Cărbune. Dezvoltarea minelor și bazinelor de cărbune Cum se extrage cărbunele

Industria cărbunelui este cel mai mare segment al industriei combustibililor. La nivel mondial, depășește numărul pe oricare altul în ceea ce privește numărul de muncitori și cantitatea de echipamente.

Ce este industria cărbunelui

Industria cărbunelui implică extracția cărbunelui și prelucrarea ulterioară a acestuia. Lucrările se desfășoară atât la suprafață, cât și în subteran.

În cazul în care depozitele sunt situate la o adâncime de cel mult 100 de metri, lucrarea se efectuează în carieră. Minele sunt folosite pentru a dezvolta zăcăminte la adâncimi mari.

Metode clasice de extragere a cărbunelui

Lucrul în minele de cărbune și subteran sunt principalele metode de exploatare. Majoritatea lucrărilor din Rusia și din lume se desfășoară într-un mod deschis. Acest lucru se datorează câștigului financiar și viteza mare minerit.

Procesul este după cum urmează:

• Cu ajutorul unor echipamente speciale, stratul superior al pământului care acoperă depozitul este îndepărtat. În urmă cu câțiva ani, adâncimea lucrărilor deschise era limitată la 30 de metri, cea mai recentă tehnologie lăsat să-l crească de 3 ori. Dacă stratul superior este moale și mic, acesta este îndepărtat cu un excavator. Un strat gros și dens de pământ este pre-zdrobit.
• Zăcămintele de cărbune sunt îndepărtate și îndepărtate cu ajutorul echipamentelor speciale întreprinderii pentru prelucrare ulterioară.
• Lucrătorii restaurează relieful natural pentru a evita deteriorarea mediu inconjurator.

Dezavantajul acestei metode este că depozitele de cărbune situate la o adâncime mică conțin impurități de murdărie și alte roci.

Cărbunele extras subteran este considerat mai curat și de mai bună calitate.

Sarcina principală a acestei metode este de a transporta cărbunele de la adâncimi mari la suprafață. Pentru aceasta se creează pasaje: un adit (orizontal) și un arbore (înclinat sau vertical).

În tuneluri, straturile de cărbune sunt tăiate cu combine speciale și încărcate pe un transportor care le ridică la suprafață.

Metoda subterană vă permite să extrageți o cantitate mare de minerale, dar are dezavantaje semnificative: costuri ridicate și pericol crescut pentru muncitori.

Metode neconvenționale de extragere a cărbunelui

Aceste metode sunt eficiente, dar nu au distribuție în masă - în prezent nu există tehnologii care să vă permită să stabiliți clar procesul:

• Hidraulic. Exploatarea se desfășoară într-o mină la adâncimi mari. Stratul de cărbune este zdrobit și adus la suprafață sub presiune puternică a apei.
• Energia aerului comprimat. Este atât distructiv cât și forta de ridicare aerul comprimat este sub presiune puternică.
• Vibroimpuls. Formațiunile sunt distruse sub influența vibrațiilor puternice generate de echipament.

Aceste metode au fost folosite în Uniunea Sovietică, dar nu au devenit populare din cauza necesității unor investiții financiare mari. Doar câteva companii miniere de cărbune continuă să folosească metode neconvenționale.

Principalul lor avantaj este absența lucrătorilor în zonele care pot pune viața în pericol.

Țări lider în minerit de cărbune

Conform statisticilor energiei mondiale, a fost întocmit un clasament al țărilor care ocupă poziții de lider în producția de cărbune în lume:

1. India.
2. Australia.
3. Indonezia.
4. Rusia.
5. Germania.
6. Polonia.
7. Kazahstan.

De mulți ani, China a fost lider în ceea ce privește producția de cărbune. În China, doar 1/7 din zăcămintele disponibile sunt în curs de dezvoltare, asta din cauza faptului că cărbunele nu este exportat în afara țării, iar rezervele existente vor dura cel puțin 70 de ani.

Pe teritoriul Statelor Unite, zăcămintele sunt împrăștiate uniform în toată țara. Ei vor oferi țării rezervele lor pentru cel puțin 300 de ani.

Zăcămintele de cărbune din India sunt foarte bogate, dar aproape tot cărbunele produs este folosit în industria energetică, deoarece rezervele disponibile sunt de foarte slabă calitate. În ciuda faptului că India ocupă una dintre pozițiile de lider, metodele artizanale de extragere a cărbunelui progresează în această țară.

Rezervele de cărbune ale Australiei vor dura aproximativ 240 de ani. Cărbunele extras are cel mai înalt rating de calitate, o parte semnificativă este destinată exportului.

În Indonezia, nivelul producției de cărbune crește în fiecare an. În urmă cu câțiva ani, cea mai mare parte din produs a fost exportat în alte țări, acum țara abandonează treptat utilizarea petrolului, în legătură cu care cererea de cărbune pentru consumul intern este în creștere.

Rusia are 1/3 din rezervele mondiale de cărbune, în timp ce nu toate terenurile țării au fost încă explorate.

Germania, Polonia și Kazahstan reduc treptat producția de cărbune din cauza costului necompetitiv al materiilor prime. Majoritatea cărbunelui este destinat consumului intern.

Principalele locuri de extracție a cărbunelui din Rusia

Să ne dăm seama. Exploatarea cărbunelui în Rusia se desfășoară în principal prin minerit în cară deschisă. Depozitele din toată țara sunt împrăștiate inegal - cele mai multe dintre ele sunt situate în regiunea de est.

Cele mai importante zăcăminte de cărbune din Rusia sunt:

• Kuznețk (Kuzbass). Este considerat cel mai mare nu numai din Rusia, ci și din întreaga lume, situat în Siberia de Vest. Aici se extrage cocsificare și cărbune.
• Kansko-Achinsk. Producția se desfășoară aici Câmpul este situat de-a lungul căii ferate transsiberiene, ocupând o parte din teritoriile regiunilor Irkutsk și Kemerovo, Teritoriul Krasnoyarsk.
• Bazinul cărbunelui Tunguska. Reprezentat de cărbune maro și tare. Acesta acoperă o parte a teritoriului Republicii Sakha și Teritoriul Krasnoyarsk.
• Bazinul carbonifer Pechora. Mineritul se desfășoară în acest depozit Lucrările se desfășoară în mine, ceea ce face posibilă extragerea cărbunelui de înaltă calitate. Este situat pe teritoriile Republicii Komi și a regiunii autonome Yamalo-Nenets.
• Bazinul de cărbune Irkutsk-Cheremkhovo. Este situat pe teritoriul Sayanului Superior. Furnizează cărbune numai întreprinderilor și așezărilor din apropiere.

Până în prezent, se dezvoltă încă cinci zăcăminte care pot crește volumul anual de producție de cărbune din Rusia cu 70 de milioane de tone.

Perspective pentru industria cărbunelui

Majoritatea zăcămintelor de cărbune din lume au fost deja explorate, din punct de vedere economic, cele mai promițătoare aparținând a 70 de țări. Nivelul producției de cărbune crește rapid: tehnologiile sunt îmbunătățite, echipamentele sunt modernizate. Acest lucru crește profitabilitatea industriei.

Cărbunele este o rocă sedimentară care se formează în cusătura pământului. Cărbunele este un combustibil excelent. Se crede că acesta este cel mai vechi tip de combustibil folosit de strămoșii noștri îndepărtați.

Cum se formează cărbunele

Pentru formarea cărbunelui este nevoie de o cantitate imensă de materie vegetală. Și este mai bine dacă plantele se acumulează într-un singur loc și nu au timp să se descompună complet. Locul ideal pentru asta sunt mlaștinile. Apa din ele este săracă în oxigen, ceea ce împiedică activitatea vitală a bacteriilor.

Masa de vegetație se acumulează în mlaștini. Neavând timp să putrezească complet, este comprimat de următoarele depuneri de sol. Așa se obține turba - materialul sursă pentru cărbune. Următoarele straturi de sol, parcă, sigilează turba în pământ. Ca urmare, este complet lipsit de acces la oxigen și apă și se transformă într-un strat de cărbune. Acest proces este lung. Deci, majoritatea rezervelor moderne de cărbune s-au format în epoca paleozoică, adică cu peste 300 de milioane de ani în urmă.

Caracteristici și tipuri de cărbune

(Cărbune brun)

Compoziția chimică a cărbunelui depinde de vârsta acestuia.

Cea mai tânără specie este cărbunele brun. Se află la o adâncime de aproximativ 1 km. Există încă multă apă în el - aproximativ 43%. Conține o cantitate mare substante volatile. Se aprinde și arde bine, dar dă puțină căldură.

Cărbunele este un fel de „mijloc” în această clasificare. Apare la adâncimi de până la 3 km. Deoarece presiunea straturilor superioare este mai mare, conținutul de apă din cărbune este mai mic - aproximativ 12%, substanțe volatile - până la 32%, dar carbonul conține de la 75% la 95%. De asemenea, este foarte inflamabil, dar arde mai bine. Și datorită cantității mici de umiditate, dă mai multă căldură.

Antracit este o rasă mai veche. Apare la adâncimi de aproximativ 5 km. Are mai mult carbon și aproape deloc umiditate. antracit - combustibil solid, se aprinde slab, dar căldura specifică de ardere este cea mai mare - până la 7400 kcal / kg.

(Cărbune antracit)

Cu toate acestea, antracitul nu este etapa finală în transformarea materiei organice. Când este expus la condiții mai dure, cărbunele se transformă în șuntita. La temperaturi mai ridicate se obține grafit. Și atunci când este supus unei presiuni ultra-înalte, cărbunele se transformă în diamant. Toate aceste substanțe - de la o plantă la un diamant - sunt făcute din carbon, doar structura moleculară este diferită.

Pe lângă principalele „ingrediente”, compoziția cărbunelui include adesea diverse „roci”. Acestea sunt impurități care nu ard, ci formează zgură. Conținut în cărbune și sulf, iar conținutul său este determinat de locul de formare a cărbunelui. Când este ars, reacţionează cu oxigenul şi formează acid sulfuric. Cu cât sunt mai puține impurități în compoziția cărbunelui, cu atât gradul său este mai mare.

Depozit de cărbune

Locul de apariție a cărbunelui se numește bazin de cărbune. Peste 3,6 mii de bazine carbonifere sunt cunoscute în lume. Suprafața lor ocupă aproximativ 15% din suprafața pământului. Cel mai mare procent de depozite din rezervele mondiale de cărbune în Statele Unite - 23%.Pe locul doi - Rusia, 13%. China închide primele trei țări lider - 11%. Cele mai mari zăcăminte de cărbune din lume sunt situate în SUA. Acesta este bazinul carbonifer din Appalachi, ale cărui rezerve depășesc 1600 de miliarde de tone.

În Rusia, cel mai mare bazin carbonifer este Kuznetsk, în regiunea Kemerovo. Rezervele lui Kuzbass se ridică la 640 de miliarde de tone.

Dezvoltarea zăcămintelor în Yakutia (Elginskoye) și în Tyva (Elegestskoye) este promițătoare.

Extracția cărbunelui

În funcție de adâncimea cărbunelui, se folosește fie o metodă de exploatare închisă, fie una deschisă.

Metodă de exploatare închisă sau subterană. Pentru această metodă, se construiesc puțuri de mine și adăposturi. Puțurile de mine sunt construite dacă adâncimea cărbunelui este de 45 de metri sau mai mult. Un tunel orizontal duce din el - un adit.

Există 2 sisteme de exploatare închisă: exploatarea în încăperi și pilon și exploatarea cu perete lung. Primul sistem este mai puțin economic. Se foloseste numai in cazurile in care straturile descoperite sunt groase. Al doilea sistem este mult mai sigur și mai practic. Vă permite să extrageți până la 80% din rocă și să livrați uniform cărbunele la suprafață.

Metoda deschisă este utilizată atunci când cărbunele este puțin adânc. Pentru început, se efectuează o analiză a durității solului, se constată gradul de intemperii a solului și stratificarea stratului de acoperire. Dacă pământul de deasupra straturilor de cărbune este moale, este suficientă utilizarea buldozerelor și a racletelor. Dacă stratul superior este gros, atunci sunt aduse excavatoare și dragline. Un strat gros de rocă tare care se află deasupra cărbunelui este aruncat în aer.

Utilizarea cărbunelui

Zona de utilizare a cărbunelui este pur și simplu uriașă.

Sulful, vanadiul, germaniul, zincul și plumbul sunt extrase din cărbune.

Cărbunele în sine este un combustibil excelent.

Este folosit în metalurgie pentru topirea fierului, în producția de fier, oțel.

Cenușa obținută după arderea cărbunelui este folosită la producerea materialelor de construcție.

Din cărbune, după prelucrarea sa specială, se obține benzen și xilen, care sunt utilizate în producția de lacuri, vopsele, solvenți și linoleum.

Prin lichefierea cărbunelui se obține un combustibil lichid de primă clasă.

Cărbunele este materia primă pentru producerea grafitului. La fel și naftalina și o serie de alți compuși aromatici.

Ca urmare a prelucrării chimice a cărbunelui, se obțin în prezent peste 400 de tipuri de produse industriale.

Cărbunele este una dintre cele mai cunoscute resurse de combustibil. Grecii antici au fost primii care au aflat despre proprietățile combustibile ale acestui mineral. Cum se desfășoară exploatarea cărbunelui în lumea modernă? Ce țări sunt lider în producția sa? Și care sunt perspectivele industria cărbunelui curând?

Ce este cărbunele și cum se folosește?

Cărbunele este un mineral solid și combustibil, o rocă de culoare gri închis sau negru, cu o ușoară strălucire metalică. „Această substanță se aprinde și arde ca cărbunele” - așa a descris rasa Teofrast din Eres, un student al lui Aristotel. Cărbunele a fost folosit în mod activ de către vechii romani pentru a-și încălzi casele. Și chinezii au învățat cum să facă cocs din el încă din secolul I î.Hr.

Cum s-a format cărbunele? În erele geologice antice, suprafețe mari ale suprafeței pământului erau acoperite cu păduri dese. De-a lungul timpului, clima s-a schimbat și toată această pastă de lemn a fost îngropată sub pământ. In conditii temperatura ridicatași presiune, vegetația moartă s-a transformat mai întâi în turbă, apoi în cărbune. Astfel, sub pământ au apărut straturi puternice îmbogățite cu carbon. Cel mai activ cărbune s-a format în perioadele Carbonifer, Permian și Jurasic.

Cărbunele este folosit ca combustibil energetic. Pe această resursă funcționează majoritatea centralelor termice. În secolele XVIII-XIX, exploatarea activă a cărbunelui a devenit unul dintre factorii decisivi ai revoluției industriale care a avut loc în Europa. În zilele noastre, cărbunele este utilizat pe scară largă în metalurgia feroasă, precum și în producția așa-numitelor combustibil lichid(prin lichefiere).

Pe baza cantității de carbon din compoziția rocii, există trei tipuri principale de cărbune:

• cărbune brun (65-75% carbon);
• cărbune tare (75-95%);
• antracit (peste 95%).

Extracția cărbunelui

Până în prezent, volumul total al rezervelor industriale de cărbune de pe planeta noastră ajunge la un trilion de tone. Astfel, această resursă de combustibil va fi suficientă pentru omenire pentru mulți ani de acum înainte (spre deosebire de același petrol sau gaz natural).

Exploatarea cărbunelui se realizează prin două metode:

• deschis;
• închis.

Prima metodă presupune extragerea rocii din măruntaiele pământului în cariere (tăieri de cărbune), iar a doua - în minele închise. Adâncimea acestuia din urmă variază foarte mult de la câteva sute de metri până la un kilometru și jumătate. Fiecare dintre aceste metode de extracție a cărbunelui are propriile sale avantaje și dezavantaje. Asa de, metoda deschisa mult mai ieftin și mai sigur decât subteran. Pe de altă parte, minele dăunează mult mai puțin mediului și peisajelor naturale decât carierele.

Trebuie remarcat faptul că tehnologiile de extracție a cărbunelui nu stau într-un singur loc. Dacă în urmă cu o sută de ani, cărucioarele, târnăcoacele și lopețile primitive erau folosite pentru extragerea filelor de cărbune, acum în aceleași scopuri sunt folosite cele mai noi mașini și echipamente tehnice (ciocane pneumatice, recolte, melci etc.). În plus, dezvoltat și îmbunătățit complet Metoda noua extractie – hidraulica. Esența sa este următoarea: un jet puternic de apă zdrobește un strat de cărbune și îl transportă într-o cameră specială. De acolo, roca este livrată direct la fabrică pentru îmbogățire și procesare ulterioară.

Geografia exploatării mondiale a cărbunelui

Zăcămintele de cărbune sunt situate în lume mai mult sau mai puțin uniform. Depozitele acestei resurse sunt prezente pe toate continentele planetei. Cu toate acestea, aproximativ 80% din toate depozitele sunt situate în America de Nord și în țările post-sovietice. În același timp, o șesime din rezervele mondiale de cărbune sunt conținute în subsolul Rusiei.

Cele mai mari bazine carbonifere ale planetei sunt Pennsylvania și Appalachian (SUA), Henshui și Fushun (China), Karaganda (Kazahstan), Donețk (Ucraina), Silezia Superioară (Polonia), Ruhr (Germania).

Începând cu 2014, primele cinci țări producătoare de cărbune din lume sunt după cum urmează (în paranteze este procentul producției globale de cărbune):

1. China (46%).
2. SUA (11%).
3. India (7,6%).
4. Australia (6,0%).
5. Indonezia (5,3%).

Probleme și perspective ale industriei cărbunelui

Problema principală a industriei miniere de cărbune, desigur, este de mediu. cărbune fosil conține mercur, cadmiu și altele metale grele. La extragerea rocii din sol, toate acestea intră în sol, în aerul atmosferic, în apele de suprafață și subterane.

Pe lângă daunele cauzate mediului, industria cărbunelui este, de asemenea, asociată cu riscuri uriașe pentru viața și sănătatea oamenilor. În primul rând, se referă la mineri. Conținutul excesiv de praf din aer în minele închise poate duce la boli grave precum silicoza sau pneumoconioza. Nu trebuie să uităm de numărul mare de tragedii care provoacă anual viețile a sute de lucrători din industria cărbunelui din întreaga lume.

Dar, în ciuda tuturor problemelor și pericolelor, este puțin probabil ca omenirea să renunțe la această resursă de combustibil în viitorul apropiat. Mai ales pe fondul reducerii rapide a rezervelor de petrol și gaze din lume. Până în prezent, industria cărbunelui este dominată de o tendință ascendentă a producției de antracit. În unele țări (în special în Rusia, Turcia, România) producția de cărbune brun este în creștere.

Exploatarea cărbunelui în Rusia

Rusia a fost introdusă pentru prima dată în acest mineral de către Petru cel Mare. În timp ce se relaxa pe malul râului Kalmius, regelui i s-a arătat o bucată de stâncă neagră care ardea frumos. „Dacă nu pentru noi, atunci acest mineral va fi util urmașilor noștri”, a rezumat pe bună dreptate atunci suveranul. Formarea industriei cărbunelui rusesc a avut loc în prima jumătate a secolului al XIX-lea.

Până în prezent, volumul producției de cărbune în Rusia este de peste 300 de milioane de tone anual. În general, intestinele țării conțin aproximativ 5% din rezervele mondiale din această resursă de combustibil. Cele mai mari bazine carbonifere din Rusia sunt Kansk-Achinsk, Pechora, Tunguska și Kuzbass. Peste 90% din toate depozitele din țară sunt situate în Siberia.

În ciuda faptului că sursele alternative de energie sunt din ce în ce mai folosite astăzi, exploatarea cărbunelui este o industrie importantă. Unul dintre cele mai importante domenii de aplicare a acestui tip de combustibil este exploatarea centralelor electrice. Zăcămintele de cărbune sunt situate în diferite țări ale lumii, iar 50 dintre ele sunt active.

Zăcămintele mondiale de cărbune

Cea mai mare cantitate de cărbune este extrasă în Statele Unite în zăcăminte din Kentucky și Pennsylvania, din Illinois și Alabama, din Colorado, Wyoming și Texas. Produce cărbune tare și brun, precum și antracit. Al doilea loc în extracția acestor minerale este ocupat de Rusia.

Pe locul trei în producția de cărbune se află China. Cele mai mari zăcăminte chinezești sunt situate în bazinul de cărbune Shanxing, în Marea Câmpie Chineză, Datong, Yangtze etc. Se extrage mult cărbune și în Australia - în statele Queensland și New South Wales, lângă orașul Newcastle. India este un mare producător de cărbune, iar zăcămintele sunt situate în nord-estul țării.

Cărbunele tare și brun a fost extras în zăcămintele din Saar și Saxonia, Renania-Westfalia și Brandenburg din Germania de mai bine de 150 de ani. În Ucraina există trei bazine carbonifere: Nipru, Donețk, Lvov-Volyn. Aici se exploatează antracitul, cărbunele de gaz și cărbunele de cocsificare. Zăcăminte de cărbune la scară suficient de mare sunt situate în Canada și Uzbekistan, Columbia și Turcia, Coreea de Nord și Thailanda, Kazahstan și Polonia, Republica Cehă și Africa de Sud.

Zăcăminte de cărbune în Rusia

O treime din rezervele de cărbune ale lumii se află în Federația Rusă. Cel mai mare număr de zăcăminte este situat în partea de est a țării, în Siberia. Cele mai mari zăcăminte de cărbune rusești sunt următoarele:

• Kuznetsk - o parte semnificativă a bazinului se află în regiunea Kemerovo, unde sunt extrase aproximativ 80% din cocsificare și 56% din cărbune;
• Bazinul Kansk-Achinsk - 12% din cărbune brun este exploatat;
• Bazinul Tunguska - situat într-o parte a Siberiei de Est, se exploatează antracit, cărbune brun și tare;
• Bazinul Pechora este bogat în cărbune cocsificabil;
• Bazinul Irkutsk-Cheremkhovo este o sursă de cărbune pentru întreprinderile din Irkutsk.

Exploatarea cărbunelui este astăzi un sector foarte promițător al economiei. Experții spun că omenirea consumă cărbune prea intens, așa că există amenințarea că rezervele mondiale ar putea fi epuizate în curând, dar în unele țări există rezerve semnificative din acest mineral. Consumul acestuia depinde de aplicație, iar dacă vei reduce consumul de cărbune, acesta va dura mai mult timp.