Каменный уголь - осадочная порода, которая образуется в земном пласте. Уголь - превосходное топливо. Считается, что это самый древний вид топлива, который использовали наши далекие предки.

Как образуется каменный уголь

Для образования угля необходимо огромное количество растительной массы. И лучше, если растения накапливаются в одном месте и не успевают разлагаться полностью. Идеальное место для этого - болота. Вода в них бедна кислородом, что препятствует жизнедеятельности бактерий.

В болотах накапливается растительная масса. Не успевая полностью сгнить, она спрессовывается следующими отложениями почвы. Так получается торф - исходный материал для угля. Следующие пласты почвы как бы запечатывают торф в земле. В результате он полностью лишается доступа кислорода и воды и превращается в угольный пласт. Процесс этот длительный. Так, большая часть современных запасов каменного угля образовались в эпоху палеозоя, т. е. более 300 млн. лет назад.

Характеристики и виды каменного угля

(Бурый уголь )

Химический состав угля зависит от его возраста.

Самый молодой вид - бурый уголь. Он залегает на глубине порядка 1 км. Воды в нем еще много - около 43%. Содержит большое количество летучих веществ. Хорошо воспламеняется и горит, но тепла дает мало.

Каменный уголь - этакий "середнячок" в этой классификации. Залегает он на глубинах до 3 км. Так как давление верхних пластов больше, то и содержание воды в каменном угле меньше - около 12%, летучих веществ - до 32%, зато углерода содержится от 75% до 95%. Он также легко воспламеняется, но горит лучше. А за счет малого количества влаги дает больше тепла.

Антрацит - более древняя порода. Залегает на глубинах порядка 5 км. В нем больше углерода и практически нет влаги. Антрацит - твердое топливо, плохо воспламеняется, зато удельная теплота сгорания самая высокая - до 7400 ккал/кг.

(Уголь антрацит )

Впрочем, антрацит - это не конечная стадия преобразования органического вещества. Попадая в более жесткие условия, уголь трансформируется в шунтит. При более высоких температурах получается графит. А испытывая сверхвысокое давление, уголь превращается в алмаз. Все эти вещества - от растения до алмаза - состоят из углерода, только молекулярная структура разная.

Помимо основных "ингредиентов" в состав угля часто входят различные "породы". Это примеси, которые не сгорают, а образуют шлак. Содержится в угле и сера, причем ее содержание обуславливается местом образования угля. При сгорании она взаимодействует с кислородом и образует серную кислоту. Чем меньше примеси в составе угля, тем выше ценится его сорт.

Месторождение каменного угля

Место залегания каменного угля называют угольным бассейном. В мире известно свыше 3,6 тысяч угольных бассейнов. Их площадь занимает около 15% территории земной суши. Самый большой процент залежей мирового запаса угля в США - 23%.На втором месте - Россия, 13%. Замыкает тройку стран-лидеров Китай - 11%. Самые крупные залежи угля в мире находятся в США. Это Аппалачский каменноугольный бассейн, чьи запасы превышают отметку в 1600 млрд. тонн.

В России самый большой угольной бассейн - Кузнецкий, что в Кемеровской области. Запасы Кузбасса составляют 640 млрд. тонн.

Перспективна разработка месторождений в Якутии (Эльгинское) и в Тыве (Элегестское).

Добыча каменного угля

В зависимости от глубины залегания угля применяют либо закрытый способ добычи, либо открытый.

Закрытый, или подземный метод добычи. Для этого метода строят шахтные стволы и штольни. Шахтные стволы строят, если глубина залегания угля 45 метров и выше. От нее ведут горизонтальный тоннель - штольню.

Существуют 2 системы закрытой добычи: камерно-столбовая и добыча длинными очистными забоями. Первая система менее экономична. Ее используют лишь в тех случаях, когда обнаруженные пласты мощные. Вторая система гораздо безопаснее и практичнее. Она позволяет извлекать до 80% породы и равномерно доставлять уголь на поверхность.

Открытый метод применяют, когда уголь залегает неглубоко. Для начала проводят анализ твердости почвы, выясняют степень выветриваемости почвы и слоистость покрывающего слоя. Если грунт над пластами угля мягкий, достаточно использования бульдозеров и скреперов. Если верхний пласт толстый, то пригоняют экскаваторы и драглайны. Пролегающий над углем мощный слой твердой породы взрывают.

Применение каменного угля

Область использования каменного угля просто огромна.

Из угля добывают серу, ванадий, германий, цинк, свинец.

Сам уголь - превосходное топливо.

Используется в металлургии для выплавки железа, при производстве чугуна, стали.

Полученную после сжигания угля золу используют в производстве строительных материалов.

Из угля после его специальной обработки получают бензол и ксилол, которые используют в производстве лаков, красок, растворителей, линолеума.

Путем сжижения угля получают первоклассное жидкое топливо.

Уголь - сырье для получения графита. А также нафталина и еще ряда ароматических соединений.

В результате химической обработки каменного угля на сегодняшний день получают свыше 400 видов промышленных продуктов.

К основным задачам, которые ставятся перед угольной промышленностью, относится добыча и первичная переработка (обогащение) каменного и бурого угля. Угледобыча самая крупная из всех отраслей входящих в топливную промышленность по количеству персонала и стоимости основных фондов. Такой субъект Российской Федерации, как Кемеровская область своим экономическим потенциалом во многом обязан угольной промышленности. Угольные бассейны России

На территории России находятся залежи различных видов угля - бурого, каменного и антрацита. Российская Федерация занимает одно из лидирующих мест в мире по количеству каменного топлива в недрах. Суммарное количество угля составляет 6421 миллиардов тонн, 5334 миллиарда тонн из них кондиционные.

Количество каменного угля в общих запасах более 60% от числа всех запасов. Технологическое топливо - коксующийся уголь - занимает 10% в общем объеме запасов, 3,6% валового продукта приходится на долю продукции угледобычи в ТЭК, а в общем объеме ВВП России на эту отрасль приходится около одного процента.

Количество потребленного угля внутренним рынком России увеличилось на 2,3% и составило 178 миллионов тонн. Из них для коксования было потреблено 38 миллионов тонн, а энергетики потребили- 140 миллионов тонн.

Если рассмотреть карту России, то более 90% залежей находится на востоке страны, в основном в Сибири. Если сравнивать объёмы добычи то наиболее значимыми для страны месторождениями можно назвать Кузнецкое, Канско-Ачинское, Тунгусское, Печорское и Иркутско-Черемховское месторождения.

Развитие угольной отрасли в России

В мире, по объемам добытого угля Россия занимает, пятое место (впереди Китай, Соединенные Штаты Америки, Австралия и индия), 75% добытого топлива, применяется энергетиками при производстве тепловой и электрической энергии, 25% используется для нужд металлургической и химической промышленности.

Экспортируется небольшой процент от общей добычи. Основными рынками экспорта являются Япония и Республика Корея.

В России основным является открытый метод добычи – 75% от общего объема. Применение открытого метода обусловлено небольшой глубиной залегания. Для применения такого способа добычи нужно снять верхние слои почвы. Для вскрытия используются бульдозеры, скреперы, роторные экскаваторы, драглайны.

Потом дробится порода. Для дробления используют водяные пушки, дробилки, иногда применяются буровзрывные методы отбойки угля. Добыча таким способом занимает довольно большую площадь территории.

Добыча угля открытым способом имеет следующие положительные стороны:

Шахтная добыча угля

• добыча единицы продукции происходит за небольшой интервал времени;
• низкая себестоимость;
• относительная безопасность;

Недостатки:

Уголь, добытый открытым методом, содержит большой процент примесей.

Шахтная добыча более затратная. Применение обусловлено залеганием пластов полезной породы на большой глубине. Обустройство шахт требует больших капитальных затрат как в финансовом плане, так и во временном. При добыче угля в шахтах имеет место большая доля ручного труда. Глубина некоторых шахт достигает одного километра.

Преимущества:

• высокое качество добытого сырья;
• меньше воздействие на окружающую среду;

Недостатки:

• самый небезопасный способ добычи;
• необходимы серьёзные финансовые вложения.

Крупнейшие месторождения России

Кузбасс

Минеральные ресурсы. Буроугольные бассейны

Кузнецкий угольный бассейн, сокращённо Кузбасс – наиболее крупное месторождение по запасам угля на территории РФ, и крупнейшее в мире. Оно расположено на Западе Сибири.

Основная часть территории бассейна находится в Кемеровской области. На долю Кузбасса приходится добыча 56% процентов каменного и около 80% коксующегося угля, добытого в РФ, в общей сумме двести миллионов тонн в год.

В Кузнецком бассейне угли, по своему качеству разные. Уголь с более высоким качеством залегает глубже, а чем ближе к поверхности увеличивается зольность и влажность угля. Большие расстояния от главных потребителей топлива – центральной части страны, Камчатки и Сахалина, является основным недостатком. Добыча ведется открытым методом.

Канско-Ачинский бассейн

Этот бассейн расположен в центральной Сибири. Основной вид добываемого угля – бурые угли, широко применяемые в энергетике, Добывается открытым способом.

Количество угольных запасов составляет 638 миллиарда тонн, используется топливо местными электростанциями для генерации электроэнергии и тепловой энергии. Значительная часть добытого ископаемого применяется на ТЭЦ Иркутской энергетической системы. Самыми крупными потребителями Канско-Ачинских углей являются ТЭЦ, расположенные в городах:

• Красноярске;
• Абакане;
• Солнечном;
• Железногорске.

Немаловажное значение для бассейна играет наличие транссибирской железнодорожной магистрали, по которой осуществляется транспортировка угля, как в западном направлении страны (для нужд Рязанской ГРЭС), так и на Дальний Восток.

Тунгусский бассейн

Самые крупные месторождения угля

Тунгусский бассейн, лидирующий в России, и входит в число крупнейших угольных бассейнов мира. Его площадь составляет примерно один миллион квадратных километров. Количество угля в недрах составляет примерно два миллиарда тонн, причем 95% из них каменные. Такое количество угля способно обеспечить все мировые потребности сроком на пятьсот лет.

В связи с отсутствием подъездных путей и удаленностью от промышленных центров на полную мощность не эксплуатируется. Основным потребителем угля является субъект РФ Красноярский край.

Печорский угольный бассейн

Добыча угля в Иркутско–черемховском бассейне

Располагается на западном склоне кряжа Пай-Хой. Административно расположен в Ненецком автономном округе и Республике Коми.

В недрах бассейна преимущественно находятся коксующиеся угли высокого качества. Добыча ведется с применением шахтного метода.

Ежегодная добыча 12,6 миллиона тонн угля, что равняется 4% от всего количества угля, добываемого в России. Череповецкий металлургический завод является самым крупным потребителем.

Иркутско–черемховский бассейн

Иркутский угольный бассейн занимает площадь 42,7 тысячи км². Количество угля в недрах бассейна 9 миллиардов тонн, из них 94 % каменный, на бурые угли приходятся остальные 6%.

Толщина пластов от одного до десяти метров. Большие расстояния от крупных потребителей не позволяет использовать добываемый уголь, кроме как на местных электростанциях. Для добычи топлива применяется открытый способ.

Влияние на экологию

Природа проблем воздействия на окружающую среду угледобывающей сферой в основном связана с проведением горных работ. Особенно при открытой добыче угля. При проведении взрывных работ в небо подымаются тонны пыли, и разносятся ветром на многие километры. Более пятидесяти процентов шахт по добычи угля относятся к категории взрывоопасных, также высока опасность самовозгорания угольной пыли.

При проведении взрывных работ в небо подымаются тонны пыли, и разносятся ветром на многие километры

При проведении работ под землей существует большая вероятность оседания земли, которую возможно предотвратить. При проведении добычи полезных ископаемых, пустоты, образующиеся под землей, необходимо заполнять, не имеющей ценности породой или другими материалами.

Многие страны мира уже успешно применяют эту технологию. В первую очередь в тех странах, где приняты нормативы, и программы по рекультивации территорий, на которых проводились горные работы.

Каждый субъект хозяйствования при добыче каменного топлива должен выполнять требования техники безопасности принятые в добывающей отрасли. Пренебрежение этими правилами может привести к очень опасным последствиям:

• при добыче возможны изменения ландшафта;
• развитие эрозии почвы, связанное с оседанием поверхности земли, нарушается почвенный покров;
• происходит ухудшение качества воздуха и воды;
• в результате подземной добычи угля происходят выбросы метана;
• подземные пожары;
• самовозгорания в отвалах;
• осыпание откосов;

Для минимизации экологических последствий каждый субъект хозяйственной деятельности, занимающийся добычей и переработкой угля должен внести свой вклад в решение данной проблемы.

Видео: Уголь. Современная добыча угля!

Поскольку живу в краю шахтеров, не мог не заинтересоваться способами добычи этого ископаемого, которых, кстати, не так уж и много. Пользуясь случаем, постараюсь кратко рассказать о плюсах и недостатках каждого из них.

Добыча угля: шахтный способ

Добыча ископаемого таким путем дает огромное преимущество, поскольку наиболее ценные виды топлива залегают на больших глубинах. При этом уголь практически не содержит пустых пород, чего нельзя сказать об открытом способе, но о нем чуть позже. Итак, для того, чтобы добраться к залежам, бурят глубокие вертикальные туннели. Как только обнаружен пласт, начинается его горизонтальная разработка. Порой глубина доходит до 1,5 км, например, шахта «Гвардейская», которая находится на Донбассе. Однако такой способ содержит немало минусов:

• угроза затопления;
• поскольку метан - вечный спутник угольных пластов, это чревато удушьем рабочих или подрывом;
• чем больше глубина, тем выше температура, а значит, существует риск для человека и оборудования.

В мире таким способом добывают порядка 40% мировых запасов.

Добыча угля: открытый или карьерный способ

В этом случае отпадает необходимость не только дорогостоящего бурения, но и постройки ряда наземных коммуникаций. Суть сводится к подрыву пустой породы, а затем в дело вступают огромные экскаваторы, дробилки и грузовики, которые перерабатывают породу и вывозят ее на отвалы. Такой способ несет меньшую опасность, однако все-таки с ним связаны некоторые риски. Это и угроза внепланового подрыва, и отравление рабочих выхлопами, и неосторожное обращение с травмоопасным оборудованием.

Добыча угля гидравлическим способом

В принципе, это тот же шахтный, однако есть одна особенность: транспортировка ископаемого осуществляется струей воды под огромным давлением. Выходит, что подземные воды - головная боль шахтеров, работают на их благо. Сегодня этот способ считается одним из лучших, поскольку заменяет трудоемкий процесс транспортировки. К недостаткам можно отнести зависимость добычи от типа породы, и постоянный контакт воды с оборудованием.

Угольная промышленность занимается добычей и первичной переработкой (обогащением) каменного и бурого угля и является самой крупной отраслью по численности рабочих и стоимости производственных основных фондов.

Уголь России

Россия располагает разнообразными типами углей — бурыми, каменными, антрацитами — и по запасам занимает одно из ведущих мест в мире . Общие геологические запасы угля составлют 6421 млрд. т, из них кондиционные — 5334 млрд. т. Свыше 2/3 общих запасов приходится на каменные угли. Технологическое топливо — коксующиеся угли — составляют 1/10 от общего количества каменных углей.

Распределение углей по территории страны крайне неравномерно . 95% запасов приходится на восточные регионы , из них более 60% — на Сибирь. Основная часть общегеологических запасов угля сосредоточена в Тунгусском и Ленском бассейнах. По промышленным запасам угля выделяются Канско-Ачинский и Кузнецкий бассейны.

Добыча угля в России

По объемам добычи угля Россия занимает пятое место в мире (после Китая, США, Индии и Австралии), 3/4 добываемого угля используется для производства энергии и тепла, 1/4 — в металлургии и химической промышленности. На экспорт идет небольшая часть, в основном в Японию и Республику Корея.

Открытая добыча угля в России составляет 2/3 общего объема . Этот способ добычи считается наиболее производительным и дешевым. Однако при этом не учитываются связанные с ним сильные нарушения природы — создание глубоких карьеров и обширных отвалов вскрышных пород. Шахтная добыча дороже и отличается высокой аварийностью, что во многом определяется изношенностью горного оборудования (40% его устарело и требует срочной модернизации).

Угольные бассейны России

Роль того или иного угольного бассейна в территориальном разделении труда зависит от качества углей, размера запасов, технико-экономических показателей добычи, степени подготовленности запасов для промышленной эксплуатации, размеров добычи, особенностей транспортно-географического положения. По совокупности этих условий резко выделяются межрайонные угольные базы — Кузнецкий и Канско-Ачинский бассейны, на которые суммарно приходится 70% добычи угля в России, а также Печорский, Донецкий, Иркутско-Черемховский и Южно-Якутский бассейны.

Кузнецкий бассейн , расположенный на юге Западной Сибири в Кемеровской области, является главной угольной базой страны и обеспечивает половину общероссийской добычи угля. Здесь залегает каменный уголь высокого качества, в том числе коксующийся. Почти 12% добычи осуществляется открытым способом. Главными центрами являются Новокузнецк, Кемерово, Прокопьевск, Анжеро-Судженск, Белово, Ленинск-Кузнецкий.

Канско-Ачинский бассейн расположен на юге Восточной Сибири в Красноярском крае вдоль Транссибирской магистрали и дает 12% добычи угля в России. Бурый уголь этого бассейна является самым дешевым в стране, поскольку добыча осуществляется открытым способом. Из-за низкого качества уголь малотранспортабелен и поэтому на базе крупнейших разрезов (Ирша-Бородинского, Назаровского, Березовского) действуют мощные тепловые электростанции.

Печорский бассейн является крупнейшим в европейской части и дает 4% добычи угля в стране. Он удален от важнейших промышленных центров и находится в Заполярье, добыча ведется только шахтным способом. В северной части бассейна (Воркутинское, Воргашорское месторождения) добывают коксующиеся угли, в южной (Интинское месторождение) — преимущественно энергетические. Основными потребителями печорского угля являются Череповецкий металлургический завод, предприятия Северо-Запада, Центра и Центрального Черноземья.

Донецкий бассейн в Ростовской области является восточной частью каменноугольного бассейна, расположенного на Украине. Это один из старейших районов добычи угля. Шахтный способ добычи обусловил высокую себестоимость угля. Добыча угля с каждым годом сокращается и в 2007 г. бассейн дал лишь 2,4% общероссийской добычи.

Иркутско-Черемховский бассейн в Иркутской области обеспечивает низкую себестоимость угля, так как добыча осуществляется открытым способом и дает 3,4% угля в стране. Из-за большой удаленности от крупных потребителей используется на местных электростанциях.

Южно-Якутский бассейн (3,9% общероссийской добычи) находится на Дальнем Востоке. Располагает значительными запасами энергетического и технологического топлива, причем вся добыча ведется открытым способом.

К перспективным угольным бассейнам относятся Ленский, Тунгусский и Таймырский, расположенные за Енисеем к северу от 60-й параллели. Они занимают обширные пространства в слабоосвоенных и малообжитых районах Восточной Сибири и Дальнего Востока.

Параллельно с созданием угольных баз межрайонного значения шло широкое освоение местных угольных бассейнов, что дало возможность приблизить добычу угля к районам его потребления. При этом в западных регионах России добыча угля сокращается (Подмосковный бассейн), а в восточных — резко возрастает (месторождения Новосибирской области, Забайкальского края, Приморья.