Cele mai mari zăcăminte de cărbune din lume. Munca grea a unui miner sau modul în care se extrage cărbunele. Ce este cărbunele bituminos și cum arată

Industria minieră a cărbunelui este cel mai mare segment industria combustibililor... Peste tot în lume, depășește pe oricare altul în ceea ce privește numărul de lucrători și cantitatea de echipamente.

Ce este industria cărbunelui

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

Dacă depozitele sunt situate la o adâncime de cel mult 100 de metri, lucrările se desfășoară în mod de carieră. Pentru dezvoltarea unui depozit la adâncimi mari, se folosesc mine.

Metode clasice de exploatare a cărbunelui

Munca în minele de cărbune și în subteran sunt principalele metode de exploatare. Cea mai mare parte a muncii în Rusia și în lume se desfășoară într-un mod deschis. Acest lucru se datorează beneficiilor financiare și de mare viteză extracţie.

Procesul este după cum urmează:

Cu ajutorul unor echipamente speciale, stratul superior al pământului care acoperă depozitul este îndepărtat. Cu câțiva ani în urmă, adâncimea lucrărilor deschise era limitată la 30 de metri; cele mai recente tehnologii au permis creșterea acestuia de 3 ori. Dacă stratul superior este moale și mic, îndepărtați-l cu un excavator. Un strat gros și dens de pământ este pre-zdrobit.
Zăcămintele de cărbune sunt bătute și luate cu ajutorul echipamentelor speciale către întreprindere pentru prelucrare ulterioară.
Muncitorii restabilesc alinarea naturală pentru a evita dăunarea mediului.

Dezavantajul acestei metode este că zăcămintele de cărbune, care se află la o adâncime mică, conțin impurități de noroi și alte roci.

Cărbunele extras prin metoda subterană este considerat a fi mai curat și de calitate superioară.

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

În tuneluri, cusăturile de cărbune sunt tăiate de recoltatoare 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 lucrători.

Metode neconvenționale de extracție a cărbunelui

Aceste metode sunt eficiente, dar nu au distribuție de masă - în acest moment nu există tehnologii care să permită stabilirea clară a procesului:

Hidraulic. Extracția se efectuează într-o mină la adâncimi mari. Cusătura de cărbune este sfărâmată și livrată la suprafață sub presiune puternică a apei.
Energia aerului comprimat. Ea acționează atât ca forță distructivă, cât și ca forță de ridicare, aer comprimat este sub presiune puternică.
Pulsul de vibrație. Formațiile sunt distruse de vibrațiile puternice generate de echipament.

Aceste metode au fost folosite înapoi în Uniunea Sovietică, dar nu au devenit populare datorită necesității investițiilor 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 de frunte în exploatarea cărbunelui

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

India.
Australia.
Indonezia.
Rusia.
Germania.
Polonia.
Kazahstan.

De mulți ani, China a fost lider în ceea ce privește producția de cărbune. În China, doar 1/7 din depozitele disponibile sunt dezvoltate, acest lucru se datorează faptului că cărbunele nu este exportat în afara țării, iar rezervele existente vor dura cel puțin 70 de ani.

Pe teritoriul Statelor Unite, depozitele sunt împrăștiate uniform în toată țara. Aceștia vor furniza țării rezerve pentru cel puțin 300 de ani.

Zăcămintele de cărbune din India sunt foarte bogate, dar aproape tot cărbunele extras este utilizat în industria energetică, deoarece rezervele disponibile sunt de foarte mică calitate. În ciuda faptului că India ocupă una dintre pozițiile de conducere, metodele artizanale de extracție a cărbunelui progresează în această țară.

Rezervele de cărbune din Australia vor dura aproximativ 240 de ani. Cărbunele extras are cel mai înalt nivel de calitate, o parte semnificativă din acesta fiind destinată exportului.

În Indonezia, nivelul producției de cărbune crește în fiecare an. În urmă cu câțiva ani, majoritatea minelor erau exportate în alte țări, acum țara abandonează treptat utilizarea petrolului și, prin urmare, cererea de cărbune pentru consumul intern crește.

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

Germania, Polonia și Kazahstan reduc treptat volumul producției de cărbune din cauza costului necompetitiv al materiilor prime. Cea mai mare parte a cărbunelui este destinată consumului intern.

Principalele locuri ale exploatării cărbunelui din Rusia

Să ne dăm seama. Exploatarea cărbunelui în Rusia se desfășoară în principal prin exploatarea în aer liber. Depozitele în toată țara sunt împrăștiate inegal - cele mai multe dintre ele se află în regiunea de est.

Cele mai importante zăcăminte de cărbune din Rusia sunt:

Kuznetskoe (Kuzbass). Este considerat cel mai mare din Rusia, dar și din întreaga lume, situat în Siberia de Vest... Aici se extrage cocs și cărbune bituminos.
Kansko-Achinskoe. 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 de cărbune Tunguska. Este reprezentat de cărbune brun și tare. Acoperă o parte a teritoriului Republicii Sakha și a teritoriului Krasnoyarsk.
Bazinul de cărbune Pechora. Exploatarea se face la acest depozit Lucrările se desfășoară în mine, ceea ce permite extragerea cărbunelui de înaltă calitate. Situat pe teritoriile Republicii Komi și Okrug autonom Yamalo-Nenets.
Bazinul de cărbune Irkutsk-Cheremkhovsky. Este situat pe teritoriul Sayanului Superior. Furnizează cărbune numai întreprinderilor și așezărilor din apropiere.

Astăzi, se dezvoltă încă 5 zăcăminte care pot crește volumul anual de producție de cărbune în Rusia cu 70 de milioane de tone.

Perspectiva industriei cărbunelui

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

Cărbunele este un tip de combustibil fosil format din părți ale plantelor antice subterane fără acces la oxigen. Astăzi vom vizita una dintre cele mai vechi întreprinderi din Kuzbass, unde operațiunile miniere pentru extracția cărbunelui în secțiunea subsolului minei au fost efectuate din 1917.

Bine ați venit la cea mai veche întreprindere din Kuzbass - Mine No. 12 LLC, situată într-un mic oraș minier lângă Novokuznetsk - Kiselevsk.

Combina:

Pentru formarea cărbunelui este necesară o acumulare abundentă de materie vegetală. Se formează atunci când materialul vegetal în descompunere se acumulează mai repede decât se produce descompunerea bacteriană. Mediul ideal pentru aceasta este creat în mlaștini, unde apa stagnantă, epuizată în oxigen, interferează cu activitatea vitală a bacteriilor și protejează astfel masa plantelor de distrugerea completă.

În turbăriile antice, începând din perioada Devoniană (acum aproximativ 416 milioane de ani), s-a acumulat aceeași materie organică, din care s-au format cărbuni fosili fără acces la oxigen. Majoritatea zăcămintelor comerciale de cărbune fosil datează din această perioadă, deși există și zăcăminte mai tinere.

Mine de carbuni:

Metode de exploatare a cărbunelui depind de profunzimea apariției sale. Exploatarea în aer liber se desfășoară în minele de cărbune în aer liber, dacă adâncimea cusăturii de cărbune nu depășește 100 de metri. Există, de asemenea, cazuri frecvente când este profitabil să se dezvolte un depozit de cărbune printr-o metodă subterană. Pentru extragerea cărbunelui din adâncimi mari, se folosesc mine. Cele mai adânci mine din Rusia produc cărbune de la un nivel de puțin peste 1.200 de metri.

Se încarcă:

Cărbunele are propriul său marcaj. În funcție de gradul de conversie și de cantitatea specifică de carbon din cărbune, acestea se disting cele patru tipuri ale sale: cărbuni maronii (ligniți), cărbuni bituminoși, antracite și grafit. În țările occidentale, există o clasificare ușor diferită - ligniți, cărbuni subbituminosi, cărbuni bitumini, antracite și, respectiv, grafit.

5,5% din rezervele mondiale de cărbune sunt concentrate în Rusia, care reprezintă peste 200 de miliarde de tone. Această diferență cu procentul de rezerve de cărbune dovedite (19%) se datorează faptului că cea mai mare parte a acestuia nu este adecvată pentru dezvoltare, deoarece se află în Siberia în regiunea permafrost. 70% se încadrează în rezervele de cărbune brun.

Utilizarea cărbunelui este diversă. Este folosit ca combustibil pentru uz casnic, combustibil energetic, materie primă pentru metalurgie și industria chimica, precum și pentru extragerea de elemente rare și oligoelemente din acesta.

În ceea ce privește bazinul de cărbune Kuznetsk, Kuzbass este unul dintre cele mai mari zăcăminte de cărbune din lume... În prezent, numele „Kuzbass” este al doilea nume al regiunii Kemerovo.

Basculantă minieră KOMATSU cu o capacitate de ridicare de 90 de tone. Dar, așa cum spun șoferii, se întâmplă să încarce mai mult de 90

În total, am fost la Kiselevsk o săptămână, de cele mai multe ori am filmat. Nu se poate plictisi, este foarte interesant.

Când este expus la oxigen, cărbunele se aprinde spontan. Ei bine, sau fumează, ca în fotografie:

Se încarcă:

Găleată pentru excavator:

Chiar și într-o carieră în timpul orelor de lucru, totul pare mai frumos. Dar este dificil să tragi, totul este în mișcare:

Excavator de mers pe jos:

Noaptea, pe tot parcursul carierei, puteți vedea cum arde cărbunele în unele zone:

Tehnică. Cu toții avem un plan care trebuie urmat. Prin urmare, cariera nu încetează să se miște.

Ei bine, poate la sfârșitul turei timp de o jumătate de oră sau o oră

Urme de cupă:

O astfel de roată costă 700.000 de ruble, așa că încearcă să degajeze drumurile de pietre ascuțite:

În cabina excavatorului:

BELAZ de 50 de tone urmat de KOMATSU de 90 de tone:

ÎN cabină excavator ambulant... Aceasta este o cameră întreagă. Există o canapea, un cuptor cu microunde, un samovar, o chiuvetă și o grămadă de afișe cu fete goale pe pereți:

Și asta este de la săgeata lui. Înălțime 27 metri:

Sudorul repară cupa:

Aceste mașini forează pământul și un exploziv este turnat în găurile de 12 metri săpate, subminează stânca... Face acest lucru astfel încât roca să devină mai slabă, straturile puternice mari sunt rupte în pietre mici, care apoi devin mult mai ușor de dezvoltat cu un excavator:

Exploziv. Nu am putut captura explozia însăși:

Și acum, când cărbunele a fost dezgropat, este dus la fabrica de îmbogățire. Îmbogăţire- un set de procese pentru prelucrarea primară a materiilor prime, și anume separarea cărbunelui de deșeuri și sortare:

În interiorul atmosferic:

Locul în care atât cărbunele, cât și piatra se deplasează de-a lungul benzii transportoare, iar femeile (!) Această piatră este separată de cărbune, colectată și aruncată. Există bucăți suficient de mari pentru ca femeile singure să nu poată face față și să arunce bucăți de piatră împreună. În restul magazinelor, totul este automatizat:

Autobasculantă auto:

Depozit de cărbune:

Încărcarea cărbunelui în vagoane care vor ajunge la consumatori. Era un raport al lui Kuzbass.

Costul redus și rezervele ample sunt principalii factori care determină creșterea numărului de cereri de cărbune brun. Acest tip de fosilă combustibil solid, cel mai vechi tip de cărbune, a fost exploatat de om de mai bine de o sută de ani. Cărbunele brun este un produs al metamorfismului turbării, în stadiul dintre lignit și cărbune. Comparativ cu acesta din urmă, acest tip de combustibil este mai puțin popular, cu toate acestea, datorită costului său redus, este destul de utilizat pentru producerea de energie electrică, încălzire și alte tipuri de combustibil.

Structura

Cărbunele brun este o masă carbonată densă, pământească sau fibroasă, de culoare maro sau negru, cu un conținut ridicat de substanțe bituminoase volatile. De regulă, structura plantei, fracturile concoidale și pasta de lemn sunt bine conservate în ea. Arde ușor, flacăra este fumată, în timp ce se emite un miros neplăcut de arsură. Reacționează cu hidroxid de potasiu pentru a forma un lichid maro închis. Când este uscat distilat, cărbunele brun formează amoniac cu acid acetic. Compoziție chimică(în medie), minus cenușă: carbon - 63%, oxigen - 32%, hidrogen 3-5%, azot 0-2%.

Origine

Cărbunele brun este format din straturi de depozite de roci sedimentare - fulgi, adesea de grosime și lungime mare. Materialul pentru formarea cărbunelui brun este diferitele tipuri de struguri, conifere, copaci și plante de turbă. Depozitele acestor substanțe se descompun treptat fără acces la aer, sub apă, sub capul unui amestec de argilă și nisip. Procesul de descompunere este însoțit de eliberarea constantă de substanțe volatile și duce treptat la îmbogățirea reziduurilor vegetale cu carbon. Cărbunele brun este una dintre primele etape ale metamorfismului unor astfel de sedimente vegetale, după turbă. Etape ulterioare - cărbune, antracit, grafit. Cu cât procesul este mai lung, cu atât starea este mai aproape de grafit-carbon pur. Deci, grafitul aparține grupului azoic, cărbunele bituminos - paleozoic, cărbunele brun - în principal mezozoic și cenozoic.

Cărbune bituminos și brun: diferențe

După cum puteți vedea din nume, cărbunele maro diferă de culoarea pietrei (mai deschisă sau mai închisă). Există soiuri negre, dar sub formă de pulbere, nuanța unui astfel de cărbune este încă maro. Culoarea pietrei și antracitului este întotdeauna neagră. Proprietățile caracteristice cărbunelui brun sunt un conținut mai ridicat de carbon, comparativ cu cărbunii bituminoși și un conținut mai mic de substanțe bituminoase. Acest lucru explică de ce cărbunele brun arde mai ușor și produce mult fum. Conținutul ridicat de carbon explică, de asemenea, reacția menționată cu hidroxid de potasiu și mirosul neplăcut deosebit în timpul arderii. Conținutul de azot, în comparație cu cărbunii bituminoși, este, de asemenea, semnificativ mai mic. Când este expus aerului o perioadă lungă de timp, cărbunele brun pierde rapid umezeala, prăbușindu-se în pulbere.

Soiuri

Există o mulțime de soiuri și soiuri de cărbune brun, printre care există câteva principale:

Cărbune maro obișnuit, consistență densă, culoare maro mat.
Cărbune brun de fractură de pământ, ușor de șters în pulbere.
Rășinos, foarte dens, maro închis, uneori chiar negru albăstrui. La fractură, seamănă cu rășina.
Lignit sau lemn bituminos. Cărbune cu o structură vegetală bine conservată. Uneori apare chiar sub formă de trunchiuri întregi de copaci cu rădăcini.
Disodil - cărbune de hârtie maro sub formă de materie vegetală învelită în strat subțire. Se separă cu ușurință în foi subțiri.
Carbune de turbă brună. Seamănă cu turbă, cu multe impurități, uneori asemănătoare cu pământul.

Procentul de cenușă și elemente combustibile în diferite tipuri de cărbune brun variază în limite largi, ceea ce determină meritele unui material combustibil de un anumit tip.

Minerit

Metodele miniere de lignit sunt similare pentru toate cărbunele fosil. Distingeți între deschis (carieră) și închis. Cea mai veche metodă de exploatare în carieră este adits, fântâni deviate până la o cusătură de cărbune superficială și superficială. Se utilizează în caz de ineficiență financiară a dispozitivului de carieră.

O mină este o gaură verticală sau deviată din masa de rocă de la suprafață la cusătura de cărbune. Această metodă este utilizată pentru așternerea adâncă a cusăturilor purtătoare de cărbune. Se caracterizează printr-un cost ridicat al resurselor extrase și o rată ridicată de accidente.

Exploatarea în aer liber se realizează la o adâncime relativ mică (până la 100 m) a cusăturii de cărbune. Exploatarea în carieră sau în aer liber este cea mai economică; astăzi, aproximativ 65% din totalul cărbunelui este extras în acest fel. Principalul dezavantaj al carierei este daunele mari aduse mediului. Exploatarea cărbunelui brun se realizează în principal prin metoda deschisă datorită adâncimii reduse de apariție. Inițial, supraîncărcarea este îndepărtată (un strat de roci deasupra cusăturii de cărbune). După aceea, cărbunele este sfărâmat prin metoda de forare și sablare și transportat de vehicule specializate (în aer liber) de pe situl minier. Operațiunile de supraîncărcare, în funcție de dimensiunea și compoziția stratului, pot fi efectuate de buldozere (cu un strat slab de grosime nesemnificativă) sau de excavatoare rotative și linii de tragere (cu un strat de rocă mai gros și mai dens).

Cerere

Lignitul este folosit ca combustibil mult mai rar decât cărbunele tare. Este folosit pentru încălzirea caselor particulare și a centralelor electrice mici. Prin așa-numitele. distilarea uscată din cărbunele brun primește ceară de munte pentru prelucrarea lemnului, hârtia și industria textila, creozot, acid carbolic și alte produse similare. De asemenea, este transformat într-un combustibil lichid cu hidrocarburi. Acizii humici din cărbunele brun fac posibilă utilizarea acestuia în agricultură ca îngrășământ.

Tehnologiile moderne fac posibilă producerea gazului sintetic din cărbune brun, care acționează ca un analog gaz natural... Pentru a face acest lucru, cărbunele este încălzit la 1000 de grade Celsius, în urma căruia are loc gazarea. În practică, destul metodă eficientă: printr-o fântână forată, o temperatură ridicată este furnizată depozitelor de cărbune brun printr-o conductă, iar gazul gata iese deja printr-o altă conductă - un produs al procesării subterane.

Exploatarea cărbunelui ca sector industrial a devenit răspândită la începutul secolului al XX-lea și până în prezent continuă să fie unul dintre cele mai profitabile tipuri de minerit. Cărbunele este extras la scară industrială în întreaga lume.

Contrar credinței populare, această fosilă este utilizată nu numai ca combustibil de calitate. La mijlocul secolului al XX-lea, industria cărbunelui a dat un puternic impuls dezvoltării cercetare științifică pentru extragerea hidrocarburilor din minerale.

Unde este mineritul

Cel mai țări mari mineri de cărbune - China, SUA, India. ocupă locul 6 în clasamentul mondial pentru producția sa, deși este printre primele trei în ceea ce privește rezervele.

În Rusia, se extrage cărbune brun, cărbune, cărbune tare (inclusiv cărbune cocsificat) și antracit. Principalele regiuni miniere de cărbune din Rusia sunt Regiunea Kemerovo, Teritoriul Krasnoyarsk, Regiunea Irkutsk, Chita, Buriatia, Republica Komi. Există cărbune în regiunile Urali, Extremul Orient, Kamchatka, Yakutia, Tula și regiunile Kaluga. Există 16 bazine de cărbune în Rusia. Una dintre cele mai mari - mai mult de jumătate din cărbunele rusesc este extras acolo.

Cum se extrage cărbunele

În funcție de adâncimea cusăturii de cărbune, aria, forma, grosimea, diferiți factori geografici și de mediu, este selectată o anumită metodă de extracție a cărbunelui. Principalele astfel de metode includ următoarele:

A mea;
dezvoltarea într-o carieră deschisă de cărbune;
hidraulic.

În plus, există exploatarea pe cărbune deschisă, cu condiția ca stratul de cărbune să se afle la o adâncime de cel mult o sută de metri. Dar această metodă are o formă foarte asemănătoare cu extracția cărbunelui în carieră.

Calea mea

Această metodă este utilizată la adâncimi mari și are un avantaj incontestabil față de metodele deschise de extracție a cărbunelui: cărbunele la adâncimi mari este de calitate mai bună și practic nu conține impurități.

Pentru a accesa cusăturile de cărbune, sunt găurite tuneluri orizontale sau verticale (adituri și arbori). Se cunosc cazuri de exploatare a cărbunelui la o adâncime de 1500 de metri (mine "Gvardeyskaya", "Shakhtyorskaya-Glubokaya").

Exploatarea subterană a cărbunelui este considerată una dintre cele mai dificile specializări din cauza mai multor pericole:

Amenințare constantă a pătrunderii apei subterane în arbore.
Amenințarea constantă a însoțirii gazelor care intră în arbore. Pe lângă posibile sufocări, exploziile și incendiile reprezintă un pericol deosebit.
Accidente cauzate de temperaturi ridicate la adâncimi mari (până la 60 de grade), manipularea nepăsătoare a echipamentelor etc.

În acest fel, aproximativ 36% din rezervele mondiale de cărbune sunt extrase din interiorul pământului, ceea ce reprezintă 2.625,7 milioane de tone.

Calea deschisă

Dezvoltarea software-ului într-o carieră deschisă de cărbune este clasificată ca exploatare în carieră deschisă, deoarece nu necesită forarea minelor și se adaugă la adâncimi mari.

Această metodă minieră constă în subminarea și îndepărtarea supraîncărcării (un strat de roci în exces peste depozitele de cărbune) de pe situl minier. După aceea, cu ajutorul excavatoarelor, tunurilor de apă, buldozerelor, zdrobitoarelor, șireturilor și transportoarelor, roca este zdrobită și transferată mai departe.

Această metodă de exploatare a cărbunelui este considerată mai puțin sigură decât închisă (a mea). Dar el are și anumiți factori de risc asociați cu manipularea neglijentă a echipamentelor și vehiculelor mari, posibilitatea otrăvirii cu gaze de eșapament și a substanțelor care însoțesc activitatea mașinii.

Se consideră că un dezavantaj semnificativ al acestei metode cauzează mari daune mediului, datorită îndepărtării unei suprafețe mari a stratului de teren și a elementelor naturale însoțitoare ale acestuia.

Metoda de tăiere deschisă este considerată una dintre cele mai răspândite în lume - produce peste 55% de cărbune pe an, adică 4102,1 milioane de tone.

A fost folosit pentru prima dată în Uniunea Sovietică în anii 30 ai secolului XX. Aceasta implică extracția cărbunelui în minele adânci, în timp ce transportul cărbunelui la suprafață are loc cu jeturi de apă energizate. Această metodă a făcut posibilă utilizarea lipsei exploatării subterane a cărbunelui - apă subterană - pentru binele dvs.

Recent, exploatarea hidraulică a cărbunelui este considerată una dintre cele mai respectabile metode. Poate înlocui laboriosul și periculosul proces de extracție a cărbunelui de către mineri, în loc de care apa va acționa ca o forță distructivă și de ridicare.

Dezavantajele acestei metode de extracție a cărbunelui includ următoarele:

contactul constant al instrumentelor și mecanismelor de lucru cu apa și stâncă;
anumite dificultăți în înlocuirea sau repararea echipamentelor de lucru;
dependența procesului de extracție a cărbunelui de grosimea, unghiul de înclinare și duritatea rocii.

Această metodă produce anual aproximativ 7,5% din cărbune, ceea ce reprezintă 545,5 milioane de tone.