Ugljen. Razvoj rudnika i bazena Kako se vadi kameni ugljen

Industrija vađenja ugljena najveći je segment industrije goriva. U cijelom svijetu po broju radnika i količini opreme nadmašuje bilo koju drugu.

Što je industrija ugljena

Industrija vađenja ugljena uključuje vađenje ugljena 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 ugljena

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

Proces je sljedeći:

• Uz pomoć posebne opreme uklanja se gornji sloj zemlje koji pokriva naslage. Prije nekoliko godina dubina otvorenog rada bila je ograničena na 30 metara, najnoviju tehnologiju dopušteno povećati za 3 puta. Ako je gornji sloj mekan i mali, uklonite ga bagerom. Debeo i gust sloj zemlje prethodno je zdrobljen.
• Naslage ugljena se otkucavaju i uz pomoć posebne opreme odvoze u poduzeće na daljnju obradu.
• Radnici obnavljaju prirodno olakšanje kako bi izbjegli štetu okoliš.

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

Ugljen vađen podzemnom metodom smatra se čišćim i kvalitetnijim.

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

U tunelima se slojevi ugljena režu specijalnim kombajnima i utovaruju na transporter koji ih podiže na površinu.

Podzemna metoda omogućuje vađenje velike količine minerala, ali ima značajne nedostatke: visoku cijenu i povećanu opasnost za radnike.

Nekonvencionalne metode vađenja ugljena

Ove metode su učinkovite, ali nemaju masovnu distribuciju - u ovom trenutku 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 isporučuje na površinu.
• Energija komprimiranog zraka. Ona djeluje i destruktivno i sila dizanja, komprimirani zrak je pod jakim pritiskom.
• Vibracijski impuls. Formacije su uništene snažnim vibracijama koje proizvodi oprema.

Ove metode korištene su još u Sovjetskom Savezu, ali nisu postale popularne zbog potrebe za velikim financijskim ulaganjima. Samo nekoliko tvrtki za rudarenje ugljena nastavlja koristiti nekonvencionalne metode.

Njihova glavna prednost je nepostojanje radnika u područjima potencijalno opasnim po život.

Vodeće zemlje u eksploataciji ugljena

Prema statistici svjetske energetike, sastavljena je ocjena zemalja koje zauzimaju vodeće pozicije u proizvodnji ugljena u svijetu:

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

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

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

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

Australske rezerve ugljena trajat će oko 240 godina. Iskopani ugljen ima najvišu ocjenu kvalitete, značajan dio je namijenjen izvozu.

U Indoneziji, razina proizvodnje ugljena raste svake godine. Prije nekoliko godina većina iskopanog izvoza se u druge zemlje, sada zemlja postupno napušta korištenje nafte, pa stoga raste potražnja za ugljenom za domaću potrošnju.

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

Njemačka, Poljska i Kazahstan postupno smanjuju obujam proizvodnje ugljena zbog nekonkurentne cijene sirovina. Većina ugljena je za domaću potrošnju.

Glavna mjesta vađenja ugljena u Rusiji

Idemo to shvatiti. Vađenje ugljena u Rusiji se uglavnom odvija otvorenim kopom. Depoziti diljem zemlje neravnomjerno su raspršeni - većina ih se nalazi u istočnoj regiji.

Najznačajnija ležišta ugljena u Rusiji su:

• Kuznetskoe (Kuzbass). Smatra se najvećim ne samo u Rusiji, već iu cijelom svijetu, a nalazi se u zapadnom Sibiru. Ovdje se koksiraju i bitumenski ugljen.
• Kansko-Ačinskoe. Ovdje se vrši proizvodnja.Polje se nalazi uz Trans-Sibirsku željeznicu, zauzima dio teritorija Irkutske i Kemerovske regije, Krasnojarski teritorij.
• Tunguski ugljeni bazen. Predstavljen je mrkim i kamenim ugljenom. Pokriva dio teritorija Republike Saha i Krasnojarskog teritorija.
• Pečorski ugljeni bazen. Na ovom ležištu se vrši rudarenje. Radovi se izvode u rudnicima, što omogućuje vađenje visokokvalitetnog ugljena. Smješten na teritoriji Republike Komi i Yamalo-Nenetskog autonomnog okruga.
• Irkutsk-Cheremkhovsky ugljeni bazen. Nalazi se na teritoriju Gornjeg Sayana. Opskrbljuje ugljen samo obližnjim poduzećima i naseljima.

Danas se razvija još 5 polja koja mogu povećati godišnji obujam proizvodnje ugljena u Rusiji za 70 milijuna tona.

Izgledi industrije ugljena

Većina nalazišta ugljena u svijetu već je istražena, s ekonomskog stajališta, najperspektivnija pripadaju 70 zemalja. Razina proizvodnje ugljena brzo raste: tehnologije se poboljšavaju, oprema se modernizira. To povećava profitabilnost industrije.

Ugljen je sedimentna stijena koja nastaje u zemljinom sloju. Ugljen je izvrsno gorivo. Vjeruje se da je ovo najstarija vrsta goriva koju su koristili naši daleki preci.

Kako nastaje bitumenski ugljen

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

U močvarama se nakuplja vegetacija. Nema vremena da potpuno istrune, stisnut je sljedećim naslagama tla. Tako se dobiva treset – polazni materijal za ugljen. Sljedeći slojevi tla, takoreći, zatvaraju treset u tlu. Kao rezultat toga, potpuno je lišen pristupa kisiku i vodi i pretvara se u sloj ugljena. Ovaj proces je dugotrajan. Dakle, većina modernih rezervi ugljena nastala je u paleozoičkoj eri, odnosno prije više od 300 milijuna godina.

Karakteristike i vrste ugljena

(Mrki ugljen)

Kemijski sastav ugljena ovisi o njegovoj starosti.

Najmlađa vrsta je mrki ugljen. Leži na dubini od oko 1 km. U njemu ima još dosta vode – oko 43%. Sadrži veliku količinu hlapljiva tvar... Dobro se pali i gori, ali daje malo topline.

Ugljen je u ovoj klasifikaciji svojevrsni "srednji seljak". Javlja se na dubinama do 3 km. Budući da je pritisak gornjih slojeva veći, sadržaj vode u ugljenu je manji - oko 12%, hlapljivih tvari - do 32%, ali ugljika sadrži od 75% do 95%. Također je vrlo zapaljiv, ali bolje gori. A zbog male količine vlage daje više topline.

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

(Ugljen antracit)

Međutim, antracit nije završna faza u transformaciji organske tvari. Kada je izložen težim uvjetima, ugljen se pretvara u šantit. Pri višim temperaturama dobiva se grafit. A pod ultravisokim pritiskom, ugljen se pretvara u dijamant. Sve te tvari - od biljaka do dijamanata - napravljene su od ugljika, samo je molekularna struktura drugačija.

Uz glavne „sastojke“, u sastav ugljena često se uključuju i razne „kamene“. To su nečistoće koje ne izgaraju, već stvaraju trosku. Sumpor se također nalazi u ugljenu, a njegov sadržaj je određen mjestom nastanka ugljena. Kada izgori, reagira s kisikom da nastane sumporna kiselina. Što je manje nečistoća u sastavu ugljena, to je njegova ocjena veća.

Ležište ugljena

Mjesto nastanka ugljena naziva se ugljeni bazen. U svijetu je poznato više od 3,6 tisuća ugljenih bazena. Njihova površina zauzima oko 15% površine zemlje. Sjedinjene Države imaju najveći postotak svjetskih rezervi ugljena s 23%, a slijedi Rusija s 13%. Kina zatvara prva tri s 11%. Najveća nalazišta ugljena na svijetu nalaze se u Sjedinjenim Državama. Riječ je o bazenu ugljena Appalachian, čije rezerve prelaze 1600 milijardi tona.

U Rusiji je najveći bazen s ugljenom Kuznjeck, u regiji Kemerovo. Rezerve Kuzbasa iznose 640 milijardi tona.

Obećavajući je razvoj ležišta u Jakutiji (Elginskoe) i u Tyvi (Elegestskoe).

Rudarenje ugljena

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

Zatvorena ili podzemna metoda rudarenja. Za ovu metodu izgrađuju se rudnička okna i otvore. Šahtovi se grade ako je dubina ugljena 45 metara ili više. Od njega vodi horizontalni tunel - aditi.

Postoje 2 zatvorena rudarska sustava: rudarenje s komorama i stupovima i rudarenje uzdužnim zidom. Prvi sustav je manje ekonomičan. Koristi se samo u slučajevima kada su pronađeni slojevi debeli. Drugi sustav je mnogo sigurniji i praktičniji. Omogućuje izdvajanje do 80% stijene i ravnomjerno isporuku ugljena na površinu.

Otvorena metoda se koristi kada je ugljen plitak. Za početak se provodi analiza tvrdoće tla, utvrđuje se stupanj istrošenosti tla i slojevitost pokrovnog sloja. Ako je tlo iznad ugljenih slojeva mekano, dovoljna je upotreba buldožera i strugača. Ako je gornji sloj debeo, onda se dovoze bageri i dragline. Debeli sloj tvrde stijene iznad ugljena dignut je u zrak.

Primjena kamenog ugljena

Područje upotrebe ugljena jednostavno je ogromno.

Iz ugljena se kopaju sumpor, vanadij, germanij, cink, olovo.

Sam ugljen je izvrsno gorivo.

Koristi se u metalurgiji za taljenje željeza, u proizvodnji lijevanog željeza, čelika.

Pepeo dobiven nakon spaljivanja ugljena koristi se u proizvodnji građevinskog materijala.

Nakon posebne obrade ugljena dobivaju se benzol i ksilen koji se koriste u proizvodnji lakova, boja, otapala i linoleuma.

Ukapljivanjem ugljena dobiva se prvorazredno tekuće gorivo.

Ugljen je sirovina za proizvodnju grafita. Kao i naftalin i niz drugih aromatskih spojeva.

Kao rezultat kemijske obrade ugljena danas se dobiva preko 400 vrsta industrijskih proizvoda.

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

Što je ugljen i kako se koristi?

Ugljen je čvrst i zapaljiv mineral, tamno siva ili crna stijena s blagim metalnim sjajem. "Ova tvar se rasplamsava i gori poput ugljena" - tako je pasminu opisao Teofrast iz Eresa, Aristotelov učenik. Stari Rimljani aktivno su koristili ugljen za grijanje svojih domova. A Kinezi su, u 1. stoljeću prije Krista, naučili kako napraviti kokain od nje.

Kako je nastao ugljen? U drevnim geološkim razdobljima velika područja zemljine površine bila su prekrivena gustim šumama. Vremenom se klima promijenila, a sva je ta drvna masa zatrpana pod debljinom zemlje. U uvjetima visoka temperatura i pritiska, mrtva vegetacija se prvo pretvorila u treset, a zatim u ugljen... Tako su pod zemljom nastali moćni slojevi bogati ugljikom. Ugljen se najaktivnije formirao u razdoblju karbona, perma i jure.

Ugljen se koristi kao energent. Na tom resursu radi većina termoelektrana. U 18.-19. stoljeću aktivno vađenje ugljena postalo je jedan od odlučujućih čimbenika industrijske revolucije koja se dogodila u Europi. Ugalj danas ima široku primjenu u crnoj metalurgiji, kao i u proizvodnji tzv. tekuće gorivo(ukapljivanjem).

Na temelju količine ugljika u sastavu stijene, postoje tri glavne vrste ugljena:

• smeđi ugljen (65-75% ugljika);
• kameni ugljen (75-95%);
• antracit (preko 95%).

Rudarenje ugljena

Danas ukupni volumen industrijskih rezervi ugljena na našem planetu doseže jedan bilijun tona. Tako će ovaj izvor goriva biti dovoljan čovječanstvu još mnogo godina (za razliku od iste nafte ili prirodnog plina).

Vađenje ugljena se odvija na dva načina:

• otvorena;
• zatvoreno.

Prva metoda uključuje vađenje stijene iz utrobe zemlje u otvorenim jamama (rudnicima ugljena), a druga - u zatvorenim rudnicima. Dubina potonjeg varira od nekoliko stotina metara do jednog i pol kilometra. Svaka od ovih metoda vađenja ugljena ima i prednosti i nedostatke. Tako, 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 vađenja ugljena ne stoje na jednom mjestu. Ako su se prije stotinjak godina koristila primitivna kolica, pijuke i lopate za otkopavanje ugljenih slojeva, sada se u iste svrhe koriste najnoviji tehnički strojevi i oprema (čekići, kombajni, puževi itd.). Osim toga, razvijen je i u potpunosti poboljšan novi put izvlačenje - hidraulično. Njegova je bit sljedeća: snažan mlaz vode drobi sloj ugljena i nosi ga u posebnu komoru. Odatle se stijena dostavlja izravno u tvornicu na daljnje obogaćivanje i preradu.

Geografija svjetskog rudarstva ugljena

Ležišta ugljena raspoređena su više-manje ravnomjerno 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. Istodobno, jedna šestina svjetskih rezervi ugljena nalazi se u podzemlju Rusije.

Najveći bazeni ugljena na planeti su Pennsylvania i Appalachian (SAD), Henshuisky i Fushunsky (Kina), Karaganda (Kazahstan), Donjeck (Ukrajina), Gornjošleski (Poljska), Ruhr (Njemačka).

Od 2014. godine, prvih pet vodećih zemalja u proizvodnji ugljena u svijetu su sljedeći (postotak globalne proizvodnje ugljena 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 ugljena

Glavni problem rudarske industrije je, naravno, ekološke prirode. Fosilni ugljen sadrži živu, kadmij i druge teški metali... Kada se stijena vadi iz zemlje, sve to dospijeva u tlo, atmosferski zrak, površinske i podzemne vode.

Osim štete po okoliš, industrija ugljena je povezana i s ogromnim rizicima za život i zdravlje ljudi. Prije svega, to 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 na ugljen širom svijeta.

No, unatoč svim problemima i opasnostima, malo je vjerojatno da će čovječanstvo u bliskoj budućnosti moći napustiti ovaj izvor goriva. Pogotovo u pozadini naglog pada rezervi nafte i plina u svijetu. Danas u rudarskoj industriji prevladava tendencija rasta proizvodnje antracita. U nekim zemljama (osobito u Rusiji, Turskoj, Rumunjskoj) raste količina proizvodnje mrkog ugljena.

Rudarstvo uglja u Rusiji

Rusiju je prvi upoznao s ovim mineralom Petar Veliki. Dok se odmarao na obalama rijeke Kalmius, caru je pokazan komad crne stijene koja je lijepo gorjela. "Ako ne za nas, onda će ovaj mineral biti koristan našim potomcima", pravedno je sažeo suveren. Formiranje ruske industrije ugljena dogodilo se u prvoj polovici 19. stoljeća.

Danas je obujam proizvodnje ugljena u Rusiji preko 300 milijuna tona godišnje. Općenito, dubine zemlje sadrže oko 5% ukupnih svjetskih rezervi ovog izvora goriva. Najveći bazeni ugljena u Rusiji su Kansko-Ačinski, Pečorski, Tunguski i Kuzbas. Preko 90% svih polja u zemlji nalazi se u Sibiru.

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

Svjetska ležišta ugljena

Najveće količine ugljena kopaju se u Sjedinjenim Državama iz ležišta u Kentuckyju i Pennsylvaniji, Illinoisu i Alabami, Coloradu, Wyomingu i Teksasu. Ovdje se kopa bitumenski i mrki ugljen, kao i antracit. Rusija je drugi najveći proizvođač ovih minerala.

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

Sar i Saska, Rajna-Vestfalija i Brandenburg u Njemačkoj proizvode kameni i mrki ugljen više od 150 godina. U Ukrajini postoje tri ugljena bazena: Dnjepar, Donjeck, Lvov-Volynsk. Ovdje se kopa antracit, plinski i koksni ugljen. Prilično velika ležišta ugljena nalaze se u Kanadi i Uzbekistanu, Kolumbiji i Turskoj, Sjevernoj Koreji i Tajlandu, Kazahstanu i Poljskoj, Češkoj i Južnoj Africi.

Nalazišta ugljena u Rusiji

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

• Kuznetskoye - značajan dio bazena leži u regiji Kemerovo, gdje se kopa oko 80% koksnog ugljena i 56% bitumenskog ugljena;
• Kansk-Achinsk bazen - vadi se 12% mrkog ugljena;
• Tunguska kotlina - nalazi se u dijelu istočnog Sibira, kopa se antracit, mrki i kameni ugljen;
• Basen Pechora bogat je koksnim ugljenom;
• Irkutsk-Cheremkhovsky bazen je izvor ugljena za poduzeća Irkutska.

Rudarstvo je danas vrlo perspektivna grana gospodarstva. Stručnjaci tvrde da čovječanstvo preintenzivno troši ugljen, pa postoji opasnost da bi se svjetske rezerve uskoro mogle potrošiti, no u nekim zemljama postoje značajne rezerve ovog minerala. Njegova potrošnja ovisi o područjima primjene, a ako smanjite potrošnju ugljena, trajat će dulje vrijeme.