Как добывают уголь открытым способом: Добыча угля – Наш бизнес – СУЭК

Как добывают уголь?

Металлургическая кухня
14.09.2019

Читать 3 мин

Как добывают уголь?

Производство металла — технологически сложный и долгий процесс. Конечный результат зависит от многих факторов. Подготовка сырья здесь играет важную роль. Для приготовления вкусных блюд — чугуна и стали — как и на обычной кухне, необходимы «продукты» высшего качества. Один из них — коксующийся уголь. Сначала его добывают, а потом делают кокс, который становится топливом и химическим реагентом для производства чугуна.

Существует много разновидностей (марок) угля. Они отличаются своими свойствами и сферами применения. В металлургии используют каменный уголь коксующихся марок Ж (жирные), К (коксовые), Г (газовые) и других. Он отличается особой энергоемкостью, способен приобретать пластическое состояние, а в особых условиях — спекаться. Для отопления жилья такое топливо не подходит, зато оно идеально для производства доменного кокса.

До 7 минут длится спуск шахтеров украинских шахт

ДОБЫЧА

Процесс добычи угля требует физических сил. Кто хоть раз держал в руках лопату, знает, что выкопать даже ведро картошки — дело непростое. Со временем в помощь человеку пришли мощные комбайны, однако труд шахтера по-прежнему считается одним из самых тяжелых. 

Существует два вида добычи каменного угля — открытым и закрытым способом. Открытый применяется на неглубоких залеганиях угольного пласта — до 100 м. В Украине глубина шахт достигает более 1500 м. В таких случаях применяется подземный, закрытый способ. Разработка ведется лавами, другими словами — в длинных подземных туннелях.

1546 м — самая глубокая угольная шахта в мире находится в Украине

Основные технологические процессы при добыче — это выемка угля в очистном забое (главном месте работ), перемещение по лаве, погрузка сырья на транспортное средство. Для безопасности труда забой проветривается и очищается от газов, которые выделяются из угольных пластов. В процессе работ внимательно следят за горным давлением. Для того чтобы образовавшиеся после добычи угля пустоты не обвалились, воздвигаются крепи — специальные подпорки.

Выемка угля состоит из отбойки и погрузки полученного полезного ископаемого. Уголь рубят с помощью комбайна. Он так и называется — выемочный. Полученную горную массу грузят на скребковый конвейер, перевозят по шахте и скипами (стальными коробами) поднимают на поверхность.

ОБОГАЩЕНИЕ УГЛЯ

Добытый каменный уголь имеет много примесей. Они снижают качество сырья и при горении дают более низкую температуру. Чтобы избавить уголь от лишнего, его обогащают — очищают. Во время этого процесса уменьшается содержание минеральных компонентов, а кроме того, уголь разделяется на сорта по размерам зерен. 

Первый этап — грохочение, или сортировка по размерам. Происходит она с помощью виброгрохотов: каменный уголь поступает на сита с разными ячейками и делится на группы. Сита издают характерный звук, за который агрегат и получил свое название. Второй этап — обогащение. Самый распространенный вариант — мокрое обогащение (флотация, от французского flotter — плавать). Плотность угля и примесей разная. В водной среде они отделяются друг от друга. Происходит это в устройствах гравитационного обогащения — в так называемых отсадочных машинах. Уголь подается на сито, через которое постепенно поднимается вода. Тяжелая порода опускается вниз, а легкий уголь поднимается наверх. Примеси (от 10 до 15%) транспортируют в отвал, а концентрат, т. е. уже обогащенный уголь, отправляют на коксохимический завод.

К мокрому обогащению также относится и пенная флотация. Во время этого процесса уголь, обработанный реагентом, всплывает вместе с воздушными частицами на поверхность емкости. Завершает мокрое обогащение обезвоживание угольного концентрата. Он проходит через фильтр и высушивается. 

Кстати, раз есть мокрое, то обязательно должно быть и сухое обогащение! Для него используют циклоны, которые действуют за счет центробежной силы. При вращении агрегата с большой скоростью уголь собирается в верхней части циклона, а отходы — в нижней.  

Угольный концентрат — незаменимый продукт высшего качества — ждут на коксохимическом заводе. Так мы уже сможем «приготовить» первые блюда на нашей металлургической кухне.   

Что скажете по поводу пирога? Только не простого, а коксового!

Добыча угля

Интересное по теме

Диджитализация

Награды конкурса SAP Quality Awards 2019

Медицина

ИнГОК развивает инфраструктуру в селах Карповской громады

Диджитализация

Метинвест Диджитал стал IT-партнером Укртелекома

КСО

Метинвест отремонтирует дороги и школы в селах Червоненской громады

Как добывают уголь в шахтах и какой из способов самый приемлемый

Опубликовано: 06.12.2014

Время на чтение: 3 мин

19561

Добыча угля как индустриальная отрасль получила широкое распространение в начале ХХ века и по сей день продолжает относиться к одним из самых прибыльных видов добычи залежей полезных ископаемых. Уголь добывают в промышленных масштабах по всему миру.

Содержание:Показать

• Где ведется добыча
• Как добывают каменный уголь
• Шахтный способ
• Открытый способ
• Гидравлический способ

Вопреки общепринятому мнению, данное ископаемое используется не только в виде качественного топлива. В середине ХХ века угольная промышленность дала мощный толчок к развитию научных исследований по выделению углеводородов из полезных ископаемых.

Где ведется добыча

Самые крупные страны, добывающие каменный уголь — КНР, США, Индия. Россия занимает 6 место в мировом рейтинге по его добыче, хотя по запасам входит в тройку лидеров.

В России добывают бурый, уголь, каменный уголь ( в т.ч коксующийся) и антрацит. Основные угледобывающие районы в России — это Кемеровская область, Красноярский край, Иркутская область, Чита, Бурятия, республика Коми. Есть уголь на Урале, Дальнем Востоке, на Камчатке, в Якутии, Тульской и Калужской областях. В России 16 угольных бассейнов. Один из самых крупных — Кузнецкий угольный бассейн или Кузбасс, там добывается больше половины каменных углей России.

Как добывают каменный уголь

В зависимости от глубины залегания угольного пласта, его площади, формы, толщины, различных географических и экологических факторов выбирается определенный метод добычи угля. К основным таким способам относятся следующие:

• шахтный;
• разработки в угольном карьере;
• гидравлический.

Кроме того, существует добыча угля открытым способом, при условии что угольный пласт залегает на глубине не более ста метров. Но данный способ по форме очень схож с карьерными угольными разработками.

Шахтный способ

Этот метод применяется при добыче угля с больших глубин и имеет неоспоримое преимущество перед открытыми методами углевыработки: уголь на большой глубине более качественный и практически не содержит примесей.

Для доступа к угольным пластам бурят горизонтальные или вертикальные туннели (штольни и шахты). Известны случаи угольных разработок на глубине до 1500 метров (шахты «Гвардейская», «Шахтерская-Глубокая»).

Подземную добычу угля относят к одной из самых сложных специализаций ввиду ряда опасностей:

1. Постоянная угроза прорыва подземных вод в шахтный ствол.
2. Постоянная угроза прорыва сопутствующих газов в шахтный ствол. Кроме возможного удушья, особая опасность – взрывы и пожары.
3. Несчастные случаи в связи с высокой температурой на больших глубинах (до 60 градусов), неосторожным обращением с оборудованием и т.д.

Данным способом из земных недр извлекают примерно 36 % мировых запасов угля, что составляет 2625,7 млн т.

Открытый способ

Разработки по добыче угля в угольном карьере относятся по своей классификации к открытому способу добычи угля, поскольку не требуют бурения шахт и штолен на большую глубину.

Этот способ добычи заключается в подрыве и удалении вскрыши (пласта лишних пород над угольными залежами) с места разработок. После этого при помощи экскаваторов, водяных пушек, бульдозеров, дробилок, драглайнов и конвейеров происходит дробление породы и передача её дальше.

Данный способ добычи угля считается менее безопасным, чем закрытый (шахтный). Но и он имеет определенные факторы риска, связанные с неосторожным обращением с оборудованием и крупногабаритным транспортом, возможностью отравления выхлопными газами и сопровождающими машинную деятельность веществами.

Существенным минусом данного способа считается нанесение большого вредя окружающей среде вследствие снятия большой площади земельного слоя и сопутствующих ему природных элементов.

Открытый способ добычи угля считается одним из самых распространенных в мире – с его помощью добывается более 55% угля в год, что составляет 4102,1 млн т.

Гидравлический способ

Впервые его начали применять в Советском союзе в 30-х годах ХХ века. Он предполагает добычу угля в глубоких шахтах, при этом транспортировка на поверхность угольной породы происходит с помощью водных струй под напряжением. Данный способ позволил использовать недостаток подземной добычи угля – подземные воды – себе во благо.

В последнее время гидравлическую добычу угля считают одним из самых респектабельных способов. Она способна заменить трудоемкий и опасный процесс добычи угля шахтерами, вместо которых разрушительной и подъемной силой будет выступать вода.

К минусам данного способа добычи угля относят следующие:

• постоянный контакт рабочих инструментов и механизмов с водой и горной породой;
• определенные трудности при замене или починке рабочего оборудования;
• зависимость процесса добычи угля от толщины, угла наклона и твердости горной породы.

Данным способом ежегодно добывается примерно 7,5 % угля, что составляет 545,5 млн т.

Определение открытых горных работ | Anglo American

Что такое открытая добыча?

Открытая добыча полезных ископаемых, также известная как открытая добыча, представляет собой метод добычи полезных ископаемых открытым способом, находящимся в земле. Открытая разработка является наиболее распространенным методом добычи полезных ископаемых, используемым во всем мире, и не требует методов добычи или туннелей. Этот метод открытой добычи используется, когда месторождения полезных ископаемых или руды находятся относительно близко к поверхности земли. Карьеры иногда называют карьерами, когда они производят строительные материалы и габаритный камень.

Преимущества открытой добычи включают:

• Простота использования для массового производства
• Небольшие расходы на остановку
• Возможность выборочной добычи определенных сортов руды
• Сравнительно небольшая численность экипажа
• Устранение угроз безопасности, которые могут сопровождать сложные подземные горные работы
• Легкий отвод подземных вод
• Нет ограничений по технике – можно использовать даже тяжелую и громоздкую технику
• Снижение капитальных и эксплуатационных затрат

Материалы, обычно добываемые открытым способом, включают:

• Битум
• Глина
• Уголь
• Медь
• Ракушечник
• Алмазы
• Железо
• Золото
• Гравий и коренная порода
• Гранит
• Песчаный камень
• Гипс
• Известняк
• Мрамор
• Молибден
• Серебро
• Уран
• Фосфат

Открытые горные работы

Открытые горные работы ведутся на уступах размером от четырех до шестидесяти метров, в зависимости от размера техники, используемой для земляных работ. Стены большинства карьеров вырыты под углом и имеют ступеньки для предотвращения схода лавин внутри строительной площадки. Наклонный участок стены называется «бэттер», а плоская часть ступени — «скамейка» или «уступ».0005

В некоторых случаях в стенах просверливаются горизонтальные дренажные отверстия для сброса давления воды, которое может разрушить стены, если их не принять должным образом.

Подъемная дорога вырыта сбоку от карьера, чтобы сформировать пандус для грузовиков, перевозящих руду, для перевозки материала на место добычи и обратно.

После того, как физическая инфраструктура рудника построена, производственная деятельность включает бурение, взрывные работы, выемку грунта, погрузку и транспортировку битой руды.

Пустая порода накапливается у края карьера и распространяется как по горизонтали, так и по вертикали. Это известно как «свалка отходов». Отвал также ярусный и ступенчатый, чтобы камни не попадали в другие части площадки.

Обработанная руда, известная как «хвосты», перекачивается в отстойник до тех пор, пока не испарится вода. Эти хвостохранилища часто токсичны из-за присутствия неизвлеченных сульфидных минералов.

Что происходит с карьером после завершения горных работ?

После завершения добычи шахта должна пройти реабилитацию, чтобы свести к минимуму ущерб окружающей среде. Этот шаг в процессе добычи имеет решающее значение для обеспечения устойчивости земли для будущего использования.

Сначала свалкам придают контуры, чтобы выровнять их и стабилизировать. Если руда содержит сульфиды, ее покрывают слоем глины, чтобы дождь и кислород не окисляли сульфиды в серную кислоту, что также известно как кислый шахтный дренаж.

Затем свалку засыпают землей, высаживают растительность, а территорию ограждают, чтобы скот не поедал вновь посаженную растительность. Этот слой в конечном итоге разрушается, но в то же время он позволяет выщелачиванию тяжелых металлов происходить достаточно медленно, чтобы окружающая среда могла их поглотить.

Карьер также огорожен для предотвращения доступа и со временем заполняется грунтовыми водами, если только уровень грунтовых вод не слишком глубок.

Открытые горные работы | Метод и процесс

Добыча открытым способом обеспечивает значительную часть многих основных мировых запасов полезных ископаемых. При добыче твердых пород большая часть годовой добычи меди, золота и железной руды в мире приходится на открытые карьеры. Другие товары, производимые открытым способом, включают алмазы, молибден, марганец, свинец и цинк, уран и различные промышленные минералы, такие как бораты, тальк и специальные глины.

Список товаров обширен, хотя относительные пропорции, добываемые под землей и на поверхности, варьируются от минерала к минералу. Огромные тонны каменного угля и лигнита также добываются на открытых шахтах, хотя используемая терминология — открытая или открытая выемка, а не карьер — указывает на то, что используемые технологии и инженерные концепции часто заметно отличаются от тех, которые используются в твердых породах. Окружающая среда.

Добыча открытым способом отличается от разработки карьеров (за возможным исключением железной руды) тем, что ценный минерал составляет лишь небольшую долю от общего тоннажа добываемой породы. При добыче полезных ископаемых сама порода является ценным товаром, и практически вся добытая необработанная порода перерабатывается (часто только путем дробления и просеивания) для получения товарной продукции. С другой стороны, при добыче открытым способом содержание металла в добываемой руде может составлять лишь доли процента, а это означает, что огромная часть добываемой породы фактически является отходами.

Кроме того, геометрия рудного тела может означать, что необходимо добывать и транспортировать большие тонны пустой породы, чтобы получить доступ к руде, в которой ценный минерал (или минералы) составляет лишь небольшую долю. Его необходимо извлекать из скелета горной породы с помощью как физических (дробление и измельчение), так и/или химических процессов, таких как флотация, что означает более высокие затраты на переработку. Это отражается на ценах на металлопродукцию: тонна меди или цинка оценивается гораздо выше, чем тонна гранита или базальта.

Технология добычи открытым способом

Открытая добыча явно предлагает ряд экономических преимуществ по сравнению с подземной добычей, особенно теперь, когда технология обработки полезных ископаемых продвинулась до такой степени, что можно рентабельно перерабатывать руды с очень низким содержанием золота. 100–150 лет назад такого не было, и добыча полезных ископаемых была еще более избирательной.

Однако внедрение технологии флотации для извлечения минералов цветных металлов и цианирование золота (особенно кучное выщелачивание) изменило все это, и со второй половины XIX в.век. В то время как масштаб операций открытым способом, возможно, изменился, фундаментальные концепции остались прежними. Задача всегда состоит в том, чтобы получить доступ к минерализации рудного качества, не удаляя чрезмерное количество пустой пустой породы или вскрышных пород. Дополнительным ограничением является то, что определение руды может меняться со временем по мере развития технологий и колебаний товарных рынков. В некоторых случаях, когда ресурсы определяются явными различиями в геологии руды и пустой породы, это мало что даст. В других случаях, например, в случае медно-порфировых месторождений с низким содержанием, незначительное снижение бортового содержания в результате внедрения более мощного горнодобывающего оборудования может привести к увеличению доступного тоннажа ресурсов. То же самое относится и к долгосрочному росту цен на медь — то, что в прошлом могло считаться отходом, теперь может быть реклассифицировано как руда.

Бурение в карьерах

Высокопроизводительное бурение является ключом к успешной открытой добыче с двумя основными областями работы: бурение взрывных скважин и бурение предварительно расщепленных скважин, которые помогают повысить устойчивость бортов карьера. Эти операции имеют разные требования, как с точки зрения их цели, так и с точки зрения используемого оборудования.

Бурение взрывных скважин является неотъемлемой частью производственного процесса и требует использования больших и тяжелых буровых установок, которые могут производить большое количество отверстий, зачастую большого диаметра. Затем их заряжают объемными взрывчатыми веществами, такими как ANFO или эмульсии, для получения разбитой породы, которую можно перемещать погрузочными экскаваторами. Бурение ведется по специально заданной сетке с учетом соотношений диаметра скважины, нагрузки (расстояние между каждым рядом скважин) и шага (расстояние от скважины до скважины по уступу).

Исторические вехи в карьере

За последние 100 лет в технологии открытых горных работ произошли два основных изменения. Наиболее очевидным было увеличение масштабов операций по мере разработки оборудования с большей производительностью. Например, в 1920-х годах карьерный экскаватор с ковшом длиной 5 м ³ был исключительным явлением. Сегодня на крупных карьерах используются канатные экскаваторы или гидравлические экскаваторы с размерами ковша в десять раз больше.

Другим большим изменением, которое произошло, является эволюция транспортных систем. Шахты перешли с рельсового транспорта на самосвалы и, во все большем числе случаев, на внутрикарьерное первичное дробление руды (но не пустой породы) с последующей транспортировкой из карьера ленточным конвейером. Кроме того, в тандеме с ростом мощностей погрузочных экскаваторов, самосвалы увеличились в размерах: лучший в своем классе 45-тонный самосвал 1950-х годов был заменен 400-тонным самосвалом, который занимает три или четыре места. -проходная погрузка от экскаваторов текущего поколения.

Что означает добыча открытым способом?

Как работают открытые горные работы?

Каковы преимущества открытых горных работ?