Гидравлический способ добычи угля кратко

Обновлено: 04.07.2024

Самым востребованным ископаемым для населения является уголь. Чаще всего его применяют в металлургической, энергетической и химических промышленностях. Существуют разные способы добычи угля. Они зависят от того на какой глубине лежит уголь.

Самые распространенные способы: • Открытый или карьерный. • Закрытый.

Открытый способ добычи угля Уголь добывают с помощью открытого способа в том случае если ископаемые лежат на глубине не больше 100 метров. Для того чтобы его достать снимают верхний слой земли, его еще называют вскрыша. Осуществляют данную работу с помощью бульдозеров, скреперов, экскаваторов или драглайнами. Все зависит от плотности почвы и рельефа. После этого используют дробилки, экскаваторы или водяные пушки, а также комплектующие к насосам, с помощью которых проводят дробление породы. Еще для этого иногда применяют буровзрывную отбойку для угля. С помощью данного способа можно охватить большую территорию для добычи угля.

Преимущества данного способа: • Быстрое выполнение работы. • Минимальные финансовые затраты. • Полная безопасность. Недостатки: • Наносится значительный вред природе. • В угле содержатся дополнительные примеси.

Закрытый способ Данный способ применяют кода уголь находиться очень глубоко. К месту залегания угля за несколько километров проводят специальные горизонтальные или вертикальные стволы, которые потом формируют в шахты. Добычу угля таким способом проводят с помощью камерно-стволовым способом или с лавами. Лавы – это длинные забои, которых в шахте бывает несколько штук. Уголь в забоях добывают с помощью выемочного комбайна. Он же грузит уголь на конвейер для отправки на поверхность. Благодаря комбайну удается забрать из пласта весь уголь. Для добычи угля с помощью камерно-столбового способа, применяют столбы и проходы, которые образовались между ними. Данный способ очень удобен, когда уголь неглубоко лежит под землей. Применяя подземный способ для добычи угля, используют выемочный комбайн, гидравлические машины или врубовые машины. При добыче угля гидравлическим способом используют большую струю воды. Она с помощью сильного напора смывает уголь и доставляет его в специальную емкость. Кроме этого, могут использовать взрывчатые вещества.

Преимущества данного способа: • Уголь имеет высокое качество. • Невредно для природы.

Недостатки: • Опасный способ добычи. • Нужны финансовые вложения. Каждое предприятие выбирает для себя тот способ добычи, который для него самый удобный.

Coal Energy начала освоение нового пласта на ждановской шахтеУкраинская прокуратура нашла махинации в закупках угля из ЮАРОбоснование технологии разработки пластовых угольных месторожденийСоздание сайта для промышленных компаний

Уголь – порода, образующаяся в толще земли за счет отложения остатков органических соединений, минеральных веществ. Основное предназначение – топливо, в том числе энергетическое и жидкое. Уголь используется в металлургии, деревообрабатывающем и химическом производстве.

Процесс образования и состав

Запас породы сформировался в палеозойскую эру и залегает в толще земли более, чем на километр вглубь. Для образования необходимо наличие торфа в грунте. Однако торф не сразу превращается в пласт угля, для этого нужны определенные условия:

длительное время;
высокие температуры;
отсутствие кислорода;
давление на породу в почве.

В таких условиях естественные природные газы испаряются, как и влага. Взамен этого образуется углерод, преобразующийся в бурый или каменный уголь.

Химический состав угля включает в себя:

Процентное соотношение составляющих компонентов напрямую зависит от возраста породы:

Молодой уголь – бурый, состав: до 60% углерода, 20% кислорода, 6% водорода, 4% серы и 3% азота.
В каменной породе содержание кислорода снижено до 30%, а углерод возрастает до 70%.
Старый уголь – антрацит, содержит в себе свыше 95% углерода с минимальным количеством влаги и примесей.

Чем старше возраст ископаемой породы, тем выше температура сгорания.

Добыча угля

В зависимости от того, на какой глубине прослеживается залегание породы, добыча осуществляется тремя способами:

гидравлическим;
шахтным;
карьерным угольным или открытым.

У каждого метода имеются преимущества и недостатки, влияющие на цену и качество материала.

Гидравлический способ

Шахтный способ

Такой метод позволяет добывать породу на большой глубине. Преимущество угля в шахтах – высокое качество и отсутствие примеси посторонних материалов. Для разработки бурят вертикальные и горизонтальные штольни, по которым спускаются рабочие и поднимается порода. Самая большая глубина шахты 1500 метров. Такой способ добычи несет в себе ряд опасностей:

внезапное затопление объекта подземными водами;
выброс в штольни сопутствующих разработке газов, которые способны воспламеняться, взрываться и вызывать отравления людей;
подъем высокой температуры, приводящий к несчастным случаям на производстве.

Неукоснительное соблюдение техники безопасности минимизирует риск аварий и чрезвычайных происшествий.

Открытый способ

Такой метод добычи безопасный и наиболее распространенный. Над залежами породы снимают верхний слой земли. С помощью бульдозеров, экскаваторов и других специальных машин дробят и транспортируют ископаемые. Недостаток таких разработок – нанесение вреда окружающей природе, поскольку снятие плодородного слоя земли производится на огромной площади.

Виды угля

Существует несколько видов, отличающихся друг от друга составом и удельной теплотворной способностью. Одни используются на производстве, другие для отопления бытовых строений. Типы угля:

Лигнит – черного цвета с коричневыми оттенками, применяется в энергетической промышленности. Малопригоден для хранения в бытовых условиях. Его отличительная черта – минимум влажности и максимум теплоотдачи.
Суббитоминозный вид – содержит до 30% влажности, легко крошится, обладает высокой теплотворностью. Применяют уголь для отопления в жилых домах.
Битуминозный вид – плотный материал, более пригодный для перевозки. При сжигании выделяет много тепла, применяется для коксования.
Антрацит – качественный и дорогой уголь, отличается твердостью, плотностью и высоким содержанием углеводорода. Черного или серо-черного цвета с глянцевым блеском, с хорошей электропроводностью. При горении не коптит, подходит для отопления жилых помещений.
Длиннопламенный – с хорошей теплотворностью, быстро сгорает, образуя длинное пламя. Используется для обогрева общественных зданий, отличается низкой себестоимостью.

В отдельную группу относят древесный уголь, содержащий органические вещества. Он долго горит, выделяя много тепла, подходит для каминов и мангалов. Древесная зола применяется как удобрение и питательное вещество для растений. Древесный вид используют в производстве чугуна из-за его устойчивости к коррозии.

Выделяют активированный уголь, имеющий пористую структуру и содержащий до 97% углерода. Применяется в быту для очищения воды через угольный фильтр, ухода за мебелью, удаления неприятных запахов. В медицине используется как адсорбирующее вещество при отравлении и вздутии живота.

Применение угля

В старые времена уголь использовали только как топливо, теперь область применения значительно шире. Можно из тепловой энергии, выделяемой при сгорании, получать электрическую и преобразовывать в жидкое топливо.

Каменный уголь – уникальная порода, содержащая металлы германия и галлия. Из него же получают коксовый газ, преобразуют в бензол, который применяется для изготовления лаков, красок, резины. Область использования каменного угля охватывает процесс переработки в фенолы и углеводороды с ароматическим основанием. Переработанные субстанции направляют на производство цинка, графита, свинца и других, необходимых для промышленности, материалов.

В металлургии, как компонент для спекания известняка и железа, для восстановления металла и дополнительного насыщения углеводородами. Использование в доменных печах позволяет снизить загрязнение атмосферы при выбросе в воздух летучих химических соединений.
Как фильтр для сточных и питьевых вод. Такое применение возможно из-за высоких адсорбирующих свойств антрацита.
В химической промышленности для производства таких веществ, как сера, графит, цинк.
В электроэнергетике, сжигая в печах специальной конструкции с хорошим доступом кислорода. Обычно принудительно нагнетают воздух в топку для того, чтобы антрацит полностью сгорал, не оставляя твердых отходов.
В коммунальном хозяйстве, для обогрева жилых домов.

Бурый уголь дешевле каменного, хотя и не так популярен. Основное его применение – обогрев жилых домов и общественных зданий.В процессе перегонки получают топливо в жидком виде и сажу. Вытяжки в виде горного воска используют на предприятиях по деревообработке и в текстильном производстве.

Из этого же полезного ископаемого получают газ, состоящий из метановых, водородных и углеродных соединений. Процесс перегонки происходит в газогенераторах, где жар достигает 1000 градусов.

Из бурого угля методом гидрогенизации получают бензин высокого качества. Сырье соединяют с тяжелым маслом и водородом и доводят до температуры свыше 400 градусов. После промежуточных этапов перегонки достигается конечный результат – бензин.

Компании, лидирующие на рынке угольной промышленности в России

Благодаря хорошему угольному потенциалу на территории России действует внушительное число предприятий, занимающихся добычей и обработкой угля. Большинство из них базируются в Сибири, Туве, Якутии и Кузбассе. Часть таких предприятий находится под частной собственностью, другая принадлежит государству. Крупнейшие из них:

Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Угольные компании.

Перспективы угольной промышленности

По всему миру развитые страны отказываются от добычи и эксплуатации угля в пользу более экологически чистого топлива и ресурса. Поэтому вопрос перспективы развития угольной промышленности Российской Федерации остается открытым уже на протяжении нескольких лет.

Сразу необходимо отметить, что государственные органы России не преследуют подобную политику, полностью отказываться от добычи угля в ближайших планах нет. При этом, наоборот, увеличиваются объемы добытого ресурса, строятся новые шахты и открываются дополнительные компании.

Несмотря на такой подход к добыче угля, обстановка в угольной промышленности все же переживает некоторые трудности. Основные из них связаны с экспортом. Такое негативное последствие возникает из-за всеобщего отказа от угля на мировом рынке. В результате снижается спрос.

Однако руководство страны не останавливают такие перспективы, поэтому оно активно поддерживает сферу угольной промышленности, влияя на ее развитие. Существует несколько государственных проектов, согласно которым добыча угля будет значительно повышаться. Вопрос о стоимости, по которой сырье в дальнейшем будет экспортироваться, остается открытым, т. к. из-за падения спроса цена на ресурс снижается.

В результате можно точно определить, что перспективы развития угольной промышленности у России есть. Однако процесс будет нестабилен из-за воздействия извне. Даже при самых неблагоприятных прогнозах уголь активно используется на территории страны в разных сферах деятельности. При этом он является единственным источником энергии во многих районах Российской Федерации.

Проблемы

Несмотря на огромные перспективы развития угольной промышленности, на территории России такая сфера имеет несколько проблем. Именно они мешают дальнейшему развитию и поддержанию конкуренции. В перечень основных проблем входят:

уменьшение показателей спроса на внутреннем рынке;
высокие транспортные расходы на перевозку ресурса;
невостребованность в сфере создания и разработки более усовершенствованных технологий добычи и переработки угля;
увеличение объемов добычи в районах, относящихся к геологически неблагоприятным;
большой показатель износа таких объектов, как угольные колодцы и шахты, разрезы;
наличие широкого перечня узких мест на пути добычи и транспортировки;
длительный процесс реструктуризации отрасли из-за нехватки денежных средств (даже с учетом финансирования с бюджета);
зависимость угольного машиностроения от технологий других государств, ввозимых в Россию;
низкая занятость населения, проживающего в районах с шахтами по добыче;
высокие риски получения травм при использовании закрытого типа добычи с помощью шахт;
очень высокий уровень дополнительных финансовых нагрузок, который отталкивает новых инвесторов (доплаты к пенсиям, нестандартные государственные налоги);
короткий период кредитования и низкий показатель рентабельности при продажах;
высокие процентные ставки для развития;
дефицит высокоспециализированных кадров, знающих и понимающих все этапы добычи угля, включая все особенности этой отрасли.

Перечисленные проблемы оказывают значительное влияние на угольную промышленность России. Однако государство разрабатывает законопроекты, нацеленные на их решение или устранение.

Угольная отрасль, несмотря на существующие проблемы, включая снижение спроса, остается одной из ведущих в народном хозяйстве Российской Федерации. Отдельную роль занимают угольные базы, которые притягивают в районы новые производства, включая теплоэнергетику, машиностроение и химическую промышленность.

С тех самых пор как человек приручил первых животных, у него возникла необходимость обеспечивать их кормами. Разумеется, они умели и умеют находить себе пищу в дикой природе, добывая себе пропитание в достаточном количестве. Но находясь на ограниченном пространстве, особенно в условиях продолжительных зим, братья наши меньшие лишены возможности самостоятельного поиска пропитания. Поэтому логичным продолжение приручения стало обеспечение животных кормами со стороны человека.

Электроэнергетика России

Отрасль, которая отвечает за производство, передачу, сбыт и распределение электричества представляет собой крупнейшую систему электроэнергетики России.

Российская промышленность: сводка

Состояние промышленности в России. Технологический процесс. Крупнейшие игроки отраслей и перспективы развития.

Состояние металлообработки в России. Технологический процесс. Крупнейшие игроки отрасли и перспективы развития.

Состояние нефтяной промышленности в России. Технологический процесс. Крупнейшие игроки отрасли и перспективы развития.

Гидравли́ческая добы́ча у́гля́ — это процесс подземной выемки угля, его транспортировки и подъёма на поверхность с использованием жидкостных струй. В качестве источника жидкости чаще используется приток подземных вод в шахту. [1]

Результаты научно-исследовательских и экспериментальных работ в области изыскания новых методов разрушения и средств выемки полезных ископаемых, выполненных в СССР, а затем в СНГ и за рубежом, показывают, что для этих целей могут быть эффективно использованы высокоскоростные жидкостные струи.

Применение струй в качестве инструмента разрушения в исполнительных органах очистных и проходческих комбайнов представляет особый интерес. При этом наблюдается постоянный рост в разработке техники и технологии разрушения угля, горных пород высокоскоростными струями непрерывного, пульсирующего и импульсного действия.

Гидравлический способ добычи угля является одним из перспективных в этом отношении. Он был впервые применен в СССР на угольной шахте Кизила в 1936—1937 годах, а промышленное его использование в угольной промышленности страны началось практически с 1952 года. В Кузнецком, Донецком и Карагандинском бассейнах гидравлическим способом за период с 1952 по 1980 год включительно было добыто более 150 млн. тонн угля. В последующие годы в этих бассейнах добыча угля гидравлическим способом производилась на 9 гидрошахтах и одном гидроучастке на шахте обычной технологии.

В настоящее время гидравлическая добыча угля определилась как самостоятельное технологическое направление. Она отличается малооперационностью технологического процесса, высокой производительностью труда, низкой себестоимостью, улучшением труда и безопасности ведения горных работ в очистных и подготовительных забоях.

Механогидравлическая выемка с успехом может применяться при добыче крепких, малотрещиноватых углей, где механическая и гидроотбойка малоэффективны, и обладает более низкой энергоемкостью. К недостаткам механогидравлической выемки угля относятся: непрерывный контакт рабочего органа комбайна с забоем, трудоемкость замены изношенного инструмента (зубцов), ограниченность выемки по углу падения пластов, зависимость производительности от абразивности горных пород.

Вместе с тем хотелось бы также отметить, что механогидравлическая отбойка по сравнению с обычной не зависит или в меньшей степени зависит от горно-геологических нарушений, обеспечивает отработку наклонных пластов, обладает меньшими производственными затратами со значительным снижением травматизма и трудоемкости работ.

Гидравлическая добыча угля (гидродобыча) – это разработка угольных месторождений, в основном подземным способом, при которой выемка, транспортирование и подъем угля на поверхность выполняются с использованием энергии воды. Данный способ позволил людям использовать недостаток подземной добычи угля – подземные воды – себе во благо.

Если же разрушение угля и пород производится механическим способом (рабочими органами горных машин), а вода выполняет только транспортную функцию, способ добычи называется механогидравлическим. Подземное горное предприятие, применяющее гидравлические или механогидравлические технологии добычи угля, называется гидрошахтой.

Технология гидродобычи угля включает:

- разрушение (гидроотбойку) угля в горных выработках водными струями, которые формируются в гидромониторах,

- перенос полезного ископаемого потоком воды до подземного резервуара - гидрокамеры,

- подъем смеси воды и угля (пульпы) на поверхность шахты специальными насосами,

- транспортировку по трубопроводам до места переработки (обезвоживания, обогащения). После очистки в прудах-отстойниках вода под давлением опять подается к гидромониторам.

Гидромонитор похож на маленькую пушку без колес. Посредством мощного насоса вода под сильным давлением подается к гидромонитору. Водяная струя, с ревом вырывающаяся из узкого жерла, бьет с такой силой, что разрушаются самые прочные породы, чем успешно пользуются для размытия котлованов под гидростанции, намытия дамб плотин, добычи торфа и угля.

С 1990-х годов применяют также такую технологию гидродобычи угля, при которой уголь транспортируется водой от места разрушения до подземного обезвоживающего устройства, где происходит отделение угля от воды. При этом разрушение угля производится механическим (высокопроизводительными комбайнами) или гидравлическим (дистанционно-управляемыми агрегатами резания угля тонкими струями с давлением воды до 81 МПа) способами. Затем уголь выдается на поверхность средствами шахтного транспорта, а вода насосами по трубопроводам возвращается к комбайнам или гидроагрегатам. Такая технология в большинстве случаев позволяет получать из шахты обогащенный уголь.

За рубежом впервые подземная гидродобыча угля была осуществлена в Китае в 1950-х годах (к 2002 г. в КНР этим способом добывали более 20 миллионов тонн угля в год). Позднее гидродобыча угля в различных объемах применялась в Канаде, ФРГ, Новой Зеландии, Японии, Польше и др.

В горных отраслях крупнейших угледобывающих стран (США, Китай, Австралия и др.) инновации в области добычи угля с применением энергии воды высокого давления считаются одним из самых перспективных направлений технологического развития отрасли.

Конечно, для добычи угля силу воды использовать можно далеко не всегда. Но если условия позволяют, гидромониторы эффективно работают в угольных шахтах, обрушивая струи воды на угольный пласт и дробя его, а вытекающий из забоя поток воды выносит куски угля на поверхность. Такая механизация добычи угля, называемая гидромеханизацией, чрезвычайно удобна. Она способна заменить трудоемкий и опасный процесс добычи угля шахтерами, вместо которых разрушительной и подъемной силой выступает вода.

Гидродобыча считается одним из самых респектабельных способов, но у нее есть и некоторые недостатки. К минусам данного способа добычи угля относят следующие:

- постоянный контакт рабочих инструментов и механизмов с водой;

- определенные трудности при замене или починке рабочего оборудования;

- зависимость процесса добычи угля от толщины, угла наклона и твердости горной породы.

Тем не менее, гидравлическая добыча обладает рядом преимуществ:

- благодаря повышенной влажности в гидрошахтах значительно снижается вероятность взрывов угольной пыли;

В конце 70-х годов прошлого столетия чекисты Кемеровской области получили из Москвы секретную информацию: к вам едут английские разведчики. Резиденты работали под прикрытием дипмиссии, а интересовал гостей, по сведениям КГБ, гидромонитор.

Это прибор, работающий на гидрошахтах по типу стационарного пожарного брандспойта, выполнял роль отбойного молотка.

Вода смывает все проблемы

Может быть, это просто одна из многочисленных шахтёрских баек, но лицензии на технологию гидродобычи у СССР действительно покупали угледобытчики США, Японии, Канады. Гидрошахты построили Польша и Китай. В Советском Союзе их было около десятка, но самое интенсивное развитие технология использования воды в качестве отбойного молотка получила в Кузбассе.

Сегодня угольщики постепенно уходят от подземной добычи: разрезы рентабельнее и безопаснее. В прошлом году в России открытым способом добыто уже четверть всего угля — 104,6 млн т. Но полностью отказаться от шахт вряд ли получится, за высокосортным угольком приходится закапываться глубже.

Это бурый уголь залегает на глубинах до 2 км, каменный — уже до 4 км, а антрацит ещё глубже. Для освоения каждого нового горизонта требуется своя технология. С 30-х годов прошлого века, когда пошли активные разработки огромных угольных запасов Кузбасса, их было реализовано более полусотни.

Почему гидродобыча в промышленных масштабах была реализована именно в шахтах Кузбасса? Она как нельзя лучше подходила для сложнейших горно-геологических условий: четверть угольных пластов мощностью до 10 метров, треть — от 10 до 20 метров, углы падения от 0 до 90 градусов, и две трети запасов сосредоточены именно в крутопадающих пластах.

Кузбасские шахты газообильны, и с каждым новым горизонтом количество метана лишь увеличивается на 3-5 кубометров на тонну. Кроме того, угли склонны к самовозгоранию и эндогенные пожары в шахтах — явление, увы, далеко не редкое. Одним словом, вода, казалось, решала все проблемы разом.

Подземные воды: не враг, но друг

Идее сделать из воды шахтовый отбойный молоток почти сто лет. В СССР этот способ разработки угольных пластов стали применять в 1930-х годах, хотя ещё раньше, в конце 19 века, похожие методы при помощи землесосов применялись для углубления фарватера рек и морских портов.

Уголь — минерал довольно ломкий, так почему бы не попробовать выбивать его упругой струёй воды, как из брандспойта, а потом в потоке этой же воды транспортировать на-гора, учитывая, что уголь тяжелее воды всего на треть, порода же тяжелее втрое?

Схематично технология гидродобычи выглядит так: уголь отбивается струёй воды высокого (несколько мегапаскалей) давления из ствола гидромонитора, и вместе с водным потоком течёт по наклонным (3,5 градуса) желобам горных выработок к стволу шахты. Оттуда насосами качается на-гора в отстойники и после того, как уголь осядет на дно, вода
снова перекачивается в шахту. Из головной боли подземные воды обратили во благо. казалось бы, всё просто. Но как у любой технологии, гидродобыча имела свои положительные и отрицательные стороны.

Плюсы и…

Там, где влажно, нет пыли, способной взорваться от соприкосновения с искрой. Производственный травматизм на советских гидрошахтах был в 2,5 раза ниже, чем на шахтах с традиционной технологией. У горняков снижалась заболеваемость дыхательных путей.

Специалисты говорили о гидрошахтах: безопасны, производительны, универсальны и…перспективны, но только при решении ряда вопросов.

… минусы

Главным минусом ПГО эксперты называли высокую энергоёмкость, которая в среднем была выше в сравнении с механической отбойки в 50 раз! Только копеечная стоимость электроэнергии оправдывала применение гидротехнологии.

Проблемой стал гидроподъём пульпы на-гора из глубоких шахт. Оборудование сильно изнашивалось, требуя ремонта и замены. Крупные частицы угля существенно снижали КПД углесосов, а измельчить их — значит поменять одну проблему на другую. Такой уголь сушить центрифугами и фильтрами бесполезно, а термический способ опасен взрывом.

Почему отказались от гидродобычи?

Ответа на этот вопрос нет до сих пор. Скорее всего, когда в 1990-х отрасль переживала реструктуризацию, в общем кризисе умерла и ПГО. И, скорее всего, — навсегда. На смену ей приходят другие, современные и ещё более безопасные технологии. К примеру, автоматизированные безлюдные шахты. Одна такая с полным циклом автоматизации уже запущена в Австралии. Правда, добывают там пока не уголь, а железную руду.

Читайте также: