Преимущества закрытого способа добычи угля

Самый эффективный способ добычи угля

Уголь – это полезное ископаемое и один из важнейших топливных ресурсов. Добывать его в промышленных масштабах начали еще в конце XIX века. В этой статье пойдет речь о главных местах и способах добычи угля в современном мире. Мы расскажем о том, какие страны являются лидерами по разработке этого ресурса. Помимо всего прочего, вы узнаете, какой способ добычи угля может считаться самым эффективным и дешевым.

Уголь и его добыча

Уголь – разновидность твердого топлива, органическое вещество, в основе которого лежит химический элемент углерод. Международное его название происходит от латинского слова carbo. Уголь считается первым видом ископаемого топлива, который был использован человеком разумным.

Уголь – это не что иное, как остатки богатой растительности, оставшейся от более древних геологических эпох. Со временем эти растительные массы опустились под землю на значительную глубину. Там они подверглись медленному разложению и метаморфизации под воздействием высоких температур и в условиях отсутствия кислорода.

В зависимости от содержания углерода выделяют три основных типа угля:

• Бурый уголь (содержание углерода не более 75 %).
• Каменный уголь (75–95 %).
• Антрацит (свыше 95 %).

Примерно с 60-х годов прошлого века наблюдается общемировая тенденция к снижению объемов добычи угля. Данный топливный ресурс постепенно вытеснили нефть и газ. Но когда цены на нефть на мировом рынке растут, то использование угля как энергоносителя также заметно возрастает.

Главные месторождения и способы добычи каменного угля

Крупнейшие угольные бассейны планеты:

• Тунгусский (Россия).
• Канско-Ачинский (Россия).
• Донбасс (Украина, Россия).
• Кузбасс (Россия).
• Иллинойский (США).
• Рурский (Германия).
• Верхнесилезский (Польша).
• Дамодарский (Индия).

Россия обладает колоссальными запасами каменного и бурого угля. Правда, довольно часто их пласты залегают в труднодоступных районах, что осложняет процесс освоения данного ресурса. Самыми перспективными угольными месторождениями в РФ являются Элегестское и Эльгинское. Для разработки обоих месторождений может быть применен карьерный способ добычи угля.

По состоянию на 2013 год первая десятка стран по добыче угля выглядит следующим образом:

1. Китай (3680 млн тонн в год).
2. США (893 млн тонн).
3. Индия (605 млн тонн).
4. Австралия (478 млн тонн).
5. Индонезия (421 млн тонн).
6. Россия (352 млн тонн).
7. ЮАР (257 млн тонн).
8. Германия (197 млн тонн).
9. Польша (143 млн тонн).
10. Казахстан (115 млн тонн).

Если говорить о России, то в последние годы объемы добычи каменного угля здесь возрастают. Так, в 2017 году из недр страны было извлечено, в общей сложности, около 410 миллионов тонн этого энергоресурса.

Уголь сегодня добывается тремя основными способами:

• открытым (карьерным);
• закрытым (шахтным);
• гидравлическим.

Далее мы рассмотрим особенности, преимущества и недостатки каждого из вышеперечисленных способов.

Открытый способ

• невысокая себестоимость;
• относительная безопасность труда;
• на добычу одной единицы топлива затрачивается сравнительно немного времени.

• уголь, добытый таким способом, содержит в себе большое количество различных примесей;
• открытый способ наносит гораздо больше вреда окружающей среде.

Открытый способ добычи угля представлен карьерами и разрезами, которые могут иметь разную глубину и площадь. Карьерная добыча предполагает использование тяжелой техники: бульдозеров, драглайнов, дробильных установок, водяных пушек, роторных экскаваторов. В России открытым способом добывается около 75 % всего угля.

Закрытый способ

• относительная эколоичность;
• более высокое качество добытого угля;

• высокая затратность;
• небезопасность работы;
• большая доля ручного тяжелого труда.

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

Гидравлический способ

Одна из главных опасностей в работе всех шахтеров – это вода, которая в любой момент может прорваться мощным потоком в шахтный ствол. Однако в 30-х годах ХХ века в СССР был разработан гидравлический метод добычи, который предполагал использование напора подземных вод для транспортировки добытого сырья на земную поверхность.

Сегодня гидравлическая добыча угля считается одним из самых перспективных и безопасных способов. Он значительно облегчает и без того трудный и опасный труд шахтеров. Согласно статистике, в современном мире добывается лишь 7,5 % угля при помощи гидравлического способа.

Какой способ добычи угля эффективнее?

Однозначного ответа на этот вопрос быть не может. Какой способ добычи угля стоит выбирать в каждой конкретной ситуации, будет зависеть от целого ряда факторов. Прежде всего, от глубины расположения пласта и его мощности (толщины).

Так, если угольный пласт находится на достаточно большой глубине, будет уместен шахтный способ его разработки. Если же полезное ископаемое залегает неглубоко и к тому же отличается большой мощностью, то целесообразнее будет использовать открытый способ добычи.

Если же говорить о финансовой стороне вопроса, то подземный способ добычи угля является более затратным в сравнении с карьерным.

Что такое «копанка»?

В наше время существует еще один, архаичный и довольно экзотический, способ добычи угля. Речь идет о так называемых копанках.

Копанка – это кустарное и, как правило, нелегальное предприятие по добыче угля. Чаще всего это небольшая шахта. Копанки распространены в тех районах, где промышленная разработка угольных пластов уже прекращена.

Копанки являются одним из символов современного Донбасса. Некоторые жители Донецкой и Луганской областей Украины умудряются извлекать уголь из земных недр прямо на своих приусадебных участках. Более-менее крупные копанки приносят своим хозяевам солидный «улов» – около 300 тонн твердого топлива в год.

Источник

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