Как в разных странах мира добывают уголь

В течение столетий одним из наиболее востребованных полезных ископаемых являлся уголь. Эта горная порода, формирующаяся в толще земной коры, характеризуется особыми свойствами, которые делают ее ценной для промышленного и частного использования. Но несмотря на многолетнюю историю применения породы для человеческих нужд, мало кто знает, как добывают уголь.

Как добывают уголь?

Состав и химические свойства

Значительную часть состава угля занимает влага. Также в нем присутствует примесь — сера, которую считают вредной. Однако вещество не содержится в чистом виде, а представляет собой различные примеси, включая:

Химические свойства угля

  1. Пирит.
  2. Кальций.
  3. Сульфат железа.

При воздействии высокой температуры на породу, т. е. при ее горении, происходит выделение вредных испарений — сернистого газа или диоксида серы. Попадая в дыхательную систему человеческого организма, они препятствуют свободному дыханию и вызывают ряд опасных заболеваний. Более того, газообразное вещество приводит к коррозийным процессам в металлах, а также отравляет атмосферу испарениями.

Однако в некоторых угольных бассейнах процент содержания серы в составе ископаемого относительно небольшой. К ним относится Донецкий бассейн, где этот показатель составляет 1−2%. Для сравнения, в центральных и северных областях минимальное значение равно 3,5 процентам.

Донецкий уголь

Химическое описание состава сырья представлено в следующем виде:

  1. Углерод. Его доля составляет 50−96%.
  2. Кислород. Занимает 25−37% процентов сырья.
  3. Водород Его концентрация равна 3−6%.
  4. Азот. Процент содержания не превышает 0,1−2,7%.

Разновидности породы

В настоящее время выделяют несколько разновидностей угля. Одной из наиболее популярных и доступных является торф, который тоже представляет собой остатки горной породы. Сферы применения такого ископаемого очень обширные, хотя, по сути, оно считается отходом. Интересным свойством этой разновидности является то, что в ее составе сосредоточено намного меньше вредных примесей типа серы сера. Также в торфе занижено процентное содержание углерода.

Бурый уголь

Следующий популярный тип называется бурым углем. Он являет собой землистую массу с повышенной плотностью, которая формируется на основе торфа, но обладает древесной структурой. Применяется такой уголь гораздо реже, чем каменный, что связано с появлением коптящего пламени и неприятного запаха во время сжигания. В большинстве случаев бурая разновидность задействуется при сухой перегонке. Она позволяет добыть такие вещества, как аммиак с уксусной кислотой. В сравнении с остальными породами, бурый уголь считается наименее изученный и наиболее молодым. Химический состав выглядит следующим образом:

  1. Как и в остальных разновидностях угольной породы, основную часть состава занимает углерод. Его концентрация достигает 50−77%.
  2. Кислород содержится в аналогичной концентрации — 26−37%.
  3. Процент содержания водорода равен 3−5%, азота — 0−2%.

Видимый прогресс в развитии технологий позволил добывать на основе сырья синтетический газ. Его используют в качестве альтернативы для мазута.

Каменный уголь

Каменный уголь

Каменный уголь считается переходным материалом между бурой разновидностью и антрацитами. В отличие от бурого вещества ему свойственны отличные теплоемкие свойства, что объясняет большую востребованность породы в качестве топлива для тепловых электростанций, отопления частных помещений, работы фабричного оборудования и других целей. По показателям теплоты сгорания, этот вид сырья превосходит бурую разновидность. Что касается содержания вредных примесей, то оно составляет от 3 до 12% опасной влаги. Также в составе присутствует около 32% летучих веществ.

И на Венере будут яблони цвести

Что касается химического состава каменного угля, то он существенно отличается от остальных типов. Доля углерода достигает 75−93%, а кислорода намного меньше — 3−19%. Водород занимает примерно 4−6%, а азот — до 2,7%.

Интересуясь, какой тип угля оптимальный, следует отдать предпочтение антрациту. Его характеризует высокая плотность структуры, характерный блеск поверхности, а также высокие значения теплоты сгорания. Из минусов породы выделяют плохую возгораемость, поэтому в большинстве случаев сырье применяю для изготовления электродной массы и угольных электродов.

Также антрацит нашел применение в металлургической отрасли, где он служит в роли топливного сырья. В химическом составе содержится до 95−97 углерода и 1−3% водорода.

Способы добычи

Разобравшись с химическим составом и разновидностями такой полезной горной породы, как уголь, можно переходить к изучению способов добычи. В настоящее время их несколько, и каждый подходит для конкретных условий, в зависимости от нахождения месторождений, а точнее, от глубины залеганий полезных ископаемых. С учетом этого фактора выделяют такие методы:

Карьерная добыча угля

  1. Карьерный.
  2. Шахтный (закрытый).

Для каждого из них характерны свои технологические особенности, плюсы и минусы. Также они отличаются значением КПД и степенью сложности.

В большинстве случаев, уголь добывается открытым способом. Он пользуется спросом из-за относительной безопасности. Связано это с тем, что его задействуют только в тех случаях, когда порода залегает на глубине до 100 метров. Простыми словами, для добычи ископаемого не приходится оборудовать шахты, которые со временем разрушаются и приводят к аварийному бедствию. Процедура изъятия породы из земли заключается в нескольких этапах.

Воссоздание японцами цикла развития яйцеклетки in vitro у мышей

В первую очередь происходит снятие верхнего почвенного слоя, который прикрывает залегания угля. Его называют вскрышкой, а сам метод удаления — вскрышеванием. Для реализации такого действия можно использовать следующие типы оборудования:

Техника для добычи угля

  1. Бульдозеры.
  2. Драглайны.
  3. Роторные эскаваторы.
  4. Скриперы.

После уборки почвы, начинается процесс измельчения самой породы. Такая задача решается с помощью дробильных приборов, водяных пушек, бульдозеров и другой техники. Если плотность породы слишком высокая, то возможно придется применить буровзрывную отбойку угля. Такой метод позволяет охватить внушительную площадь.

Из недостатков открытой технологии выделяют такие пункты:

  1. Серьезный ущерб окружающей среде в месте добычи.
  2. Внушительный процент содержания вредных примесей в составе изъятой породы.

Однако способ обладает и важными плюсами. Первым делом это относительная безопасность, экономичность и высокая скорость.

Второй метод

Второй метод добычи угля называется шахтным, или закрытым. Из названия становится понятно, что он осуществляется в тех случаях, когда порода залегает слишком глубоко под землей. На равнинной местности до самого пласта с углем проделываются каналы горизонтального или вертикального типа. Затем в выбранном месте обустраивается шахта. Если уголь расположен в горной местности, то для проведения работ по добыче угля нужно сооружать штольню.

Шахтная добыча угля

Существует два способа добычи угля по закрытой технологии — с помощью лав, или камерно-столбовым методом. Первый вариант являет собой длинные забои, которые устанавливаются в шахте, и запускают процесс дробления угля посредством выемочного комбайна. Для перемещения изъятого сырья на поверхность применяется комбайн, который грузит уголь на конвейер.

Как добывают газ на месторождениях

Методика позволяет получать максимальное количество породы, которая присутствует в пласте. При неглубоком залегании угля можно обойтись камерно-столбовым методом. Для этого нужно применить столбы и горизонтальные проходы.

Современная угольная промышленность переживает массу изменений и нововведений. Развитие передовых технологий приводит к полной автоматизации процессов добычи, а также открытию возможности удаленного управления механизмами. Метод характеризуется такими преимуществами:

Минусы шахтной добычи угля

  1. Полученное сырье всегда обладает высоким качеством.
  2. Способ намного экологичнее, чем остальные, т. к. он практически не вредит окружающему пространству.

К недостаткам такого варианта добычи является производственная опасность, а также внушительные затраты на обустройство шахты. Тем не менее за всю историю существования угольной промышленности именно шахтный способ использовался чаще всего.

Наиболее крупными месторождениями угля является Донецкий угольный бассейн, расположенный на территории Донецкой, Луганской и Днепропетровской областей. Также он затрагивает значительную часть Ростовской области в России. Общая площадь составляет равна 60 тысячам квадратных километров, 50 тысяч из которых находятся именно на Украине. Протяженность бассейна составляет 650 км в субширотном направлении, а ширина достигает до 200 км.

Показатели качества

При выборе угля для твердотопливной котельной установки, часто возникает необходимость определить его качество. Рядовому потребителю сложно составить адекватную оценку важных свойств породы, но это и не обязательно. Достаточно учесть следующие показатели:

Теплота сгорания угля

  1. Теплота сгорания. Показатель указывает на объемы тепла, которые выделяются при сгорании твердого топлива.
  2. Зольность. Считается главным показателем высокого качества. Чем меньше значение зольности, тем выше конечное качество угля. Это значит, что и тепловой потенциал будет максимальным. Качественные породы обладают 25-процентной зольностью.
  3. Влажность. Существует два типа влажности: внешняя и внутренняя. Первая удаляется посредством просушивания породы, а вторая — только при процессах сгорания.

Что касается активированного угля, то он обладает пористой структурой и получается на основе различных углесодержащих материалов, которые могут отличаться химическим составом и органическим происхождением. Процент содержания углерода в таком сырье достигает 87−97%. Также в составе имеется азот и кислород. По своим свойствам такая разновидность породы больше похожа на графит. Тем не менее доступные типы сырья могут отличаться способом активации и сферами применения.

Как чтение превратить в любимое занятие детей: советы родителям

Техника безопасности

Что касается аварийных случаев в угледобывающей промышленности, то их количество зависит от расположения шахты, хотя технологический и человеческий фактор тоже отыгрывают большую роль. Но по статистике, крупные аварии в зоне повышенной опасности, которой является шахтное производство, крайне редки, т. к. этому способствует прогресс и модернизация оборудования. Тем не менее риск получения серьезных трав или повреждения систем добычи угля по-прежнему присутствует.

Взрывы метана в шахте

Нередко случаются взрывы метана и угольной пыли, даже при использовании передовых вентиляционных систем. При этом обвалы кровли шахты считаются главной причиной несчастных происшествий. К опасным факторам относятся и пожарные ситуации, при которых случается воспламенение оборудования.

Если речь идет о слабо механизированном и автоматизированном методе изъятия породы из земли, то они существенно отличаются и по количеству аварийных ситуаций, и по характеру. Сотрудники малых шахт, которые выполняют значительную часть работы вручную, интенсивнее подвергаются травмам из-за обвала скальной породы или угля. А при неправильно обустроенной вентиляционной системе повышается риск воздействия пылевых загрязнений или взрывов горючего газа.

Для нормального функционирования процесса добычи в современной шахте нужна работа бригады из 6−8 сотрудников. Это значит, что число людей, подвергающихся опасности существенно сокращается. Единственной неприятностью остается облако пыли, которое появляется во время работы выемочного комбайна. Поэтому шахтеры стараются рубить породу в одном конкретном направлении вдоль забоя, учитывая факт присутствия вентиляционного потока, уносящего пыль в сторону от рабочих.

Добыча угля — весьма интересный и захватывающий процесс. Однако он бывает сложным и опасным, если не соблюдаются основные правила безопасности и не учитываются все нюансы предстоящей процедуры.

Spread the love

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.