Открытый способ добычи угля какие бассейны

Разработка угольных шахт и бассейнов

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.

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.

Добыча угля 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;

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.

Добыча угля наружным методом

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

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

Крупнейшие месторождения России

Кузбасс

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.

Канско-Ачинский угольный бассейн — находится на территории Красноярского края, частично Кемеровской и Иркутской областей РСФСР

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:

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

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

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!

Источник

Угольная промышленность: карта добычи в России, запасы и крупнейшие бассейны

В России угольная промышленность по объемам добычи занимает пятое место в мире. В ее недрах содержится 30% всех мировых запасов каменного угля, что делает ее одним из лидеров по его добыче.

Уголь относится к стратегически полезным ископаемым, он является топливом, также используется для производства искусственных волокон и пластмасс, специальные сорта применяются в черной металлургии при изготовлении кокса. Переработка нефти и газа с каждым годом обрастает огромным количеством сложностей, на фоне которых использование угля становится все более перспективным.

Необходимость добычи угля

В мировой энергетике среди фундаментальных топливных ресурсов на долю угольной составляющей приходится пятая часть (23%), при производстве электроэнергии она равна 38%, а в металлургии доходит до 70%. Точно так же, как и другие углеводородные ископаемые (нефть, газ), он является невосстанавливаемым ресурсом.

Сейчас на основе угля производят порядка 40% всей электроэнергии, однако так было не всегда. К примеру, в 1960 году на его долю приходилось производство половины электроэнергии, но спустя десятилетие его доля составляла всего одну треть. Такое снижение использования было связано с высоким уровнем загрязнений, которые он вызывал по сравнению с газом. Основные загрязнения приходятся на неполностью сгоревшие фракции и выделяемый углекислый газ.

Ежегодное увеличение стоимости газа и нефти привели к возникновению тенденции возврата на относительно дешевые угли. Китай, Индия и Япония оповестили о составлении планов по увеличению доли их использования. По прогнозам, уровень потребления будет расти на 1,5% ежегодно.

Общий объем добычи угля всех классов составляет порядка 5 млрд тонн в год. Угольная промышленность является неотъемлемым звеном ТЭК, три четверти мощностей угледобывающей отрасли идет на производство топлива, остальное становится сырьем для химической промышленности.

Помимо традиционного использования его также применяют для изготовления:

• синтетического горючего жидкой фракции,
• метана,
• электродных и футеровочных компонентов,
• углеводородных адсорбентов,
• гуминовых препаратов.

Россия занимает лидирующие позиции в торговле и производстве угля. После распада СССР была произведена реструктуризация, в результате которой производство коксующего угля полностью перешло в частный сектор. Добываемый на территории России уголь имеет достаточно большой разброс по качеству и расходам на добытую тонну, колебания составляют от $17/т до $60/т.

Запасы угля в России

Российские недра обладают очень большими запасами угля, которые сконцентрированы в так называемых угольных бассейнах и месторождениях. Под бассейном понимают обширные территории площадью не ниже 10 тысяч км2, которые содержат пласты углей, сформированных в одно время и при одинаковых условиях. Угольные месторождения представляют собой образования поменьше с характерной геологической структурой.

Главные залежи сконцентрированы в труднодоступных восточных регионах: Сибирь и вся территория к востоку за ней содержит порядка 76% от общего числа.

Передовые научные технологии позволили снизить затраты на добычу, что вернуло ему утраченную за последние годы популярность. Эти инновации позволили России получать высококачественный энергетический уголь. Однако он все же уступает по своим свойствам австралийскому и североамериканскому.

Месторождения

На данный момент насчитывается порядка 26 угольных бассейнов и более 600 месторождений, разработаны более 70 шахт и 120 разрезов, которые перерабатываются на почти 200 заводах общей мощностью 400 млн т.

Крупнейшие объекты

Если лидер по запасам угля Сибирь, то Кемеровская область занимает главенствующее положение по их разработанной части.

Крупнейшие угольные бассейны:

• Кузнецкий,
• Канско-Ачинский,
• Печорский,
• Минусинский,
• Восточно-Донецкий,
• Иркутский,
• Тунгусский,
• Подмосковный,
• Кизеловский,
• Ленский.

Значение каждого угольного бассейна определяется характеристиками добываемых углей, общим их количеством в залежах, удобством транспортного сообщения, удобством организации промышленного производства в регионе добычи.

Кузбасс

Добыча породы угленосных отложений ведется всеми доступными способами. Себестоимость добычи средняя. Добываемый уголь отличается высококачественными характеристиками: зольность — на уровне 9-20%, серы всего порядка 0,2-0,5%, теплота сгорания колеблется от 6000 ккал/кг до 9000 ккал/кг. Резервы, расположенные в Кемеровской области, по своему объему составляют порядка 700 миллиардов тонн. Средняя глубина шахт — 0,2 км.

На территории бассейна работают 3 гидрошахты и 25 углеобогатительных предприятий.

В Прокопьевско-Киселевском регионе используется станция подземной газификации угля. Практически все процессы по добычи механизированы, в шахтах и разрезах работает просто огромное количество техники.

Из недр этих исполинских шахт каждый день может добываться около 10 тысяч тонн, со временем планируется расширить этот объем. Центры по добычи находятся в Кемеровском, Беловском, Бунгуро-Чумышском, Ерунаковском и других районах.

Канско-Ачинский бассейн

Максимально добытый объем составил 56 млн тонн, это было в 1991 году. Исследования показали, что запасы угленосных отложений в Канско-Ачинском бассейне позволяют добывать до 1 млрд тонн в год.

На территории бассейна расположено порядка 30 месторождений и 7 угленосных площадей, самые крупные из них:

• Абанское,
• Барандатское,
• Березовское,
• Боготольское,
• Бородинское,
• Итатское,
• Урюпское,
• Назаровское,
• Саяно-Партизанское.

Преимущественно здесь буроугольные отложения, зольность которых составляет 5-11%, влажность — не выше 30%, теплотворность в среднем на уровне 3000 ккал/кг. В золе содержится СаО 25-61%, а вот наличие токсичных и радиоактивных элементов незначительно.

Центральные города этого региона — Красноярск, Ачинск, Бородино, Канск, Назарово, Шапырово.

Печорский

Расположен в республике Коми и в Ненецком автономном округе, занимает территорию площадью 90 тысяч км². Объем угленосной породы в этом бассейне равен примерно 350 млрд т.

Шахты находятся возле Воркуты и Инты. Ежегодно объем добычи составляет порядка 13 млн тонн, который перерабатывается заводами, находящимися поблизости. До 2000 года добыча производилась подземным способом, слои угленосной породы располагаются на глубине свыше километра. Добыча углей в этом регионе имеет высокую себестоимость из-за холодных климатических условий.

Состав угленосных отложений в этом регионе в основном обусловлен коксующимися углями и антрацитом. Мощность пластов составляет 1,5 метра. Условия добычи очень сложные.

Иркутский

Находится на юге от Иркутска, протяженность его составляет 500 км, общая площадь равна 42,7 тыс км², разделен на две части: Прибайкальскую и Приясаянскую.

Объем залежей угля оценивается в 7,7 млрд т, содержит 16 угленосных районов и около 20 крупных месторождений как бурого, так и каменного угля.

К самым большим относят:

• Абанское,
• Барандасткое,
• Березовское,
• Боготольское,
• Бородинское,
• Итатское,
• Урюпское,
• Назаровское,
• Саяно-Партизанское.

Бассейн сформирован в геологическом Предсаянском прогибе, из-за чего толщина залегания слоя изменяется от 75 до 750 км, мощность слоев составляет от 2 до 9 метров. Состав углей обладает неоднородной структурой и карстовыми образованиями. Угли преобладают гумусовые — 87%, меньше гумусо-сапропелевых и сапропелевых, их зольность составляет 18-31%, бывают малосерные и высокосерные виды, применяют его преимущественно для коксования и газификации.

Объем добычи составляет более 40 млн тонн в год. Самые крупные разрезы — это Бородинский, Назаровский, Переясловский и Канский.

Донбасс

Месторождения сформированы на заливах и лиманах высохшего древнего океана Тетиса, занимают территорию площадью порядка 58 тыс км², пласты залегают на глубине до 1800 метров, мощность которых в среднем равна 1 метру. Суммарная величина залежей оценивается в 142 млрд т. Этот угольный бассейн находится на первом месте по значению и объемам добычи.

В его недрах содержится:

• антрацита — 14 млрд т,
• газовых углей — 28 млрд т,
• коксующихся — порядка 10 млрд т,
• тощих — 6 млрд т.

Строение углей достаточно однородно, средняя теплотворность составляет 21,2-26,7 МДж/кг. Они малофосфористые и газоносны. Центрами добычи стали города Донецк, Покровск, Макеевка, Лисичанск, Красный Луч и другие.

Минусинский

Находится в одноименной впадине между Западным Саяном и Кузнецким Алатау. Запасы залегают на глубине 1800 метров, их количество составляет около 26,7 млрд тонн, из которых разведано только 4,9 млрд тонн.

Добыча производится разными способами, объем составляет 5,6 млн тонн в год. В основном встречаются газовые и длиннопламенные угли, мощность слоев — 2-3 метра. Угли среднезольные, малофосфористые и малосернистые.

Условия добычи благоприятные, осложнения возникают лишь из-за повышенного притока воды.

Подмосковный

Находится на территории Новгородской, Тульской, Ленинградской, Калининской, Смоленской и Рязанской областей. Основная добыча производится в Тульской области, начиная с 1855 года.

Площадь угленосных отложений составляет порядка 120 тысяч км2, глубины залегания — около 200 метров. Общие запасы составляют 11,8 млрд тонн, из которых разведано 5,3 млрд тонн.

• влажность – 32,5%,
• зольность – 31%,
• содержание серы – 3%,
• теплота сгорания – 38,2 МДж.

В основном месторождения представляют собой разобщенные пластовые и линзообразные залежи нетипичной конфигурации. Разработка производится подземным способом, некоторые залежи с небольшой вскрышей — открытым. В год извлекается порядка 35 млн тонн.

История добычи угля

Первое упоминание относится к бронзовому веку — в то время его использовали для создания погребальных костров в Уэльсе, о чем писал Аристотель в своих трудах. В юго-восточной части США жившие в то время там индейцы-хопи применяли его для проведения ритуальных церемоний и для приготовления еды. В 13 веке Марко Поло в своих трудах подробно рассказывал о повсеместном использовании угля в Китае.

Первыми начали разрабатывать угли, расположенные на поверхности. Их выработка в 14 веке привела к созданию шахт и подземных разработок. Однако с погружением под землю появились трудности с откачкой воды, что было возможным только рядом с водяными мельницами, которые исполняли роль насосов. В 1710 году эту проблему удалось преодолеть с помощью двигателей. Поднятие углей на поверхность — тоже трудоемкая операция, которую в то время осуществляли путем наполнения и поднятия корзин силами людей. Так продолжалось до внедрения парового двигателя в 1840 году.

Расширение добычи привело к промышленному буму и явлению, которое после получило название промышленная революция. К 1900 году США и Великобритания стали лидерами в производстве угля.

Начиная с 1920 года, на смену углю пришла нефть, а с 1980 года и газ, что сократило объемы его добычи. Однако в современных реалиях наблюдается увеличение его потребления, что обусловлено его дешевизной.

Особенность размещения предприятий

От мест залегания угленосных отложений напрямую зависит топливно-энергетический потенциал региона. Крупные энергетические комплексы, как правило, формируются на основе угольных бассейнов, например, Кузнецкий, Канско-Ачинский, Печорский и другие.

Факторы размещения, определяющие расположение угольного производства:

• география местности,
• макроэкономические особенности,
• производственные особенности,
• социальный.

Сложность горно-геологических и климатических условий обуславливает возможность применения технологий для добычи и обработки углей. Для снижения себестоимости такие производства стараются размещаться как можно ближе к местам их добычи.

Способы добычи

Геологическая специфика залегания угленосных отложений во многом определяет выбор способа их добычи.

Геологические особенности, от которых зависит выбор метода добычи:

1. Положение пласта или, как его еще называют, падение. Определяется углом наклона залегания пласта к плоскости горизонта. Чем круче падение, тем трудозатратнее его извлечение.
2. Плотностей угленосных отложений, наличие пустот. От этого фактора зависит выбор горнодобывающего оборудования.
3. Глубина залегания.
4. Гидрология местности.
5. Характеристики окружающей среды, которые определяют, будет ли отработанная порода кислотообразующей или нет.

Варианты извлечения углей разные, выбор конкретного зависит от комбинации факторов, которые были перечислены выше. Существуют два основных типа добычи: открытый и подземный.

Открытый

Проводится путем снятия поверхностного слоя специализированной техникой, является самым экономичным. На его долю приходится 70% разработок всех месторождений.

Открытые угольные разработки применимы для разных объемов добычи — от 1 млн до 10 млн в год.

Однако, помимо очевидных достоинств и дешевизны, есть существенный недостатки:

• нанесение сильных разрушений природной среде,
• создание глубоких карьеров,
• удаление плодородного слоя.

Восстановление экологии разработанных земель является неотъемлемой частью открытого способа добычи.

Закрытый

Применяют для извлечения угленосного слоя с больших глубин. При таком методе добычи конечный продукт получается высококачественный и без примесей. Этот тип извлечения требует использования высокотехнологичного оборудования, которое применяют для создания доступа к слою и его поднятию на поверхность.

Недостатки закрытого метода:

• дороговизна, возникающая из-за необходимости использовать высокотехнологичное оборудование,
• опасность взрывов и пожаров,
• угроза затопления подземными водами,
• вероятность удушья от недостатка кислорода и высоких температур.

Таким образом извлекают 36% всего добываемого угля, это около 2,63 млдр т.

Экономическое значение

Начиная с 1970 года, российское правительство начало переориентировать энергетический комплекс на использование газа. Перед Министерством энергетики и угольной промышленности стояла задача обеспечить более быстрые темпы роста энергетики в сравнении с промышленностью.

Ежегодное увеличение объемов добычи угля, начиная с 1999 года, происходит с недостаточной скоростью. В российском энергобалансе на долю угля приходится только 18%, хотя средний показатель по миру — около 40%. Такой низкий показатель не может обеспечить энергетическую безопасность страны.

Рост цен на нефть и газ в очередной раз заставляет обратить внимание на угольный ресурс. В 2007 году министром угольной промышленности была принята схема размещения энергообъектов до 2020 года, согласно которой произойдет снижение доли газовых станций на 30-35%, а работающих на угле возрастет до 31-38%. Изменения коснутся и топливного баланса, доля газа должна уменьшиться с 68% до 50%.

Проблемы

Серьезный кризис в период с 1991 года по 1994 привел к снижению объемов добычи и экспорта в два раза. Больше половины российский каменноугольных шахт (порядка 60%) имеют срок службы 20 лет, однако, несмотря на это, в них ни разу не была произведена реконструкция за весь период эксплуатации. Также во времена СССР они поддерживались государственными дотациями. Свободные рыночные цены и отсутствие господдержки в итоге провели черту окупаемости, ниже которой оказалось несколько компаний, что привело к закрытию ряда шахт из-за их нерентабельности.

Адаптация к новым условиям рынка завершилась к 2010 году, во время которого ситуация значительно улучшилась: объем добычи уже составил 320 млн тонн, также возобновился рост инвестиций.

Разработка и обслуживание уже существующих угольных бассейнов требует рабочей силы, однако в этом вопросе наблюдается существенный дефицит. Такое положение вещей связано с низкими зарплатами и тяжелыми условиями труда. Также многие места разработок находятся в труднодоступных регионах и суровых климатических условиях. Комплексное влияние этих факторов на фоне невысоких зарплат создает недостаток рабочей силы.

Перспективы развития

Уголь является для России важным ресурсом, научный и высокотехнологичный подход к обработке которого может стать надежным источником бюджетных средств.

В развитии угольной промышленности выделяют несколько перспектив:

1. Углехимия.
2. Коксохимия — производство металлургического кокса и сопутствующих элементов.
3. Производство наноматериалов.
4. Разработка экологичных способов сжигания углей.
5. Изготовление строительных материалов из переработанных отходов угольной промышленности.
6. Дегазация угольных пластов.

Общее повышение рентабельности угольной промышленности может быть достигнуто широкомасштабной дегазацией угольных пластов.

Видео

Данный фильм рассказывает про особенности, методы, места, где добывают уголь.

Источник