Характеристика сахалинского угольного бассейна

Химическая характеристика качества углей Сахалинского угольного бассейна

Обобщенные результаты анализов углей о. Сахалина приведены в работах Т.А. Зикеева, И.А. Ульянова, А.П. Солдатенкова, В.К. Дмитриева, М.Г. Маскина, л.В. Пазигуна, О.А. Дуктовской, И.Н. Чекунова, Е.Ф. Лиокумовича, З.И. Капитоновой.

В соответствии с ГОСТ 7026—59 в настоящее время принято деление углей о. Сахалина на марки (табл. 213).

Все угли (и бурые) обладают плотным сложением. Плотность беззольной угольной массы бурых углей 1,42 г/см3, каменных газово-жирных 1,25 г/см3.

Рабочая влага сахалинских углей высокая: каменных 10%; бурых более 10%. Аналитической влаги у первых 0,5—4,5%, у вторых 5,0—11,0%. Зольность углей пласта III в шахте № 16/17 3,5—8,0%, пласта V на Вахрушевском месторождении — 30—40%. Средняя пластовая зольность по бассейну 15—16%. Зола сахалинских углей тугоплавкая. Средняя температура размягчения золы 1400°. Сахалинские угли являются трудно размалываемыми.

Содержание серы редко превышает 1,0% (среднее 0,5%). Фосфора содержится 0,035—0,07.5%, редко до 0,1%. Угли характеризуются повышенным содержанием водорода и выходом первичной смолы. Теплота сгорания горючей массы бурых углей до 7000 ккал/кг и более; длиннопламенных 7650—7750 ккал/кт; газовых 8000—8450 ккал/кг, коксовых 8400—8750 ккал/кг.

Теплота сгорания рабочего топлива (низшая) бурых углей 4130—4420 ккал/кг, длиннопламенных 4900 ккал/кг, газовых 5960—6650 ккал/кг, жирных и коксовых 7140—7240 ккал/кг, тощих 7440 ккал/кг.

Выход первичных смол из углей Мгачинского, Бошняковского, Шахтерского, Горнозаводского, Лопатинского и Первомайского месторождений достигает 17—21.

Результаты опытного коксования углей основных месторождений о. Сахалина приведены в табл. 214.

Угли мелового возраста изучены недостаточно. Они малосернистые, спекающиеся, переходные от газовых к жирным и жирные. В прошлом они разрабатывались в Александровском районе.

Палеогеновые угли нижнедуйской свиты и ее аналогов длиннопламенные. Наиболее высокометаморфизованные угли нижнедуйской свиты приурочены к Бродяжскому месторождению. Они отнесены Н. П. Георгиевским к марке Ж—К.

В районе Широкой Пади угли Хокоройского месторождения Ю.М. Ковтуновичем отнесены к газовым. Они легко обогащаются. В нижнедуйской свите выявлены месторождения жирного угля (Пилевское, Белкинское, Северо-Воздвиженское и Воздвиженское).

С нижнедуйской свитой связаны длиннопламенные угли. Они довольно высокозольные, малосернистые, обладают повышенным выходом летучих веществ и смол (12—17% на Лопатинском месторождении).

Угли верхнедуйской свиты наиболее широко распространены и хорошо изучены.

На Мгачинском месторождении угли длиннопламенные. Зольность равна 15—25%, уменьшается к верхним пластам. К югу, в бассейне р. Владимировки, степень метаморфизма углей повышается до газовых и жирных. На Дуйском и Октябрьском месторождениях метаморфизм углей закономерно возрастает в направлении с запада на восток от жирных до коксовых и тощих. Изменение выхода летучих на 1 км широтного направления на Дуйском месторождении (в основном Ж) 3—4%, на Октябрьском (в основном К) 7—8%. На Октябрьском месторождении при довольно высоком выходе летучих (20—22%) наступает потеря спекаемости. На Медвежском месторождении присутствуют тощие, неспекающиеся угли с выходом летучих веществ 14—20%.

На Солнцевском месторождении среднемиоценовые угли относятся к переходным от бурых к каменным. Аналогичные по составу угли развиты на Константиновском и Соболевском месторождениях.

На остальной площади распространены угли бурые или переходные к каменным (табл. 215).

Все сахалинские угли подвержены быстрому окислению и самовозгоранию, кроме углей марки T законсервированной шахты № 13/14. Они не самовозгораются даже при хранении в штабеле высотой 2—3 м в течение более 10 лет. В.М. Рябухо установил, что при хранении угли теряют спекающие свойства. Высота пластического слоя у спекающихся углей понижается через 3—4 месяца хранения на открытом воздухе на 3— 4 единицы. Одновременно понижается теплотворная способность.

В.М. Рябухо по данным опробования пластов углей шахт № 4 и б (Шахтерское месторождение) установил степень выветривания до глубины 200 м. Практика подтверждает эти данные.

Около 30% всех добываемых на о. Сахалине углей обогащается механическим способом (отсадкой в неклассифицированном виде). При этом зольность углей снижается с 20—25% до 10—15%.

Угли месторождений Александровского и Углегорского угольных районов можно использовать как сырье для получения металлургического кокса. Они имеют повышенную спекаемость и плавкость, высокую теплоту сгорания, низкое содержание серы и (в большинстве пластов) легкую и среднюю обогатимость. Они имеют повышенное содержание фосфора, что снижает их качество (см. табл. 214).

ВУХИН производились исследования по подбору коксовой шихты, опытному коксованию и промышленному использованию кокса из сахалинских углей. Промышленное испытание кокса проводилось в печах среднего объема (табл. 216).

Низкое содержание в коксе серы позволяет выплавлять чугун на кислых шлаках.

Работы по подбору коксовой шихты сахалинских углей проводились ВУГИ. Была установлена возможность ввода в шихту 5% полукокса (взамен тощих углей) и 20% газовых углей (концентрата) шахты № 15.

Оптимальной шихтой, по ВУХИН, из которой можно получить наиболее прочный кокс на базе этих углей, должна быть шихта, состоящая из 70—75% жирных углей штольни № 25 Усть-Бошняковского месторождения и 20—25% отощенных Усть-Лесогорского месторождения. Прочность кокса из такой шахты будет характеризоваться остатком в барабане 305—310 кг.

Опытное полузаводское коксование показало, что при сочетании газовых углей Владимиро-Агневского месторождения с неокисленными углями Бродяжского получается прочный кокс. Из шихты, в которой 60% газовых углей Владимиро-Агневского месторождения сочеталось с 30% неокисленных и 10% окисленных Бродяжского месторождения, получился кокс с остатком в барабане 333 кг.

Кокс, полученный из сахалинских углей, содержит много фосфора (0,165—0,189%).

Газовые угли Мгачинского, Бошняковского и Шахтерского (шахта № 1/2) месторождений, длиннопламенные Лопатинского и бурые Горнозаводского месторождений можно рекомендовать для получения искусственного жидкого топлива методом полукоксования. Угли Центрального угленосного района (шахты № 4/6, 10/13, 7), имеющие тугоплавкую золу, могут быть использованы для газификации.

Источник

Характеристика угольных бассейнов России

Основные угольные бассейны

Таблица «Угольные бассейны России»

Название бассейна

Экономический район

Способ добычи

Глубина залегания

Тип угля

Подземный, открытый незначительно

Открытый, подземный, гидравлический

Печорский каменноугольный бассейн

Находится в Коми и Ненецком национальном округе, основная площадь лежит за полярным кругом в зоне многолетней мерзлоты. Первая шахта начала работу в 1934 году.

Запасы превышают 344 млрд тонн.

Преобладает шахтная добыча, особенно опасная из-за специфики местных пластов, которые содержат много метана. Средняя мощность угольных пластов около 1,50 м.

Бассейн имеет свои обогатительные фабрики, поставляя потребителям очищенный уголь.

Потребители: коксующийся уголь отгружается на металлургические производства Череповца и Липецка, энергетический поступает на ТЭС Северного региона.

Перевозки обеспечивает Северная железная дорога.

Кузнецкий каменноугольный бассейн

Кузбасс – основной поставщик угля России, где добывается около 60% каменного угля и почти 80% коксующихся углей страны.

Размещается в Кемеровской области, краевые части в Новосибирской области и Алтайском крае. В середине 20-х годов ХХ века начато промышленное освоение. Запасы разной глубины залегания 747 млрд тонн. В бассейне действуют 58 шахт, 36 угольных разрезов, 25 обогатительных фабрик. В 2018 году объем добычи превысил 255 млн тонн.

Рис. 1. Проходческий комбайн в шахте.

Мощность пластов от 1,5 м до 15-20 м, на отдельных участках 30 м. До 45% добычи составляют коксующиеся угли, которые поставляются на металлургические комплексы страны. Растет экспорт углей различных марок, в 2018 году он составил около 60%. Энергетические угли используют ТЭС и ТЭЦ Урал и Западная Сибирь.

В Кузбассе работает станция подземной газификации, где уголь превращается в горючий газ; газ используется в котельных.

Канско-Ачинский буроугольный бассейн

Расположен на территории Красноярского края, небольшие участки выходят в Иркутскую и Кемеровскую области. Добыча ведется с 30-х годов ХХ века. Общие запасы больше 600 млрд тонн.

Угли бурые, на одном месторождении вскрыты маломощные пласты каменного угля, поступившие в разработку.

Продуктивные пласты имеют мощность 50-100 м. Залегание близко к поверхности и большая мощность пластов объясняют их низкую себестоимость.

Бассейн пересекает Транссиб, что облегчает транспортировку угля.

В бассейне принимают меры по восстановлению земель, отправляя плодородный слой на хранение и ссыпая пустую породу на дно отработанных карьеров; в конце работ почва занимает прежнее место, где высаживают лес.

Бассейн обеспечивает топливом южные области Сибири.

Рис. 2. Канско-Ачинский угольный бассейн.

Южно-Якутский каменноугольный бассейн

Находится на юге Якутии. Запасы более 57 млрд тонн коксующегося угля, пласты мощностью 25-27 м.

Эльгинское месторождение в бассейне – крупнейшее в стране.

Рис. 3. Эльгинское месторождение.

Что мы узнали?

Мы узнали основные бассейны страны, познакомились с характеристикой угольных бассейнов России. Оказывается, главные бассейны разрабатываются с начала ХХ века, и дают уголь до сих пор. У истоков угольной промышленности стоит Петр I.

Источник

Угольные бассейны России — расположение, характеристика и перспективы развития

Общая характеристика

Угленосными бассейнами называется территория, занимающая обширную площадь с островными и сплошными отложениями. Их объединяют общие условия, в которых образовывались пласты угля в определённую геологическую эпоху. Как правило, такие участки оказываются связанными с крупными тектоническими образованиями, имеющими следующие структурные признаки:

Помимо бассейнов существуют месторождения, имеющие относительно небольшую площадь. Они располагаются в обособленной геологической структуре, а находящиеся в недрах залежи имеют рабочее значение.

Огромные и небольшие запасы этого вида топлива отличаются по возрасту, качеству отложений, геологическому строению недр и насыщенностью углей на определённом участке.

Уголь — твёрдое топливо, которое образуется в результате медленного процесса разложения органики растительного происхождения. В зависимости от насыщенности углеводородом угли делятся на несколько типов:

1. Бурый. Считается самым молодым и дешёвым, залегает на относительно небольшой глубине, имеет невысокую себестоимость. Исходя из сравнительной характеристики, этот тип углей имеет невысокое качество из-за недостатка углерода (до 70%) и избытка влаги. Способность к окислению и самовозгоранию делает его непригодным к транспортировке на большие расстояния и длительному сроку хранения.
2. Каменный. Осадочная порода, образованная на глубине 3 тыс. метров из остатков древней растительности. Содержит до 95% углерода, высокомолекулярные соединения и минеральные примеси, которые после сжигания образуют золу. Небольшой процент влаги способствует значительному выделению тепла. Ценность этого типа заключается в способности коксоваться.
3. Антрацит. Образуется в глубоких слоях земной коры под воздействием большого давления и высокой температуры. От других типов углей его отличают плотность, блестящая поверхность и большая теплоотдача.

Классификация топлива определяется величиной угольных кусков. В этот список входят следующие размеры и наименования:

• орех — от 25 до 50 мм;
• штыб — от 0 до 6 мм;
• крупный — от 50 до 100 мм;
• мелкий — от 13 до 25 мм;
• плитный — более 100 мм;
• семечко — от 6 до 13 мм.

Неотсортированное сырьё, в котором присутствуют различные сорта, называется рядовым продуктом. В таблицах такой уголь обозначается буквой «Р».

По своему происхождению классификация ископаемого горючего зависит от видов растительности, из которой оно образовалось. Стебли, листья, древесина способствовали образованию гумусовых, а водоросли и другие низшие растения — сапропелитовых углей.

История развития отрасли

Разработка основных каменноугольных месторождений с составлением подробных описаний расположения бассейнов началась в первой половине XVIII столетия по указу Петра I. Первые разведочные работы проводились в районах Подмосковного и Донецкого бассейнов. Добытый уголь применяли в кузнечном деле, кустарных мастерских, солеварении. Он также использовался для отопления помещений.

В середине XIX века было отменено крепостное право, что способствовало развитию капиталистических отношений и созданию благоприятных условий для добычи полезного ископаемого. Не менее важное значение имело появление железнодорожного сообщения.

Октябрьская революция и последующая индустриализация внесли свои коррективы в угледобывающую отрасль. Первые годы социалистического строя ознаменовались внедрением в производство механизированных шахт. В период ВОВ потребность в угольном топливе обеспечивали восточные области страны.

В последующие годы проводились работы по обнаружению новых месторождений по всей территории страны. По оценкам учёных, сейчас в России самые большие в мире запасы угля, составляющие одну третью часть всех залежей на планете. Современные технологии помогают автоматизировать процесс добычи чёрного топлива, что способствует увеличению количества добываемого сырья.

В середине прошлого века появились новые технологии, позволяющие получать нелетучий углеродный остаток или кокс. Его добывают из каменного угля, в который входят следующие группы этого сырья:

• отощённо-спекающаяся;
• жирная;
• слабоспекающаяся;
• коксовая;
• газовая.

Коксующееся топливо является очень ценным продуктом. Отсутствие примесей и высокая температура при сгорании позволяют использовать его в металлургической промышленности, где другие виды горючих материалов неприемлемы.

Крупнейшие месторождения

На геологической карте показано, что главные угольные бассейны России с запасами бурых и каменных топливных материалов сконцентрированы в основном на востоке страны и в Сибири. В число основных поставщиков чёрного топлива входят:

1. Иркутский располагается на юге области и простирается от Нижнеудинска до Байкала. На площади бассейна, составляющей 42 тыс. квадратных километров, объём разведанных запасов топлива составляет более 7 миллиардов тонн. Здесь добывается как бурый, так и каменный уголь. Мощность пластов составляет 1—10 м.
2. Таймырский угольный бассейн занимает 80 тыс. квадратных километров одноимённого полуострова. Пласты состоят из каменных, среднезольных, гумусовых углей, часть которых способна коксоваться. Мощность залегающих пластов — 1—12 метров. Перспективы развития осложняются большой удалённостью бассейна от потребителей.
3. Южно-Якутский расположен рядом с Алданским нагорьем и занимает площадь 25 тыс. квадратных километров. Строение пластов невыдержанное, их мощность составляет от 0,7 до 2 м. Это высококачественные угли гумусового происхождения, среди них в большом количестве встречаются коксующиеся марки топлива.
4. Челябинский — крупное месторождение бурых углей площадью 1300 квадратных километров находится на востоке от областного центра. В предвоенные годы здесь была создана мощная промышленная база. На территории бассейна расположены семь угледобывающих участков. Максимальная мощность пластов — 200 метров, минимальная — 0,75 м.
5. Канско-Ачинский — крупнейший буроугольный бассейн Сибири, значительная его часть пролегает по Красноярскому краю, остальные участки находятся в Иркутской и Кемеровской областях. Буроугольные отложения насчитывают 20 пластов, глубина залегания которых примерно 120 метров. Основные потребители — электростанции, нефтегазовые предприятия и химическая промышленность.
6. Подмосковный — одно из старейших разработанных месторождений, богатое бурым топливом. Охватывает несколько областей региона. За всё время существования здесь добыли около 1,2 миллиарда тонн ископаемого угля. Активная работа по добыче и реализации горючего материала велась в XX столетии. На добытом топливе работали многие окрестные электростанции. Сильная обводнённость участков, а также чередование пластов с пустотами создавали опасность для работы в шахтах, поэтому сейчас месторождение закрыто.
7. Восточно-Донецкий расположен к северо-западу от Ростова. Является богатейшим месторождением антрацитов. Действующие шахты управляются шестью угольными компаниями, на территории бассейна работают обогатительные фабрики. Разрабатываемые угольные запасы достигают 330 миллионов тонн.
8. Печорский занимает территорию Северного экономического района Архангельской области, Республики Коми. Основная часть угленосных месторождений находится в Заполярье. В связи с удалённостью разработок, неблагоприятными климатическими условиями и вечной мерзлотой добытое сырьё имеет высокую себестоимость. Ископаемое топливо отличается высоким качеством, значительную часть представляют антрациты.
9. Кузнецкий угольный бассейн, запасы угля в котором составляют более 700 миллиардов тонн, охватывает Кемеровскую область, вдоль бассейна проложена Транссибирская железнодорожная магистраль. Занимает одну из лидирующих позиций по мощности угленосных пластов, качеству и запасам полезного ископаемого разных марок. Низкая себестоимость достигается благоприятными геологическими и ландшафтными условиями.
10. Минусинский бассейн расположен на территории одноименной котловины в Хакассии. Имеет железнодорожное сообщение с промышленными пунктами Тайшет, Новокузнецк, Ачинск. Преобладающим является длиннопламенное топливо, которое используется в теплоэнергетической промышленности.
11. Ленский — значительная часть бассейна приходится на территорию Якутии. Располагает большими запасами ископаемого угля — более 1600 миллиардов тонн. Из них около 950 млрд тонн — бурый уголь. Слабое освоение этого месторождения ограничивается неблагоприятным расположением.
12. Тунгусский — один из самых крупных в мире бассейнов площадью 1 млн квадратных километров. По оценкам специалистов, в его недрах залегает почти 2 млрд тонн полезного ископаемого. Основная доля всего объёма приходится на высококачественный каменный уголь. Эксплуатация затрудняется отсутствием дорог, а ближайшие промышленные центры находятся на расстоянии нескольких сотен километров.

Значительная часть всех российских месторождений находится в труднодоступных и неразвитых в промышленном плане регионах. Сложные географические и климатические условия приводят к повышению транспортных, социальных и производственных расходов. Эти факторы оказывают влияние на стоимость сырья и возможность разработки угленосных районов.

Способы добычи

Основные задачи угледобывающей промышленности заключаются в добыче и обогащении ископаемого продукта. Залежи располагаются на разной глубине. С учетом этого фактора практикуется несколько основных способов добычи топлива:

1. Открытый метод. Его удобство заключается в безопасности, низкой стоимости, экономии времени. Недостатком является большое содержание примесей в сырье.
2. Шахтный способ необходим для добычи чистого топлива, находящегося в глубоких недрах. На организацию шахт требуются не только финансовые затраты, но и время. К тому же этот метод небезопасен для работающих в шахте людей.

Открытая добыча является самой распространённой в России. Это объясняется малой глубиной нахождения угольных слоёв.

Воздействие на экологию

Несмотря на положительные экономические тенденции, угольные разработки создают ряд проблем, связанных с экологией. Основными последствиями являются:

• загрязнение окружающей среды;
• пожары в недрах;
• опасность выброса метана;
• появление почвенной эрозии в результате оседания и нарушения поверхностного слоя;
• оползни в карьерах.

Во время работ происходит попадание в атмосферу токсичных элементов и высокодисперсных частиц.

Кроме этого, отторгаются большие участки плодородных земель, находящихся над месторождениями. У людей, проживающих вблизи разрабатываемых участков, уменьшается продолжительность жизни, увеличивается риск онкологических патологий и врождённых аномалий. Для минимизации тяжёлых последствий предприятиям необходимо соблюдать принятые законом нормативы по горно-рудным работам и технике безопасности.

Источник