузбасса приходится добыча 56% процентов каменного и около 80% коксующегося угля, добытого в РФ, в общей сумме двести миллионов тонн в год.
В Кузнецком бассейне угли, по своему качеству разные. Уголь с более высоким качеством залегает глубже, а чем ближе к поверхности увеличивается зольность и влажность угля. Большие расстояния от главных потребителей топлива – центральной части страны, Камчатки и Сахалина, является основным недостатком. Добыча ведется открытым методом.
Канско-Ачинский бассейн
Этот бассейн расположен в центральной Сибири. Основной вид добываемого угля – бурые угли, широко применяемые в энергетике, Добывается открытым способом.
Канско-Ачинский угольный бассейн — находится на территории Красноярского края, частично Кемеровской и Иркутской областей РСФСР
Количество угольных запасов составляет 638 миллиарда тонн, используется топливо местными электростанциями для генерации электроэнергии и тепловой энергии. Значительная часть добытого ископаемого применяется на ТЭЦ Иркутской энергетической системы. Самыми крупными потребителями Канско-Ачинских углей являются ТЭЦ, расположенные в городах:
Немаловажное значение для бассейна играет наличие транссибирской железнодорожной магистрали, по которой осуществляется транспортировка угля, как в западном направлении страны (для нужд Рязанской ГРЭС), так и на Дальний Восток.
Тунгусский бассейн
Самые крупные месторождения угляТунгусский бассейн, лидирующий в России, и входит в число крупнейших угольных бассейнов мира. Его площадь составляет примерно один миллион квадратных километров. Количество угля в недрах составляет примерно два миллиарда тонн, причем 95% из них каменные. Такое количество угля способно обеспечить все мировые потребности сроком на пятьсот лет.
В связи с отсутствием подъездных путей и удаленностью от промышленных центров на полную мощность не эксплуатируется. Основным потребителем угля является субъект РФ Красноярский край.
Печорский угольный бассейн
Располагается на западном склоне кряжа Пай-Хой. Административно расположен в Ненецком автономном округе и Республике Коми.
В недрах бассейна преимущественно находятся коксующиеся угли высокого качества. Добыча ведется с применением шахтного метода.
Ежегодная добыча 12,6 миллиона тонн угля, что равняется 4% от всего количества угля, добываемого в России. Череповецкий металлургический завод является самым крупным потребителем.
Иркутско–черемховский бассейн
Толщина пластов от одного до десяти метров. Большие расстояния от крупных потребителей не позволяет использовать добываемый уголь, кроме как на местных электростанциях. Для добычи топлива применяется открытый способ.
Влияние на экологию
Природа проблем воздействия на окружающую среду угледобывающей сферой в основном связана с проведением горных работ. Особенно при открытой добыче угля. При проведении взрывных работ в небо подымаются тонны пыли, и разносятся ветром на многие километры. Более пятидесяти процентов шахт по добычи угля относятся к категории взрывоопасных, также высока опасность самовозгорания угольной пыли.
При проведении взрывных работ в небо подымаются тонны пыли, и разносятся ветром на многие километры
При проведении работ под землей существует большая вероятность оседания земли, которую возможно предотвратить. При проведении добычи полезных ископаемых, пустоты, образующиеся под землей, необходимо заполнять, не имеющей ценности породой или другими материалами.
Многие страны мира уже успешно применяют эту технологию. В первую очередь в тех странах, где приняты нормативы, и программы по рекультивации территорий, на которых проводились горные работы.
Каждый субъект хозяйствования при добыче каменного топлива должен выполнять требования техники безопасности принятые в добывающей отрасли. Пренебрежение этими правилами может привести к очень опасным последствиям:
- при добыче возможны изменения ландшафта;
- развитие эрозии почвы, связанное с оседанием поверхности земли, нарушается почвенный покров;
- происходит ухудшение качества воздуха и воды;
- в результате подземной добычи угля происходят выбросы метана;
- подземные пожары;
- самовозгорания в отвалах;
- осыпание откосов;
Для минимизации экологических последствий каждый субъект хозяйственной деятельности, занимающийся добычей и переработкой угля должен внести свой вклад в решение данной проблемы.
Видео: Уголь. Современная добыча угля!
Источник
Развитие открытого способа добычи угля в России
В.Д.Грунь, к.т.н., ГУ «Соцуголь»
В.Г.Килимник, к.т.н., Н.В.Ефимова, ФГУП ЦНИЭИуголь
В России с начала ХХ в. происходило постепенное увеличение добычи угля. Если в 1900 г. общий объем добычи угля составлял 16142 тыс. т, то в 1910 г. он уже превышал 25000 тыс. т, а в 1915 г. достиг 31446 тыс. т. При этом рост объемов добычи угля осуществлялся в основном за счет развития подземного способа разработки.
До образования СССР в 1922 г. добыча угля открытым способом имела место в незначительных объемах. С 1908 г. открытую добычу угля производили в районе Забайкалья на небольших разрезах: «Тереховский», «Жерековский», «Сибирский». В Восточной Сибири на Черемховском месторождении в эксплуатации находился разрез «Натальинский». Кроме того, открытая разработка угля велась на Ткибуль-ском, Богословском и Копейском месторождениях [1].
Вскрышные и добычные работы осуществлялись вручную, а доставка горной массы из забоев производилась с помощью конной тяги.
Развитие добычи угля открытым способом сдерживалось низким техническим уровнем развития страны и почти полным отсутствием техники для открытых работ. Путилов-ский завод, выпускавший в то время экскаваторы, изготовил до 1915 г. для всей горнодобывающей промышленности и земляных работ всего 25 паровых экскаваторов на железнодорожном ходу с ковшами вместимостью до 2.3 м3. Уровень объемов добычи открытым способом до 1928 г. не превышал 300 тыс. т в год.
Интенсивное развитие открытого способа добычи в СССР началось с 1940-х. С 1932 г. по 1940 г. последовательно были введены в эксплуатацию угольные карьеры на Коркинском, Богословском, Райчихинском и Черемховском месторождениях и в Карагандинском бассейне. В 1933 г. было добыто 550 тыс. т , в 1937 г. объемы добычи угля открытым способом достигли уже 2500 тыс. т.
В октябре 1938 г. СНК СССР были приняты меры по улучшению технической оснащенности открытых разработок угля. Для разрезов, находившихся в эксплуатации, было выделено значительное количество горного и транспортного оборудования, которое высвободилось на строительстве Бело-моро-Балтийского канала. Кроме того, Торецкий машиностроительный завод начал изготавливать 20-тонные думпкары, а в начале 1940 г. Уральский завод тяжелого машиностроения (УЗТМ) начал поставлять на разрезы электрические экскаваторы на гусенечном ходу с ковшом вместимостью 3 м3.
Техническая оснащенность открытых разработок, однако, все еще оставалась на низком уровне. Парк действовавших экскаваторов был разнотипным, большую его часть составляли машины иностранного производства. Всего насчитывалось 20 типов и моделей экскаваторов при 9 размерах вместимости ковшей. Средняя вместимость ковша составляла 1.8 м3. В конце 1940 г. парк одноковшовых экскаваторов для разрезов насчитывал 93 единиц.
Резкий рост объемов добычи угля открытым способом произошел за годы Великой Отечественной войны: в 1941 г.
— 6979 тыс. т, в 1942 г. — 8795, 1943 г. — 12754, 1944 г. — 15458, в 1945 г. — 17780 тыс. т.
Бурение взрывных скважин по породам вскрыши производили с помощью станков канатно-ударного бурения «Металлист», с 1945 г. широкое применение получил станок БУ2 -лучший из этого типа станков.
Для бурения скважин по углю был создан станок БС10/25 вращательного бурения со шнековым исполнительным органом. С 1950 г. вскрышные породы обуривались станками СВБ150 на гусеничном ходу. Для транспортирования вскрышных пород и угля применялись паровозы и 20-тонные думпкары.
За годы первой послевоенной пятилетки было введено в эксплуатацию 12 угледобывающих карьеров общей годовой производственной мощностью 11.2 млн. т. В этот период отечественные машиностроительные заводы начали производить мощные экскаваторы-драглайны с ковшами вместимостью 10-14 и 20 м3, 50-тонные думпкары, электровозы, началось внедрение крановой переукладки железнодорожных путей, транспортно-отвальных мостов, бестранспортной системы разработки вскрышных пород. Внедрение экскаваторов-драглайнов ЭШ14/75 и ЭШ15/90 позволило расширить область применения бестранспортной системы на Райчи-хинском и Черемховском месторождениях, в Кузнецком и Подмосковном бассейнах.
В конце 1955 г. на разрезах отрасли работали 746 одноковшовых экскаваторов, 212 бульдозеров, 890 ленточных конвейеров, 3109 думпкаров, 66 кранов, 101 путепередвигатель, 454 буровых станка. Средняя вместимость ковша одноковшового экскаватора к концу 1955 г. составила 2.9 м3 .
За период 1940-1955 гг. среднесписочная численность рабочих по добыче угля на разрезах была увеличена с 7 тыс. до 30.4 тыс. человек, или в 4.3 раза; среднемесячная производительность труда рабочего по добыче угля на разрезах за этот период возросла с 65.7 до 177.4 т, или в 2.7 раза. В конце 1955 г. годовая производительность одноковшового списочного экскаватора на вскрыше составила 804.9 тыс. м3, на добыче — 421.4 тыс. т; в конце 1965 г., соответственно, 1061.8 тыс. м3 и 620.6 тыс. т.
Параллельно с созданием мощных шагающих экскаваторов осуществлялось и совершенствование буровой техники: был налажен выпуск станков вращательного бурения и более прогрессивных станков шарошечного бурения ВСШ-1, впоследствии замененных моделью СБШ200Н.
В 1964-1970 гг. на разрезы начали поступать тепловозы, постепенно вытеснившие электровозы, что привело к устранению из технологической цепочки карьеров процесса переноса контактной сети.
В дальнейшем происходило интенсивное техническое переоснащение парка экскаваторов: вместо устаревших машин СЭ3, ЭШ4/40, ЭШ6/60 были введены в эксплуатацию новые экскаваторы повышенной единичной мощности -ЭКГ8, ЭКГ12,5, ЭВГ35/65, ЭШ25/100, а в 1977 г. на разрезе «Назаровский» был сдан в эксплуатацию самый мощный отечественный шагающий драглайн ЭШ100/100 с ковшом вместимостью 100 м3 и длиной стрелы 100 м. На добыче угля начали внедряться роторные экскаваторы производительностью 630, 1200, 3000 и 5000 м3/час. На транспортировке вскрышных пород и угля была полностью вытеснена паровая тяга.
В 1976 г. на разрезах СССР насчитывалось 863 локомотива, в т. ч. 306 электровозов, 130 тяговых агрегатов с автономным питанием, 412 тепловозов, более 2000 автосамосвалов БелАЗ-540 и БелАЗ548 грузоподъемностью 27 и 40 т, соответственно, 3035 думпкаров грузоподъемностью 105-180 т [2].
На некоторых карьерах стали использоваться ленточные конвейеры для транспортирования вскрышных пород и полезных ископаемых.
В условиях повышения уровня механизации основных работ на карьерах происходило динамичное увеличение доли добычи угля открытым способом в общей добыче угля по Минуглепрому СССР (рис. 1).
В 1992 г. доля добычи угля открытым способом в общей добыче угля по Российской Федерации составила 56.4%. При этом состав локомотивного парка разрезов насчитывал 804 ед., из них: 44 электровоза, 177 тяговых агрегатов, 583 тепловоза. В эксплуатации находилось 4599 думпкаров, 216 кранов на железнодорожном ходу, 1540 бульдозеров, 668 буровых станков различных марок, 490 конвейеров, 887 вагонов-дозаторов, 145 гусеничных кранов, 1 транспортно-отвальный мост, 171 путепередвигатель, 52 гидромонитора, 157 углесосов, 74 снегоочистителя и др. [3].
Основной угольной базой современной открытой добычи в России являются Канско-Ачинский и Кузнецкий бассейны. В условиях реформирования угольной отрасли с 1992 г. происходило сокращение числа шахт и увеличение числа разрезов. За период 1992-2006 гг. число разрезов в России увеличилось с 65 до 124. Происходили количественные и качественные изменения структуры парка оборудования разрезов.
В рыночных условиях хозяйствования угледобывающие предприятия отрасли начали приобретать и импортное оборудование. В условиях технического переоснащения угледобывающих карьеров в 2006 г. введено в эксплуатацию 23 экскаватора (в т. ч. 13 импортных), 11 погрузчиков (7), 48 буровых станков (9), 46 бульдозеров (27), 167 карьерных технологических автосамосвалов (7), 8 полнокомплектных железнодорожных составов — электровозы, тепловозы, думпкары [4]. В конце 2006 г. на разрезах отрасли находилось в эксплуатации 1673 экскаватора отечественного и иностранного производства (табл. 1), 2320 технологических автомобилей грузоподъемностью до 200 т и выше, 7 электровозов, 78 тяговых агрегатов, 47 тепловозов [5].
За период 1992-2006 гг. годовая производительность списочного одноковшового экскаватора на вскрыше возросла на 8% с 1338 тыс. м3 до 1445 тыс. м3, на добыче на 17.3% — с 658 тыс. т до 772 тыс. т.
На рис. 2 представлены данные по наличию производственных мощностей разрезов и добычи угля открытым способом по угольной отрасли [6].
Наивысший уровень освоения производственных мощностей разрезов за период с 1992 по 2006 г. наблюдался лишь в 2000-2001 гг. и в 2003 г. В целом же уровень освоения остается неизменным и достигает 88.1% в 1992 г. и 88.3% в 2006 году.
К сожалению, достаточно медленно происходит и увеличение производительности труда рабочих по добыче угля на разрезах (рис. 3).
Однако на некоторых разрезах отрасли в условиях эффективной организации работ достигнуты мировые уровни основных показателей результатов труда. Например, в 2005 г. на разрезе Бородинский годовой объем добычи угля составил 19449.7 тыс. т при среднемесячной производительности труда рабочего по добыче угля 873.3 т, на разрезе Талдин-ский — 8328.2 тыс. т (466.1 т), на разрезе Мугунский — 5435.4 тыс. т (638.0 т), на разрезе Междуреченский — 6016.6 тыс. т (280.4 т), на разрезе Березовский — 5063.6 тыс. т (457.7 т). И это не полный перечень эффективно работающих разрезов отрасли за годы рыночного развития экономики России [6].
Повышение активности в экономике и коммунально-бытовом секторе страны требует увеличения энергопотребления в региональных энергосистемах. Почти во всех регионах страны увеличивается отложенный спрос, характеризующийся высоким процентом неудовлетворенных заявок на новые подключения к электрическим сетям. В этой связи Правительством Российской Федерации подготовлена и утверждена 19 апреля 2007 г. новая «Программа перспективного развития электроэнергетики», в стадии доработки находится «Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики на период до 2020 года», которая также будет утверждена Правительством РФ [7].
Согласно этим документам планируется увеличение объемов добычи угля в Российской Федерации (табл. 2).
В настоящее время объем добычи угля открытым способом в общем объеме добычи по отрасли составляет 65%.
К 2020 г. прогнозируется увеличение его доли до 75%. Следуя этому условию и ориентируясь на умеренный, более реальный вариант увеличения объемов добычи угля открытым способом в общем объеме добычи, установлено, что до 2020 г. ежегодный прирост производственных мощностей разрезов отрасли должен составлять в среднем 9 млн. т. Такие темпы вполне возможны. Следует отметить, что за период 2002-2006 гг. ежегодное увеличение мощностей в среднем составило 12.7 млн. тонн.
1. Угольная промышленность СССР. 1917-1967. — М., — Недра, 1969.
2. Графов Л.Е. Угольная промышленность СССР за 60 лет. Обзор. — М., Минуглепром СССР. — ЦНИЭИуголь, 1977.
3. Угольная промышленность Российской Федерации. Обобщение и систематизация производственно-технической отчетности по концернам, ассоциациям, объединениям и самостоятельным предприятиям угольной промышленности за 1992 год / ЦНИЭИуголь, — М., 1993. — т. 2.
4. Угольная промышленность России в 2006 году: информационно-аналитический обзор. М.: Росинформуголь, 2007. 54 С., илл.
5. Угольная промышленность Российской Федерации в 2006 г.: сборник статистических показателей. М.: Росинформуголь, 2007. — т. 2. — с.172.
6. Угольная промышленность Российской Федерации в 2006 г.: сборник статистических показателей. М.: Росинформуголь, 2007. — т. 3. — с.114.
7. Щадов В.М. Электроэнергетика и уголь России — прогнозы, перспективы, проблемы //Уголь. -2007. — №5.
Источник
