Cărbune: minerit în Rusia și în lume. Locuri și metode de extracție a cărbunelui. Industria cărbunelui Zăcăminte promițătoare de cărbune

Întrucât trăiesc în țara minerilor, nu m-am putut abține să nu mă interesez de metodele de extragere a acestui mineral, care, de altfel, nu sunt atât de multe. Profitând de această ocazie, voi încerca să vorbesc pe scurt despre avantajele și dezavantajele fiecăruia dintre ei.

Exploatarea cărbunelui: metoda minei

Exploatarea fosilelor în acest fel oferă un avantaj imens, deoarece cele mai valoroase tipuri de combustibil se află la adâncimi mari. În același timp, cărbunele nu conține practic nicio rocă sterilă, ceea ce nu se poate spune despre metoda deschisă, dar mai multe despre asta puțin mai târziu. Deci, pentru a ajunge la depozite, se forează tuneluri verticale adânci. De îndată ce o formațiune este descoperită, începe dezvoltarea sa orizontală. Uneori, adâncimea ajunge la 1,5 km, de exemplu, mina Gvardeiskaya, care este situată în Donbass. Cu toate acestea, această metodă conține multe dezavantaje:

• amenințare cu inundații;
• întrucât metanul este un partener etern al straturilor de cărbune, acesta este plin de sufocare a muncitorilor sau explozie;
• cu cât adâncimea este mai mare, cu atât temperatura este mai mare, ceea ce înseamnă că există un risc pentru oameni și echipamente.

Aproximativ 40% din rezervele lumii sunt extrase astfel.

Exploatarea cărbunelui: metoda în cariera deschisă sau în cariera deschisă

În acest caz, nu este nevoie nu numai de foraj costisitor, ci și de construcția unui număr de comunicații terestre. Esența se rezumă la sablare rocă sterilă, iar apoi intră în joc excavatoare uriașe, concasoare și camioane, care prelucrează roca și o transportă la haldele. Această metodă este mai puțin periculoasă, dar există totuși unele riscuri asociate cu ea. Aceasta include amenințarea unei explozii neprogramate, otrăvirea lucrătorilor cu gazele de eșapament și manipularea neglijentă a echipamentelor periculoase.

Exploatarea cărbunelui prin metoda hidraulică

În principiu, aceasta este aceeași mină, dar există o particularitate: transportul fosilei este efectuat de un curent de apă sub presiune enormă. Se pare că apele subterane, care sunt o durere de cap pentru mineri, funcționează în beneficiul lor. Astăzi, această metodă este considerată una dintre cele mai bune, deoarece înlocuiește procesul de transport intensiv în muncă. Dezavantajele includ dependența producției de tipul de rocă și contactul constant al apei cu echipamentul.

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

Cum se formează cărbunele?

Pentru a forma cărbune este necesar cantitate uriașă masa 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 viața bacteriilor.

Materia vegetală se acumulează în mlaștini. Fără a avea timp să putrezească complet, este comprimat de depunerile ulterioare de sol. Așa se obține turba - materialul sursă pentru cărbune. Următoarele straturi de sol par să sigileze turba din pământ. Ca urmare, este complet lipsit de oxigen și apă și se transformă într-o cusătură de cărbune. Acest proces este lung. Astfel, 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 - cărbune brun. Se află la o adâncime de aproximativ 1 km. Există încă multă apă în el - aproximativ 43%. Conține o cantitate mare de substanțe volatile. Se aprinde și arde bine, dar produce puțină căldură.

Cărbunele este un fel de „țăran de mijloc” în această clasificare. Se află 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 inflamabil, dar arde mai bine. Și datorită cantității mici de umiditate dă mai multă căldură.

Antracit- o rasă mai în vârstă. Se află la adâncimi de aproximativ 5 km. Conține mai mult carbon și practic nicio umiditate. Antracitul este un combustibil solid și nu se aprinde bine, dar căldura specifică de ardere este cea mai mare - până la 7400 kcal/kg.

(Cărbune antracit)

Cu toate acestea, antracitul nu este etapa finală de transformare a materiei organice. Când este expus la condiții mai severe, cărbunele se transformă în șuntita. La temperaturi mai ridicate se obține grafit. Și sub presiune ultra-înaltă, cărbunele se transformă în diamant. Toate aceste substanțe - de la plante la diamante - sunt făcute din carbon, doar structura moleculară este diferită.

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

Depozit de cărbune

Locația cărbunelui se numește bazin de cărbune. Există peste 3,6 mii de bazine carbonifere cunoscute în lume. Suprafața lor ocupă aproximativ 15% din suprafața pământului. Cel mai mare procent din rezervele mondiale de cărbune se află în Statele Unite - 23%. Pe locul doi se află Rusia, 13%. China închide primele trei țări cu 11%. Cele mai mari zăcăminte de cărbune din lume sunt situate în SUA. Acesta este bazinul carbonifer din Appalachi, ale cărui rezerve depășesc 1.600 de miliarde de tone.

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

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

Exploatarea cărbunelui

În funcție de adâncimea apariției cărbunelui, se folosește fie o metodă de exploatare închisă, fie 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 mare. Un tunel orizontal duce din el - un adit.

Există 2 sisteme de exploatare închisă: exploatarea în încăperi și stâlpi și exploatarea cu pereți lungi. 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 se află la mică adâncime. Pentru început, ei analizează duritatea solului, determină gradul de intemperii a solului și stratificarea stratului de acoperire. Dacă solul 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. Stratul gros de rocă tare care se află deasupra cărbunelui este explodat.

Aplicarea cărbunelui

Zona de utilizare a cărbunelui este pur și simplu enormă.

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

Cărbunele în sine este un combustibil excelent.

Folosit în metalurgie pentru topirea fierului, în producția de fontă și oțel.

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

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

Prin lichefierea cărbunelui se obține combustibil lichid de primă clasă.

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

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

Astăzi, cărbunele este cel mai utilizat. Cu ajutorul lui ei primesc energie electrica, rare și oligoelemente, grafit. Cărbunele este o materie primă importantă în industria chimică și metalurgică. Acesta este motivul pentru care cererea „cumpărați cărbune” apare foarte des.

Rusia se mândrește cu rezerve uriașe de cărbune, ale căror bazine și zăcăminte sunt împrăștiate în toată țara. Ele diferă prin structura geologică, calitatea cărbunelui, saturația cărbunelui și vârsta sedimentelor. În funcție de caracteristicile structurale, bazinele rusești sunt clasificate în pliate, tranziționale și platforme.\

Majoritatea zăcămintelor conțin cărbuni humus, printre care locul principal aparține soiurilor de cocsificare. Bazine principale: Donețk, Pechora, Yakutsk de Sud și Kuznetsk. Zăcămintele de cărbune brun se găsesc în regiunile Siberiei de Est și Urali, precum și în bazinul Moscovei.

Zăcămintele de cărbune sunt inegale în ceea ce privește calitatea fosilelor, volumul rezervelor sale și suprafața ocupată. În plus, ele, ca și companiile de dezvoltare, sunt localizate în diferite regiuni ale țării. Astăzi cărbunele este extras în zece bazine carbonifere. Cele mai mari zăcăminte sunt considerate a fi bazinele Kuznetsk, Kansko-Achinsk, Gorlovka și Donbasul de Est.

Bazinul Kuznetsk este principala bază de cărbune a țării și asigură jumătate din volumul total de materii prime extrase. Aproape douăsprezece la sută din exploatare se face prin minerit în cară deschisă. Bazinul Kansk-Achinsk furnizează cărbune brun, care este considerat cel mai ieftin din țară. Datorită calității scăzute, este slab transportabil, astfel încât asigură în principal funcționarea centralelor termice puternice care funcționează pe baza celor mai mari mine cu cară deschisă. Bazinul Pechora reprezintă patru procente din producția de cărbune a țării. Este situat departe de centre industriale, exploatarea se desfășoară numai în mine.

Exploatarea cărbunelui

Cărbunele este extras în două moduri principale - închis și deschis. În primul caz, acestea sunt mine sau tăieturi. Al meu - complex întreprindere minieră pentru exploatarea subterană a cărbunelui. În medie, ea lucrează timp de aproximativ patruzeci de ani. Cărbunele este extras în straturi, fiecare strat durând aproximativ zece ani pentru a fi îndepărtat. După aceasta, orizontul este reconstruit și se dezvoltă un strat mai profund. Mina în cariera implică excavarea cărbunelui în bănci și fâșii succesive. Cărbunele extras în mine și cariere este trimis direct către consumator sau către fabricile de procesare, unde este mai întâi sortat și apoi îmbogățit.

Bazinele carbonifere promițătoare includ Lensky, Tungussky și Taimyrsky. Ocupă zone semnificative în zonele slab populate din Siberia și Orientul Îndepărtat. Astăzi, producția de cărbune în regiunile vestice scade treptat, în timp ce în regiunile estice este în creștere. Unul dintre cele mai vechi bazine este Donbass. Cărbunele extras aici are calitate superioară, cum diferă de produsele concurenților.

Exploatarea cărbunelui ca sector industrial s-a răspândit la începutul secolului al XX-lea și, până în prezent, continuă să fie unul dintre cele mai tipuri profitabile extragerea zăcămintelor minerale. Se extrage cărbunele scara industriala peste tot în lume.

Contrar credinței populare, această fosilă este folosită nu numai ca combustibil de calitate. La mijlocul secolului al XX-lea, industria cărbunelui a dat un impuls puternic dezvoltării cercetării științifice privind separarea hidrocarburilor de minerale.

Unde are loc mineritul?

Cel mai mult ţări mari companii miniere de cărbune - China, SUA, India. ocupă locul 6 în clasamentul mondial pentru producție, deși se află printre primele trei ca rezerve.

În Rusia se exploatează cărbune brun, cărbune (inclusiv cărbune de cocsificare) și antracitul. Principalele zone de exploatare a cărbunelui din Rusia sunt regiunea Kemerovo, regiunea Krasnoyarsk, regiunea Irkutsk, Chita, Buriația și Republica Komi. Există cărbune în Urali, Orientul Îndepărtat, în Kamchatka, Yakutia, Tula și Regiunile Kaluga. În Rusia există 16 bazine de cărbune. Unul dintre cele mai mari - mai mult de jumătate din cărbunele Rusiei este extras acolo.

Cum se extrage cărbunele?

În funcție de adâncimea stratului de cărbune, de aria sa, de formă, de grosime, de diverși factori geografici și de mediu, este selectată o metodă specifică de extracție a cărbunelui. Principalele metode includ următoarele:

• mina;
• dezvoltări într-o mină de cărbune;
• hidraulic.

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

Metoda mea

Această metodă este folosită la adâncimi mari și are un avantaj incontestabil față de metodele de extracție a cărbunelui deschis: cărbunele la adâncimi mari este de calitate superioară și practic nu conține impurități.

Pentru a accesa straturile de cărbune, se forează tuneluri orizontale sau verticale (adături și puțuri). Sunt cunoscute cazuri de exploatare a cărbunelui la adâncimi de până la 1500 de metri (minele Gvardeiskaya, Shakhterskaya-Glubokaya).

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

1. Există o amenințare constantă cu pătrunderea apei subterane în puțul minei.
2. Există o amenințare constantă cu pătrunderea gazelor asociate în puțul minei. Pe lângă posibila sufocare, exploziile și incendiile reprezintă un pericol deosebit.
3. Accidente datorate temperaturilor ridicate la adâncimi mari (până la 60 de grade), manipulării neglijente a echipamentelor etc.

Prin această metodă, aproximativ 36% din rezervele mondiale de cărbune sunt extrase din interiorul pământului, ceea ce se ridică la 2625,7 milioane de tone.

Calea deschisă

Dezvoltarea unei cariere de cărbune este clasificată ca exploatare a cărbunelui în cariera deschisă, deoarece nu necesită forarea de mine și adăposturi la adâncimi mari.

Această metodă de exploatare implică sablare și îndepărtarea supraîncărcării (un strat de rocă în exces deasupra zăcămintelor de cărbune) de pe amplasamentul minier. După aceasta, cu ajutorul excavatoarelor, tunurilor cu apă, buldozerelor, concasoarelor, draglinelor și transportoarelor, roca este zdrobită și transferată în continuare.

Această metodă de exploatare a cărbunelui este considerată mai puțin sigură decât mineritul închis (mina). Dar are, de asemenea, anumiți factori de risc asociați cu manipularea neglijentă a echipamentelor și vehiculelor mari, posibilitatea de otrăvire de la gazele de eșapament și substanțele care însoțesc activitatea mașinii.

Dezavantaj semnificativ această metodă considerat a cauza un mare rău mediu datorită eliminării unei suprafețe mari a stratului de pământ și a elementelor naturale însoțitoare.

Metoda în cariera este considerată una dintre cele mai răspândite din lume - este folosită pentru extragerea a peste 55% din cărbune pe an, ceea ce se ridică la 4102,1 milioane de tone.

A fost folosit pentru prima dată în Uniunea Sovietică în anii 30 ai secolului XX. Aceasta implică extragerea cărbunelui în minele de adâncime, în timp ce transportul rocilor de cărbune la suprafață folosind jeturi de apă energizate. Această metodă ne-a permis să folosim dezavantajul exploatării subterane a cărbunelui - apele subterane - în beneficiul nostru.

Recent, exploatarea hidraulică a cărbunelui a fost considerată una dintre cele mai respectabile metode. Este capabil să înlocuiască procesul de exploatare a cărbunelui de către mineri, care necesită forță de muncă intensă și periculos, în locul căruia apa va acționa ca o forță distructivă și de ridicare.

Dezavantajele acestei metode de extragere a cărbunelui includ următoarele:

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

Aproximativ 7,5% din cărbune este produs anual prin această metodă, care se ridică la 545,5 milioane de tone.

În ciuda faptului că astăzi sursele alternative de energie sunt din ce în ce mai utilizate, exploatarea cărbunelui este o industrie relevantă. Unul dintre cele mai importante domenii de aplicare a acestui tip de combustibil este exploatarea centralelor electrice. Zăcămintele de cărbune sunt situate în diverse tari lume, iar 50 dintre ei sunt activi.

Zăcămintele mondiale de cărbune

Cea mai mare cantitate Cărbunele este extras în SUA în zăcăminte din Kentucky și Pennsylvania, Illinois și Alabama, Colorado, Wyoming și Texas. Aici se extrag cărbune tare și brun, precum și antracitul. Rusia ocupă locul al doilea la extracția acestor minerale.

China este pe locul trei la producția de cărbune. Cele mai mari zăcăminte chinezești sunt situate în bazinul de cărbune Shanxing, în Marea Câmpie Chineză, Datong, Yangtze etc. De asemenea, se extrage mult cărbune 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.

În zăcămintele din Saarland și Saxonia, Renania-Westfalia și Brandenburg din Germania, s-a extras cărbune tare și brun 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 destul 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:

• Kuznetskoye - o parte semnificativă a bazinului se află în regiunea Kemerovo, unde sunt extrase aproximativ 80% din cărbunele cocsificabil 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 un sector foarte promițător al economiei în prezent. Experții spun că omenirea consumă cărbune prea intens, așa că există amenințarea că rezervele mondiale ar putea fi epuizate în curând, dar unele țări au rezerve semnificative din acest mineral. Consumul acestuia depinde de aplicație, iar dacă vei reduce consumul de cărbune, acesta va dura mai mult timp.