Ugalj. Razvoj rudnika i bazena Kako se vadi kameni ugalj

Industrija rudarstva uglja je najveći segment industrije goriva. U cijelom svijetu premašuje sve druge po broju radnika i količini opreme.

Šta je industrija uglja

Industrija uglja uključuje vađenje uglja i njegovu naknadnu preradu. Radovi se izvode i na površini i pod zemljom.

Ako se ležišta nalaze na dubini ne većoj od 100 metara, radovi se izvode na način kamenoloma. Za razvoj ležišta na velikim dubinama koriste se rudnici.

Klasične metode vađenja uglja

Rad u rudnicima uglja i pod zemljom su glavne metode rudarenja. Većina radova u Rusiji i svijetu obavlja se na otvoren način. To je zbog finansijske koristi i velika brzina ekstrakcija.

Proces je sljedeći:

• Uz pomoć posebne opreme uklanja se gornji sloj zemlje koji pokriva naslage. Prije nekoliko godina dubina otvorenih radova bila je ograničena na 30 metara, najnoviju tehnologiju dozvoljeno da se poveća za 3 puta. Ako je gornji sloj mekan i mali, uklonite ga bagerom. Debeo i gust sloj zemlje je prethodno usitnjen.
• Naslage uglja se otkucavaju i uz pomoć posebne opreme odvoze preduzeću na dalju preradu.
• Radnici obnavljaju prirodno olakšanje kako bi izbjegli štetu okruženje.

Nedostatak ove metode je što naslage uglja, koje se nalaze na maloj dubini, sadrže nečistoće mulja i drugih stijena.

Ugalj vađen podzemnom metodom smatra se čistijim i kvalitetnijim.

Glavni zadatak ove metode je transport uglja iz velikih dubina na površinu. Za to se stvaraju prolazi: otvor (horizontalni) i okno (kosi ili vertikalni).

U tunelima se slojevi uglja seku specijalnim kombajnima i utovaruju na transporter koji ih podiže na površinu.

Podzemna metoda vam omogućava da izvučete veliku količinu minerala, ali ima značajne nedostatke: visoku cijenu i povećanu opasnost za radnike.

Nekonvencionalne metode eksploatacije uglja

Ove metode su efikasne, ali nemaju masovnu distribuciju - trenutno ne postoje tehnologije koje bi omogućile da se jasno uspostavi proces:

• Hidraulični. Vađenje se vrši u rudniku na velikim dubinama. Ugljeni sloj se drobi i pod jakim pritiskom vode izbacuje na površinu.
• Energija komprimovanog vazduha. Ona djeluje i destruktivno i sila dizanja, komprimirani zrak je pod jakim pritiskom.
• Vibracioni impuls. Formacije su uništene snažnim vibracijama koje proizvodi oprema.

Ove metode su korištene još u Sovjetskom Savezu, ali nisu postale popularne zbog potrebe za velikim finansijskim ulaganjima. Samo nekoliko kompanija koje se bave rudarstvom i dalje koriste nekonvencionalne metode.

Njihova glavna prednost je odsustvo radnika u potencijalno životno opasnim područjima.

Vodeće zemlje u eksploataciji uglja

Prema statistici svetske energetike, sastavljen je rejting zemalja koje zauzimaju vodeće pozicije u proizvodnji uglja u svetu:

1. Indija.
2. Australija.
3. Indonezija.
4. Rusija.
5. Njemačka.
6. Poljska.
7. Kazahstan.

Kina je dugi niz godina bila lider u proizvodnji uglja. U NRK se razvija samo 1/7 raspoloživih ležišta, to je zbog činjenice da se ugalj ne izvozi van zemlje, a raspoložive rezerve će trajati najmanje 70 godina.

Na teritoriji Sjedinjenih Država depoziti su ravnomjerno raspoređeni po cijeloj zemlji. Oni će zemlji obezbijediti svoje rezerve za najmanje 300 godina.

Ležišta uglja u Indiji su veoma bogata, ali se skoro sav iskopani ugalj koristi u energetskoj industriji, budući da su raspoložive rezerve veoma niske kvalitete. Unatoč činjenici da Indija zauzima jednu od vodećih pozicija, u ovoj zemlji napreduju zanatske metode vađenja uglja.

Australijske rezerve uglja trajat će oko 240 godina. Iskopani ugalj ima najvišu ocjenu kvaliteta, značajan dio je namijenjen izvozu.

U Indoneziji, nivo proizvodnje uglja raste svake godine. Prije nekoliko godina većina iskopanog se izvozila u druge zemlje, sada zemlja postepeno napušta upotrebu nafte, pa stoga raste potražnja za ugljem za domaću potrošnju.

Rusija posjeduje 1/3 svjetskih rezervi uglja, dok sve zemlje zemlje nisu istražene.

Njemačka, Poljska i Kazahstan postepeno smanjuju obim proizvodnje uglja zbog nekonkurentne cijene sirovina. Većina uglja je za domaću potrošnju.

Glavna mjesta vađenja uglja u Rusiji

Hajde da to shvatimo. Iskopavanje uglja u Rusiji se uglavnom odvija otvorenim kopom. Depoziti širom zemlje su neravnomjerno raspoređeni - većina ih se nalazi u istočnom regionu.

Najznačajnija nalazišta uglja u Rusiji su:

• Kuznjecko (Kuzbas). Smatra se najvećim ne samo u Rusiji, već iu cijelom svijetu, a nalazi se u zapadnom Sibiru. Ovdje se koksuje i bitumenski ugalj.
• Kansko-Achinskoe. Proizvodnja se odvija ovdje.Polje se nalazi duž Trans-Sibirske željeznice, zauzima dio teritorija Irkutske i Kemerovske oblasti, Krasnojarsk teritorija.
• Tunguski ugljeni basen. Predstavljen je mrkim i kamenim ugljem. Pokriva dio teritorije Republike Saha i Krasnojarsk teritorij.
• Pečorski ugljeni basen. Na ovom ležištu se vrši rudarstvo. Radovi se izvode u rudnicima, što omogućava vađenje visokokvalitetnog uglja. Nalazi se na teritoriji Republike Komi i Jamalo-Neneckog autonomnog okruga.
• Irkutsko-čeremhovski ugljeni bazen. Nalazi se na teritoriji Gornjeg Sajana. Snabdijeva ugalj samo obližnjim preduzećima i naseljima.

Danas se razvija još 5 polja koja mogu povećati godišnji obim proizvodnje uglja u Rusiji za 70 miliona tona.

Izgledi industrije uglja

Većina nalazišta uglja u svijetu je već istražena, sa ekonomskog stanovišta, najperspektivnija pripadaju 70 zemalja. Nivo proizvodnje uglja brzo raste: tehnologije se unapređuju, oprema se modernizuje. Ovo povećava profitabilnost industrije.

Ugalj je sedimentna stijena koja se formira u zemljinom sloju. Ugalj je odlično gorivo. Vjeruje se da je ovo najstarija vrsta goriva koju su koristili naši daleki preci.

Kako nastaje bitumenski ugalj

Za formiranje uglja potrebna je ogromna količina biljne materije. I bolje je ako se biljke nakupljaju na jednom mjestu i nemaju vremena da se potpuno raspadnu. Idealno mjesto za to su močvare. Voda u njima je siromašna kisikom, što ometa vitalnu aktivnost bakterija.

Vegetacija se nakuplja u močvarama. Nema vremena da potpuno istrune, stisnut je sljedećim naslagama tla. Tako se dobija treset - polazni materijal za ugalj. Sljedeći slojevi tla, takoreći, zatvaraju treset u zemlju. Kao rezultat toga, potpuno je lišen pristupa kisiku i vodi i pretvara se u sloj uglja. Ovaj proces je dugotrajan. Dakle, većina modernih rezervi uglja nastala je u paleozoičkoj eri, odnosno prije više od 300 miliona godina.

Karakteristike i vrste uglja

(Mrki ugalj)

Hemijski sastav uglja zavisi od njegove starosti.

Najmlađa vrsta je mrki ugalj. Leži na dubini od oko 1 km. U njemu još uvijek ima dosta vode - oko 43%. Sadrži veliku količinu isparljiva materija... Dobro se pali i gori, ali daje malo topline.

Ugalj je u ovoj klasifikaciji neka vrsta "srednjeg seljaka". Javlja se na dubinama do 3 km. Budući da je pritisak gornjih slojeva veći, sadržaj vode u uglju je manji - oko 12%, isparljivih tvari - do 32%, ali ugljika sadrži od 75% do 95%. Takođe je vrlo zapaljiv, ali bolje gori. A zbog male količine vlage daje više topline.

Antracit- starija rasa. Javlja se na dubini od oko 5 km. Ima više ugljika i praktički nema vlage. antracit - čvrsto gorivo, je slabo zapaljiv, ali je specifična toplina sagorijevanja najveća - do 7400 kcal / kg.

(Ugalj antracit)

Međutim, antracit nije završna faza u transformaciji organske materije. Kada je izložen težim uslovima, ugalj se pretvara u šantit. Na višim temperaturama dobija se grafit. A pod ultra visokim pritiskom, ugalj se pretvara u dijamant. Sve te tvari - od biljaka do dijamanata - napravljene su od ugljika, samo je molekularna struktura drugačija.

Pored glavnih "sastojaka", u sastav uglja često se uključuju i razne "kamene". To su nečistoće koje ne sagorevaju, već formiraju šljaku. Sumpor se također nalazi u uglju, a njegov sadržaj je određen mjestom nastanka uglja. Kada izgori, reaguje sa kiseonikom i formira sumpornu kiselinu. Što je manje nečistoća u sastavu uglja, to se vrednuje veća njegova kvaliteta.

Depozit uglja

Mjesto nastanka uglja naziva se ugljeni basen. U svijetu je poznato više od 3,6 hiljada ugljenih basena. Njihova površina zauzima oko 15% površine zemlje. Sjedinjene Države imaju najveći postotak svjetskih rezervi uglja sa 23%, a slijedi Rusija sa 13%. Kina zatvara prva tri sa 11%. Najveća nalazišta uglja na svijetu nalaze se u Sjedinjenim Državama. Riječ je o bazenu uglja Appalachian, čije rezerve premašuju 1.600 milijardi tona.

U Rusiji, najveći basen uglja je Kuznjeck, u regionu Kemerovo. Rezerve Kuzbasa iznose 640 milijardi tona.

Razvoj ležišta u Jakutiji (Elginskoe) i u Tyvi (Elegestskoe) obećava.

Rudnika uglja

Ovisno o dubini uglja, koristi se zatvorena ili otvorena metoda vađenja.

Zatvoreni ili podzemni način rudarenja. Za ovu metodu grade se rudnička okna i jame. Šahtovi se grade ako je dubina uglja 45 metara ili više. Od nje vodi horizontalni tunel - jabuka.

Postoje 2 zatvorena rudarska sistema: komorno-stubno rudarenje i dugovađenje. Prvi sistem je manje ekonomičan. Koristi se samo u slučajevima kada su pronađeni slojevi debeli. Drugi sistem je mnogo sigurniji i praktičniji. Omogućava vam da izvučete do 80% stijene i ravnomjerno isporučite ugalj na površinu.

Otvorena metoda se koristi kada je ugalj plitak. Za početak se vrši analiza tvrdoće tla, utvrđuje se stupanj istrošenosti tla i slojevitost pokrivnog sloja. Ako je tlo iznad ugljenih slojeva mekano, dovoljna je upotreba buldožera i strugača. Ako je gornji sloj debeo, onda se dovoze bageri i draglajni. Debeo sloj tvrdog kamena iznad uglja je dignut u vazduh.

Primjena kamenog uglja

Područje upotrebe uglja je jednostavno ogromno.

Iz uglja se kopaju sumpor, vanadijum, germanijum, cink, olovo.

Sam ugalj je odlično gorivo.

Koristi se u metalurgiji za topljenje gvožđa, u proizvodnji livenog gvožđa, čelika.

Pepeo dobijen sagorevanjem uglja koristi se u proizvodnji građevinskog materijala.

Nakon posebnog tretmana uglja dobijaju se benzol i ksilen koji se koriste u proizvodnji lakova, boja, rastvarača i linoleuma.

Ukapljivanjem uglja dobija se prvoklasno tečno gorivo.

Ugalj je sirovina za proizvodnju grafita. Kao i naftalin i niz drugih aromatičnih jedinjenja.

Kao rezultat hemijske obrade uglja danas se dobija preko 400 vrsta industrijskih proizvoda.

Ugalj je jedan od najpoznatijih izvora goriva. Stari Grci su prvi saznali za zapaljiva svojstva ovog minerala. Kako se eksploatacija uglja odvija u modernom svijetu? Koje zemlje su vodeće u njegovoj proizvodnji? I kakvi su izgledi industrija uglja uskoro?

Šta je ugalj i kako se koristi?

Ugalj je čvrst i zapaljiv mineral, tamno siva ili crna stijena s blagim metalnim sjajem. "Ova supstanca se rasplamsava i gori kao ugalj" - ovako je Teofrast iz Eresa, Aristotelov učenik, opisao rasu. Stari Rimljani su aktivno koristili ugalj za grijanje svojih domova. A Kinezi su u 1. veku pre nove ere naučili da od nje prave kokain.

Kako je nastao ugalj? U drevnim geološkim razdobljima, velike površine zemljine površine bile su prekrivene gustim šumama. Vremenom se klima menjala i sva ta drvna masa je zatrpana pod gustinom zemlje. U uslovima visoke temperature i pritiska, mrtva vegetacija se prvo pretvorila u treset, a zatim u treset ugalj... Tako su pod zemljom nastali moćni slojevi bogati ugljikom. Ugalj se najaktivnije formirao u periodu karbona, perma i jure.

Ugalj se koristi kao energent. Na ovom resursu radi većina termoelektrana. U 18.-19. vijeku aktivno vađenje uglja postalo je jedan od odlučujućih faktora industrijske revolucije koja se dogodila u Evropi. Danas se ugalj široko koristi u crnoj metalurgiji, kao i u proizvodnji tzv. tečno gorivo(ukapljivanjem).

Na osnovu količine ugljika u sastavu stijene, razlikuju se tri glavne vrste uglja:

• mrki ugalj (65-75% ugljenika);
• kameni ugalj (75-95%);
• antracit (preko 95%).

Rudnika uglja

Danas ukupna količina industrijskih rezervi uglja na našoj planeti dostiže jedan bilion tona. Tako će ovaj izvor goriva biti dovoljan čovječanstvu još mnogo godina (za razliku od iste nafte ili prirodnog plina).

Vađenje uglja se odvija na dva načina:

• otvoren;
• zatvoreno.

Prva metoda uključuje vađenje kamena iz utrobe zemlje u otvorenim kopovima (rudnicima uglja), a druga - u zatvorenim rudnicima. Dubina potonjeg varira od nekoliko stotina metara do jednog i pol kilometra. Svaka od ovih metoda vađenja uglja ima i prednosti i nedostatke. dakle, otvoreni put mnogo jeftinije i sigurnije nego pod zemljom. S druge strane, rudnici nanose mnogo manje štete okolišu i prirodnim krajolicima od kamenoloma.

Treba napomenuti da tehnologije eksploatacije uglja ne stoje na jednom mjestu. Ako su se prije stotinjak godina koristila primitivna kola, pijuke i lopate za otkopavanje ugljenih slojeva, sada se u iste svrhe koriste najnovije tehničke mašine i oprema (čekići, kombajni, puževi itd.). Osim toga, razvijen je i u potpunosti poboljšan novi način izvlačenje - hidraulično. Njegova suština je sljedeća: snažan mlaz vode drobi sloj uglja i nosi ga u posebnu komoru. Odatle se kamen direktno dostavlja u fabriku na dalje obogaćivanje i preradu.

Geografija svjetskog rudarstva uglja

Ležišta uglja su manje-više ravnomjerno raspoređena u svijetu. Naslage ovog resursa prisutne su na svim kontinentima planete. Ipak, oko 80% svih depozita nalazi se u Sjevernoj Americi i post-sovjetskim zemljama. Istovremeno, jedna šestina svjetskih rezervi uglja nalazi se u podzemlju Rusije.

Najveći ugljeni baseni planete su Pensilvanija i Apalači (SAD), Henshuisky i Fushunsky (Kina), Karaganda (Kazahstan), Donjeck (Ukrajina), Gornjošlezijski (Poljska), Ruhr (Njemačka).

Od 2014. godine, prvih pet vodećih zemalja u proizvodnji uglja u svijetu su sljedeće (procenat globalne proizvodnje uglja prikazan je u zagradama):

1. Kina (46%).
2. SAD (11%).
3. Indija (7,6%).
4. Australija (6,0%).
5. Indonezija (5,3%).

Problemi i izgledi industrije uglja

Glavni problem rudarske industrije je, naravno, ekološke prirode. Fosilni ugalj sadrži živu, kadmijum i druge teški metali... Kada se kamen vadi iz zemlje, sve to dospeva u zemlju, atmosferski vazduh, površinske i podzemne vode.

Pored štete po životnu sredinu, industrija uglja je povezana i sa ogromnim rizicima po život i zdravlje ljudi. Prije svega, ovo se odnosi na rudare. Prekomjerna prašina u zraku u zatvorenim rudnicima može dovesti do ozbiljnih bolesti kao što su silikoza ili pneumokonioza. Ne treba zaboraviti na veliki broj tragedija koje godišnje odnesu živote stotina radnika uglja širom svijeta.

Ali, uprkos svim problemima i opasnostima, malo je vjerovatno da će čovječanstvo moći napustiti ovaj izvor goriva u bliskoj budućnosti. Pogotovo u pozadini naglog pada rezervi nafte i plina u svijetu. Danas u rudarskoj industriji preovladava tendencija rasta proizvodnje antracita. U nekim zemljama (posebno u Rusiji, Turskoj, Rumuniji) obim proizvodnje mrkog uglja raste.

Vađenje uglja u Rusiji

Rusiju je prvi upoznao s ovim mineralom Petar Veliki. Dok se odmarao na obalama reke Kalmius, caru je pokazan komad crne stene koja je divno gorela. "Ako ne za nas, onda će ovaj mineral biti koristan našim potomcima", pravedno je sažeo suveren. Formiranje ruske industrije uglja dogodilo se u prvoj polovini 19. veka.

Danas je obim proizvodnje uglja u Rusiji preko 300 miliona tona godišnje. Generalno, dubine zemlje sadrže oko 5% ukupnih svjetskih rezervi ovog energenta. Najveći ugljeni baseni u Rusiji su Kansko-Ačinski, Pečorski, Tunguski i Kuzbas. Preko 90% svih polja u zemlji nalazi se u Sibiru.

Uprkos činjenici da se danas sve intenzivnije koriste alternativni izvori energije, vađenje uglja je aktuelna sfera industrije. Jedno od najvažnijih područja primjene ove vrste goriva je rad elektrana. Ležišta uglja nalaze se u raznim zemljama svijeta, a aktivno ih je 50.

Svjetska nalazišta uglja

Najveće količine uglja se kopaju u Sjedinjenim Državama iz ležišta u Kentakiju i Pensilvaniji, Ilinoisu i Alabami, Koloradu, Vajomingu i Teksasu. Ovdje se kopa bitumenski i mrki ugalj, kao i antracit. Rusija je drugi najveći proizvođač ovih minerala.

Kina je na trećem mjestu po proizvodnji uglja. Najveća kineska ležišta nalaze se u basenu uglja Shanxing, u Velikoj kineskoj ravnici, Datongu, Jangceu i dr. Mnogo uglja se kopa i u Australiji - u državama Queensland i New South Wales, u blizini grada Newcastle. Indija je glavni proizvođač uglja, a nalazišta se nalaze na sjeveroistoku zemlje.

Nalazišta Sar i Saksonija, Rajna-Vestfalija i Brandenburg u Njemačkoj proizvode kameni i mrki ugalj više od 150 godina. U Ukrajini postoje tri ugljena basena: Dnjepar, Donjeck, Lvov-Volynsk. Ovdje se kopaju antracit, gasni i koksni ugalj. Prilično velika ležišta uglja nalaze se u Kanadi i Uzbekistanu, Kolumbiji i Turskoj, Sjevernoj Koreji i Tajlandu, Kazahstanu i Poljskoj, Češkoj Republici i Južnoj Africi.

Nalazišta uglja u Rusiji

Trećina svjetskih rezervi uglja nalazi se u Ruska Federacija... Najveći broj ležišta nalazi se u istočnom dijelu zemlje, u Sibiru. Najveća ruska ležišta uglja su:

• Kuznjecko - značajan deo basena leži u Kemerovskoj oblasti, gde se kopa oko 80% koksnog uglja i 56% bitumenskog uglja;
• Kansko-Ačinski basen - iskopava se 12% mrkog uglja;
• Tunguski basen - nalazi se u dijelu istočnog Sibira, eksploatiraju se antracit, mrki i kameni ugalj;
• Pečorski basen je bogat koksnim ugljem;
• Irkutsko-čeremhovski basen je izvor uglja za preduzeća Irkutska.

Vađenje uglja danas je veoma perspektivna grana privrede. Stručnjaci tvrde da čovječanstvo preintenzivno troši ugalj, pa postoji opasnost da uskoro budu potrošene svjetske rezerve, ali u nekim zemljama postoje značajne rezerve ovog minerala. Njegova potrošnja ovisi o područjima primjene, a ako smanjite potrošnju uglja, trajat će duže vrijeme.