Открытый способ разработки месторождений угля

Современные способы добычи угля, экскурс в историю

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.

Карьерный	Шахтный	Гидравлический
Плюсы	Низкая 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
Недостатки	Качество 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.

Источник

Открытый способ разработки месторождений угля

21 декабря 2020 года,

регистрационный N 61624

УТВЕРЖДЕНЫ
приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору
от 10 ноября 2020 года N 436

Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при разработке угольных месторождений открытым способом»

I. Основные положения

1. Настоящие Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при разработке угольных месторождений открытым способом» (далее — Правила безопасности) разработаны в соответствии с требованиями Федерального закона от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (Собрание законодательства Российской Федерации, 1997, N 30, ст.3588; 2018, N 31, ст.4860).

2. Настоящие Правила безопасности распространяются на организации (обособленные подразделения организаций), осуществляющие деятельность, связанную с разработкой угольных месторождений открытым способом (далее — организации), и обязательны для работников, занимающихся проектированием, строительством и эксплуатацией опасных производственных объектов, на которых ведутся открытые горные работы (далее — угольный разрез), конструированием, изготовлением, монтажом, эксплуатацией и ремонтом технических устройств, для всех технических и инженерно-технических работников и работников иных организаций, деятельность которых связана с угольными разрезами, а также федеральных органов исполнительной власти, которым предоставлено право осуществлять контрольные или надзорные функции в области промышленной безопасности, профессиональных аварийно-спасательных служб и (или) профессиональных аварийно-спасательных формирований (далее — ПАСС (Ф)).

3. Настоящие Правила безопасности устанавливают требования, соблюдение которых обеспечивает промышленную безопасность, и направлены на предупреждение аварий и инцидентов на угольных разрезах и обеспечение их готовности к локализации и ликвидации последствий аварий.

4. Строительство, реконструкция и эксплуатация угольного разреза осуществляются на основании проектов на строительство (реконструкцию) угольного разреза, получивших положительное заключение государственной экспертизы. Эксплуатация угольного разреза ведется по техническому проекту разработки месторождения полезного ископаемого или его части в границах карьерного поля, согласованного с комиссией, которая создается федеральным органом управления государственным фондом недр .

Статья 23.2 Закона Российской Федерации от 21 февраля 1992 г. N 2395-1 «О недрах» (Собрание законодательства Российской Федерации, 1995, N 10, ст.823; 2020, N 48, ст.7636).

5. Проектной организацией (главным инженером проекта) осуществляется авторский надзор за соблюдением принятых в проектной документации проектных решений в процессе строительства, реконструкции, капитального ремонта, технического перевооружения, консервации и ликвидации угольного разреза.

6. Работы по консервации и ликвидации угольного разреза должны выполняться при условии наличия проекта на консервацию или ликвидацию угольного разреза, утвержденного организацией, принявшей решение о ликвидации или консервации угольного разреза, при наличии положительного заключения государственной экологической экспертизы, заключения экспертизы промышленной безопасности.

7. Для разработки новых и совершенствования существующих технологических схем и систем разработки угольного разреза, параметров, испытания новых образцов горного оборудования разрешается опытно-промышленная эксплуатация угольного разреза или его участка. Опытно-промышленная эксплуатация осуществляется на основании технического проекта разработки месторождения или его части (документации по техническому перевооружению), а также планов и схем развития горных работ, утвержденных руководителем (главным инженером) организации или техническим руководителем (главным инженером) угольного разреза.

8. Приведение действующего угольного разреза в соответствие с требованиями настоящих Правил безопасности осуществляется в сроки, которые устанавливает руководитель (главный инженер) организации или технический руководитель (главный инженер) угольного разреза. Для приведения действующего угольного разреза в соответствие с требованиями настоящих Правил безопасности руководителем (главным инженером) организации или техническим руководителем (главным инженером) угольного разреза разрабатываются мероприятия, обосновывающие и обеспечивающие безопасную эксплуатацию угольного разреза. План реализации мероприятий направляется в территориальный орган Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, осуществляющий федеральный государственный надзор в области промышленной безопасности за угольным разрезом (далее — территориальный орган Ростехнадзора).

9. Руководители организаций, в том числе подрядных организаций, должностные лица, на которых возложены функции по осуществлению производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности, инженерно-технические работники, осуществляющие профессиональную деятельность на угольных разрезах, члены аттестационных комиссий организаций, осуществляющих проектирование, строительство, эксплуатацию, реконструкцию, капитальный ремонт, техническое перевооружение, консервацию и ликвидацию угольных разрезов, а также изготовление, монтаж, наладку, обслуживание и ремонт технических устройств, применяемых на угольных разрезах, должны иметь соответствующее профильное образование и проходить аттестацию в области промышленной безопасности по соответствующим областям деятельности.

Руководители организаций, осуществляющих профессиональную деятельность, связанную с проектированием, строительством, эксплуатацией, реконструкцией, капитальным ремонтом, техническим перевооружением, консервацией и ликвидацией угольного разреза, а также с изготовлением, монтажом, наладкой, обслуживанием и ремонтом технических устройств, применяемых на угольном разрезе, а также работники угольного разреза, ответственные за осуществление производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности, работники, являющиеся членами аттестационных комиссий организаций, обязаны не реже одного раза в пять лет получать дополнительное профессиональное образование в области промышленной безопасности .

10. Работники рабочих профессий угольных разрезов, а также сторонних организаций, осуществляющих ведение работ на территории угольного разреза, должны иметь квалификацию, соответствующую профилю выполняемых работ, а также удостоверения на право управления оборудованием соответствующего типа , должны быть обучены безопасным приемам работы, знать сигналы аварийного оповещения, правила поведения при авариях, указанных в должностных инструкциях, места расположения средств спасения и уметь пользоваться ими. Работники рабочих профессий не реже чем через каждые шесть месяцев должны проходить повторный инструктаж по безопасности труда и не реже одного раза в двенадцать месяцев — проверку знаний должностных инструкций по профессиям. Результаты проверки знаний оформляются протоколом.

Абзац 8 постановления Правительства Российской Федерации от 13 декабря 1993 г. N 1291 «О государственном надзоре за техническим состоянием самоходных машин и других видов техники в Российской Федерации» (Собрание актов Президента и Правительства Российской Федерации, 1993, N 51, ст.4943; 2020, N 40, ст.6270; Собрание законодательства Российской Федерации, 2020, N 40, ст.6270).

11. Запрещается спать, распивать алкогольные напитки, принимать наркотические или токсические вещества, а также появляться и находиться в нетрезвом состоянии или под воздействием указанных веществ в производственных помещениях и на всей территории угольного разреза.

II. Ведение горных работ

12. Ведение горных работ на угольных разрезах должно осуществляться в соответствии с проектной документацией, годовым планом развития горных работ, схемой развития горных работ (при наличии).

13. Проектная документация объектов ведения горных работ на угольных разрезах подлежит экспертизе в соответствии с законодательством Российской Федерации. Проектная документация на консервацию или ликвидацию, а также в установленных законодательством Российской Федерации случаях на техническое перевооружение угольных разрезов подлежит экспертизе промышленной безопасности. Отклонения от проектной документации, планов и схем развития горных работ не допускаются.

14. Каждое рабочее место в течение смены должен осматривать горный мастер, а в течение суток — начальник участка или его заместитель, которые обязаны при наличии нарушений правил безопасности принять меры по их устранению.

15. На каждой единице горного и транспортного оборудования должна находиться прошитая, пронумерованная, заверенная печатью организации книга приема-сдачи смен, порядок ведения которой определяется организацией, эксплуатирующей угольный разрез. Правильность ведения книги приема-сдачи смен проверяют руководители и инженерно-технические работники угольного разреза или подрядной организации при посещении ими рабочих мест с отметкой в книге приема-сдачи смен. Сроки проверок устанавливает руководитель (главный инженер) организации или технический руководитель (главный инженер) угольного разреза.

16. Задания (наряды) на производство работ должны оформляться в письменной (электронной) форме, с ознакомлением работника угольного разреза под подпись (электронной подписью). Формы и порядок оформления заданий (нарядов) на производство работ определяет технический руководитель (главный инженер) угольного разреза.

17. Запрещается ведение работ в местах, имеющих нарушения настоящих Правил безопасности, кроме осуществления работ, направленных на их устранение.

Работники угольного разреза и подрядных организаций, находящиеся на территории угольного разреза, обязаны незамедлительно ставить в известность своего непосредственного руководителя или, в установленном техническим руководителем (главным инженером) угольного разреза порядке, других должностных лиц о нарушениях требований промышленной безопасности и приостанавливать работу.

18. На производство работ, связанных с повышенной опасностью, которую определяет технический руководитель (главный инженер), должны выдаваться письменные наряды-допуски. Форма и содержание нарядов-допусков определяются техническим руководителем (главным инженером) угольного разреза.

19. Актом-допуском оформляется допуск на территорию угольного разреза для выполнения работ персонала подрядной организации. В нем должны быть указаны сроки выполнения работ, вредные и опасные факторы, определены границы участка или объекта, где подрядная организация выполняет работы и несет ответственность за их безопасное производство.

20. На угольных разрезах должен быть определен порядок действий работников и должностных лиц при обнаружении ими взрывчатых материалов (далее — ВМ) в местах, не предназначенных для хранения ВМ.

21. Горные выработки и проезды к ним в местах, представляющих опасность падения в них людей, машин и механизмов, должны быть перекрыты или ограждены, а также обозначены предупредительными знаками.

22. Провалы, зумпфы, воронки, недействующие шурфы, дренажные скважины и другие вертикальные выработки должны быть перекрыты или ограждены.

23. Запрещается загромождать места работы оборудования и подходы к ним горной массой или какими-либо предметами, затрудняющими передвижение работников, машин и механизмов.

24. Передвижение работников по территории угольного разреза допускается по устроенным пешеходным дорожкам или по обочинам автодорог навстречу направлению движения транспортных средств при наличии средств индивидуальной защиты и светоотражающих элементов одежды в темное время суток. С маршрутами передвижения должны быть ознакомлены все лица, работающие на угольном разрезе, под подпись.

25. В темное время суток пешеходные дорожки и переходы через железнодорожные пути и автодороги должны быть освещены.

26. На угольном разрезе должна быть организована доставка работников к месту работ на оборудованном для этой цели транспортном средстве. Маршруты и скорость перевозки людей утверждаются техническим руководителем (главным инженером) угольного разреза.

27. Запрещается устройство посадочных площадок на проезжей части дороги.

28. Запрещается перевозка работников в саморазгружающихся вагонах, кузовах автосамосвалов, грузовых вагонетках канатных дорог и другом горнотранспортном оборудовании, не предназначенном для этой цели.

29. Для сообщения между уступами угольного разреза необходимо устанавливать лестницы с двусторонними поручнями и наклоном не более 60° или съезды с уклоном не более 20°. Маршевые лестницы при высоте более 10 м должны быть шириной не менее 0,8 м с горизонтальными площадками на расстоянии друг от друга по высоте не более 15 м. Места установки лестниц по длине уступа устанавливаются планом развития горных работ. Ступеньки и площадки лестниц необходимо очищать от снега, льда, грязи и при необходимости посыпать противоскользящим материалом.

30. Переход через ленточные конвейеры разрешается только по переходным мостикам шириной не менее 0,8 м, оборудованным перилами высотой не менее 1,1 м. В местах прохода и проезда под ленточными конвейерами необходимо устанавливать защитные полки для предохранения людей от возможного поражения падающими с ленты кусками транспортируемого материала.

31. На угольном разрезе запрещается:

нахождение работников в опасной зоне работающих механизмов, в пределах призмы возможного обрушения на уступах и у нижней бровки откоса уступа;

нахождение работников и технических устройств в зоне нависающих козырьков, негабаритных кусков угля и породы, снега и льда.

32. При остановке работ на угольном разрезе или его участке (участках) запрещается нахождение на его территории лиц, не связанных с обеспечением его жизнедеятельности или с ликвидацией аварии.

33. При возникновении угрозы повреждения техники, техника выводится из опасной зоны. При невозможности вывода техника должна быть обесточена или заглушена.

34. Для каждого угольного разреза должен быть разработан план мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий угольного разреза в соответствии с настоящими Правилами безопасности. В план мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий угольного разреза включается раздел, определяющий порядок действий по спасению людей и ликвидации аварии в начальной стадии возникновения аварии и предупреждения ее развития — план ликвидации аварий (далее — ПЛА).

35. Работники угольного разреза, подрядных и иных организаций, посещающие места ведения горных работ, должны быть ознакомлены с ПЛА под подпись.

36. Учебные тревоги на каждом угольном разрезе должны проводиться по графику, согласованному с руководителем подразделения ПАСС(Ф), обслуживающего угольный разрез.

37. Учения по ПЛА с руководителями и работниками угольного разреза должны проводиться совместно с подразделением ПАСС (Ф), обслуживающим угольный разрез по согласованному графику.

38. Горные работы по проведению траншей, разработке уступов и отсыпке отвалов должны вестись с учетом инженерно-геологических условий и применяемого оборудования, в соответствии с техническим проектом разработки месторождения и, утвержденной техническим руководителем (главным инженером) угольного разреза, документацией на производство работ.

39. В документации на производство работ должны указываться допустимые размеры рабочих площадок, берм, углов откоса, высоты уступа, призмы обрушения, расстояний от горнотранспортного оборудования до бровок уступа, развала взорванной горной массы или отвала, а также границы действия проекта производства работ.

40. Срок действия документации на производство работ устанавливается техническим руководителем (главным инженером) угольного разреза в зависимости от условий ведения горных работ. При изменении горно-геологических условий, ведение горных работ должно быть приостановлено до пересмотра и утверждения документации на производство работ.

41. С документацией на производство работ должны быть ознакомлены под подпись лица технического надзора угольного разреза и работники, ведущие установленные документацией работы.

Источник