Месторождения каменного угля образовались из чего: Месторождения каменного угля образовались:а) из современных папоротников,хвощей,плауновб) из древних папоротников,хвощей,плауновв) из древних мховг) из древних…

Залежи каменного угля — UGLEX

Каменный уголь — это полезное ископаемое, обладающее горючими свойствами, растительного происхождения, которое представляет собой твердую породу черного или серо-черного цвета (реже), с матовой поверхностью с отблесками. Залежи каменного угля образовались из разложения органических остатков древних растений (плаунов, хвощей, древовидных папоротников), претерпевших метаморфизм (изменения) в условиях высокой температуры и давления окружающих пород земной коры при ограниченном доступе кислорода.
По химическому составу каменный уголь — это смесь высокомолекулярных соединений, содержащих высокие массовые доли углерода (75-95%), летучих веществ и воды, а также обладающих небольшим количеством различных минеральных примесей, которые при сжигании данного вещества образуют золу.

Основные залежи угля данного вида, добываемые сегодня, были образованы в палеозое, то есть приблизительно 300 миллионов лет назад. Добыча этого полезного ископаемого осуществлялась еще в древние времена — в Греции и в Китае. В промышленных масштабах каменный уголь в качестве топлива начали использовать в XVII веке, в Англии.

Залежи каменного угля представляют собой пласты различной мощности — от нескольких долей метров до десятка и более. Глубина его залегания также различна — от непосредственного выхода на поверхность земли и до 2000 метров и глубже, но в среднем, пласты каменного угля расположены на глубине 3-х километров. На более значительной глубине образовывался антрацит, который является высшим сортом угля.

Однако то, что каменный уголь был образован на глубине 2-3 километров, не означает, что все залежи расположены на большой глубине, так как под воздействием тектонических процессов разнообразной направленности некоторая часть пластов каменного угля оказалась значительно ближе к поверхности.

В зависимости от того, на какой именно глубине располагаются угленосные породы, напрямую зависит их способ добычи. Если каменный уголь расположен на глубине до 100 метров, то, как правило, его добыча осуществляется открытым способом. Этот способ означает снятие верхнего слоя почвы над угольным месторождением, вследствие чего данное ископаемое оказывается на поверхности. Современный уровень горной техники позволяет осуществлять добычу каменного угля открытым способом до глубины его залегания в 350 метров.

Для добычи данного ископаемого с большой глубины применяют шахтный способ, во время которого доступ к каменному углю осуществляется при помощи угледобывающих промышленных предприятий по подземной добыче горючего полезного ископаемого.

Наиболее крупные залежи каменного угля (порядка 90%) находятся в Северном полушарии планеты. Больше всего залежей данного топлива находится в Азии (порядка 54% от всех мировых запасов). В Северной Америке находится 28%, а в Европе — 9% залежей этого полезного ископаемого. Если же говорить об отдельных странах, то наиболее значительные залежи угля сосредоточены в России, Украине, Китае и США — в этих странах находится порядка 80% всех мировых запасов каменного угля.

Получите лучшее предложение с Uglex
Это совершенно бесплатно!

Вы оставляете заявку

Поставщики торгуются за нее

Вы выбираете лучшее предложение

Купить уголь

Важно: чтобы избежать нежелательных звонков и спама после размещения заявок на покупку, мы не публикуем Ваши контактные данные в открытом доступе. Все торги за заявку проводятся онлайн на нашем сайте.

Перейти в каталог поставщиков

Разработка угольных месторождений: технологии и оборудование решают все

  Долгосрочная программа развития угольной промышленности России на период до 2030 г., принятая правительством, предусматривала рост годовой добычи угля до 430 млн т. Однако по данным Минэнерго, по состоянию на январь 2018 года совокупная производственная мощность угольных предприятий по добыче составила уже 453 млн т. Такой впечатляющий результат был получен за счет интенсификации производственных процессов путем внедрения высокопроизводительной, надежной и безопасной горной техники.

Что есть уголь?

Рассматривая оборудование, предназначенное для разработки угля, надо отметить, что основой образования угля в природе являются битумные массы, а также, но в гораздо меньшей степени, чем битум, остатки органических веществ. Подобно нефти и газу, уголь является органическим веществом, которое подверглось предварительно чрезвычайно медленному и длительному разложению вследствие различных биологических и геологических процессов, протекавших в земной коре.

Поскольку условия образования угля в различных местах Земли имели свои особенности, то и степень преобразования органических веществ, а также количество углерода в конечном продукте, угле, различны. Ученые сегодня выделяют четыре основных типа углей.

Это антрациты, наиболее дорогостоящий вид угля, поскольку он имеет наиболее высокую степень углефикации: содержит 95 % углерода и используется как наиболее высококалорийное топливо. Каменный уголь стоит на второй позиции после антрацита. По химическому составу это смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода. Еще один вид угля – это бурый уголь, или лигнин. Бурые угли являются твердым ископаемым углем, в которых содержится до 70 % углерода. Бурый уголь стал использоваться промышленностью в качестве химического сырья, а также применяться в качестве топлива относительно недавно.

Крупные залежи графита, четвертого вида угля, образовались в результате пиролиза каменного угля под воздействием траппов на каменноугольные отложения. Графит добывают в России в Тунгусском бассейне и на Курейском месторождении скрытокристаллического аморфного графита. Графит является чрезвычайно перспективным материалом за счет его высокой температурной стойкости в отсутствие кислорода и хорошей электропроводности. Это материал является сырьем для получения синтетических алмазов, контактных щеток и токосъемников для разнообразных электрических машин, твердым смазочным материалом в комбинированных жидких и пастообразных смазках, в общем, участвует в изготовлении огромного числа изделий.

В мире разведано более 3,5 тыс. месторождений угля, также называемых бассейнами. Наибольшие запасы угля находятся на территории США, там сосредоточено 23 % всех мировых запасов, в основном там добывается бурый уголь. Россия располагает 13 % всех мировых запасов каменного угля и примерно таким же объемом, около 13 %, мировых запасов бурого угля.

Разрезный способ добычи угля

В мире получили популярность три способа добычи угля. Причем основную роль в технологиях добычи угля играет глубина залегания угольных пластов и их мощность. При залегании пласта большой толщины на глубине не более 100-500 м добыча осуществляется так называемым открытым способом. Этот способ еще называют карьерным или разрезным методом добычи угля. Интересно, что бурые угли залегают сравнительно неглубоко, на глубине 300-400 м, поэтому их добывают, как правило, открытым методом.

Перед началом добычи открытым способом специалисты проводят анализ твердости почвы, выясняют степень ее выветриваемости, слоистость поверхностного покрова. В случае, если грунт мягкий и рыхлый, то чтобы добраться по угольного пласта, достаточно применения мощных бульдозеров и скреперов. Если же верхний слой толстый, приходится задействовать экскаваторы и драглайны, а пролегающий непосредственно над угольным пластом слой твердой породы взрывать. Открытая добыча каменного угля наносит ощутимый вред природе: нарушается экологическая ситуация, высыхают подземные воды.

Угольные разрезы, где добыча осуществляется открытым способом, как правило, имеют огромные размеры и впечатляющую глубину. Технология добычи заключается в снятии верхних слоев земной коры, под которыми находятся залежи угля. Снимается земная кора с помощью драглайнов или экскаваторов большой мощности. После того, как угольный пласт открывается, на нем начинают работать роторные экскаваторы, идет погрузка полезных ископаемых в вагоны и кузова грузовиков.

Оборудование для открытого способа разработки угля

В последнее десятилетие «удельный вес» открытого способа добычи неуклонно растет. Если в 2011 открытым способом добывалось примерно 70 % всего угля, то к 2018 г. «удельный вес» открытого способа в общей добыче составил 75,3 %, а в 2019 еще больше, 76,8 %.

Cегодня в России находится в эксплуатации более девяти десятков крупных драглайнов с ковшами вместимостью от 15 до 100 м³ и длиной стрелы от 75 до 120 м и более. Все российские машины произведены ПАО «Уралмашзаводом», которое сегодня вместе с предприятиями «ИЗ-КАРТЭКС» и «ОМЗ – Литейное производство» входит в машиностроительный дивизион Газпромбанка – ООО УК «УЗТМ-КАРТЭКС».

«Уралмашзавод» является единственным в России производителем шагающих экскаваторов. Надо отметить, что шагающие драглайны отличаются особой эффективностью. Драглайны перемещаются в угольном разрезе либо по рельсам, либо используя собственное гусеничное шасси. Важнейшим их преимуществом является возможность осуществления не только выемки, но и доставки пород в ковше непосредственно во внутренние отвалы за счет большой длины стрелы. При этом благодаря возможности экскавации как нижним, так и верхним черпанием, обеспечивается разработка месторождений с большой мощностью вскрыши и высокими уступами. Низкое удельное давление на грунт со стороны драглайна как при работе, так и передвижении позволяет осуществлять эксплуатацию экскаватора на грунтах с низкой несущей способностью.

По бестранспортным схемам драглайнами в России перемещается около 30 % общего объема всех вскрышных пород. Многолетний опыт использования крупных шагающих экскаваторов показал, что в бестранспортных системах разработки их применение позволяет снизить производственные затраты на разработку 1 м³ вскрыши в 2-3 раза, по сравнению с иными технологиями, и в 3-4 раза понизит трудоемкость вскрышных работ. Кроме «Уралмашзавода», только несколько производителей в мире выпускают крупные драглайны. Это американская компания Bucyrus International Inc., а также входящая в ее состав компания Marion. Зарегистрированное на территории США предприятие P&H Mining Equipment Inc. также специализируется на выпуске ГШО.

Если говорить об одноковшовых экскаваторах, работающих на российских угольных разрезах, то доля экскаваторов отечественного производства составляет около 60 % общего числа. Основную долю импортных одноковшовых экскаваторов составляют машины японского производства компаний Hitachi и Komatsu, всего около 25 %. Значительно меньшие доли приходятся на машины производства Германии, примерно 6 %, США, около 7 %, и Швеции (4,5 %).

Практически весь парк одноковшовых погрузчиков на угольных разрезах, а точнее более 90 % всего объема, – импортного производства. Это в основном погрузчики японского (25,5 %), китайского (35 %), американского (12 %) производства. А доля российских погрузчиков составляет всего около 6,5 %.

К сожалению, около 60 % всех буровых станков на угольных разрезах – также импортные. В импорте наибольшую долю занимает буровое оборудование шведских компаний Sandvik Mining и Atlas Copco, суммарно они поставляют в Россию почти 50 % всех буровых станков, задействованных на разработках угля открытым способом.

Более 2/3 парка тяжелых бульдозеров с тяговым усилием 25 тс и выше, работающих на угольных разрезах, – импортные. Причем бульдозеры американского производства компании Сaterpillar занимают 32 % всего объема импорта бульдозеров, а японского, от компании Komatsu, – 24 % от соответствующего импорта.

Среди технологических грузовиков грузоподъемностью до 30 т доля импортных машин – не менее 2/3 от общего числа. Наиболее многочисленной группой являются грузовики белорусского производства, они составляют до 40 % импорта. Продукция китайских компаний занимает до 30 % всего импорта тяжелых грузовиков.

Карьерные грузовики грузоподъемностью свыше 31 т на 100 % импортные, здесь наибольшую долю составляют машины производства ПО «БелАЗ».

Подземная добыча угля

При подземной добыче строят шахтные стволы и штольни, поскольку мощные угольные пласты часто залегают на глубине свыше 500 м и более, а снятие верхней породы оказывается экономически нерентабельным, трудоемким и дорогостоящим процессом.

Сооружение шахты производится таким образом: бурится и вырывается ствол, именуемый главной шахтой. По этому стволу на лифте в дальнейшем к месту добычи угля спускаются под землю шахтеры, а также транспортируется все необходимое оборудование. Когда ствол главной шахты достигает максимально возможной глубины, в пласте делаются горизонтальные разрезы, прокладываются рельсы и запускается главное оборудование. Все стены укрепляются столбами или кольцами, чтобы предотвратить обрушение от вибрации. В некоторых случаях возникает целая сеть шахт, имеющих множество ответвлений, причем шахты могут располагаться на нескольких уровнях, называемых ярусами.

Шахтный способ добычи незаменим для извлечения угля с больших глубин. Шахта – это вертикальная или наклонная скважина, пробитая в толще земных пород от поверхности к угленосному пласту. Стандартная глубина угольной шахты – 200-300 м, хотя встречаются и очень глубокие шахты. Например, в Донецком каменноугольном бассейне находится одна из наиболее глубоких шахт в мире, ее глубина достигает 2043 м.

Существуют две технологии подземной добычи угля – камерно-столбовой метод, а также добыча с помощью создания длинных очистных забоев. Первый метод добычи подразумевает наличие системы горизонтальных штреков, которые для поддержания кровли выработки укрепляются вертикально устанавливаемыми столбами. При разработке угольных пластов лавами добыча осуществляется на больших площадях, и порода кровли может обрушиться из-за образовавшихся пустот. Этот метод применяют в основном, когда ведется разработка мощных пластов, он менее экономичен, чем технология добычи длинными очистными забоями. Камерно-столбовой метод можно назвать самым древним способом добычи угля, он сегодня используется в очень многих странах мира, добывающих уголь. Большое преимущество этой технологии в том, что она чрезвычайно эффективна в отношении предупреждения обвалов в шахтах. Особенно целесообразно использовать эту технологию там, где пласты залегают не слишком глубоко в земле и опоры, металлические или деревянные, могут гарантированно выдерживать давление кровли штрека. Для постановки анкерной крепи могут использоваться машины, которые способны одновременно и укреплять кровлю, защищая ее от обвалов в пустотах, и производить выемку ископаемого угля.

Для извлечения угля, в соответствии с камерно-столбовой технологией, могут применяться методы взрыва, но значительно чаще для выемки применяются машины для непрерывной добычи. Транспортировку угля на поверхность обеспечивают ленточные конвейеры. Применяется и автотранспорт, а также локомотивы на электротяге, в которых используются как аккумуляторы, так и внешнее питание, поступающее с помощью составного кабеля, проложенного извне. В местах, где необходима особая гибкость при транспортировке угля, с целью повышения безопасности применяют дизельные локомотивы, а также гибкие секционные конвейеры.

Технология добычи длинными очистными забоями более прогрессивна, она считается более безопасной и экономичной, чем камерно-столбовые методы добычи. С помощью добычи длинными очистными забоями извлекают до 80 % породы, равномерно поднимая уголь на поверхность.

Добыча угля в шахтах ведется с помощью горных машин, которые отделяют горные породы от массива и дробят пласты, осуществляют погрузку породы на транспортные средства для отправки их на поверхность, производят укрепление очистных и подготовительных выработок, производят бурение шпуров и скважин.

К наиболее распространенному классу горных машин относятся выемочные машины. К этому классу относятся очистные комбайны, струговые и конвейероструговые установки, проходческие комбайны. К разряду выемочных машин также относят целый ряд узкоспециального оборудования, использование которого не имеет широкого распространения, например, скрепе-струговые установки, бурильные машины для безлюдной выемки угля, врубовые машины и так далее.

Очистные комплексы

В состав очистного комплекса, если рассматривать классическую компоновку, входит выемочная машина, представляющая собой очистной комбайн или струговую установку, механизированная крепь, забойный скребковый конвейер и вспомогательное оборудование. При использовании струговой установки в ее комплектацию входит и скребковый конвейер, он является одной из составных частей этой установки.

Как показывает передовой зарубежный опыт, высоких показателей в добыче угля можно добиться с помощью концентрации добывающих мощностей на перспективных шахтах. Решающим фактором этого процесса является техническое переоснащение очистных комплексов. Это, соответственно, приводит к значительным изменениям в проведении подготовительных работ и может затронуть комбайновый метод проходки, наиболее прогрессивный сегодня.

Очистные комбайны являются комбинированными горными машинами. Они одновременно производят операции по разрушению полезных ископаемых и их погрузку на конвейер. В некоторых случаях также производится дробление горных пород до транспортабельных размеров.

Очистные комбайны имеют сложную конструкцию и состоят из следующих функциональных элементов: исполнительные органы, основные редукторы, механизм подачи, поворотные редукторы, опорные лыжи комбайна, погрузочные щетки, электродвигатель, система орошения для борьбы с пылью, гидравлическая система, средства автоматизации, электрооборудование.

Исполнительный орган, которым действуют очистные комбайны, предназначен для разрушения полезных ископаемых, отделения части их от пласта, а также служит для погрузки пород на забойную транспортную технику.

По типу исполнительного органа очистные комбайны подразделяются на комбайны, укомплектованные барабанным исполнительным органом, который имеет вертикальную ось вращения, и на комбайны, обладающие барабанным исполнительным органом с горизонтальной осью вращения.

На угольных предприятиях, например, Кузбасcа, комбайновая проходка охватывает до 98 % всего объема работ. В основном в шахтах можно встретить отечественные модели, это комбайны типа ГПКС и КП производства Копейского машиностроительного завода. Их назначение – механизированная отбойка и погрузка горной массы при проведении наклонных и горизонтальных горных выработок угля и породы с уклоном до ±18 °. Более 70 % от общего числа комбайнов российского производства, эксплуатируемых при проведении подготовительных выработок в угольных шахтах страны, изготовлены на АО «КМЗ».

Сегодня предприятие предлагает семь моделей проходческих комбайнов. КМЗ производит комбайны легкого типа, например, мод. 1ГПКС массой в зависимости от варианта исполнения 26-28 т, с площадью сечения проходимых выработок от 5 до 17 м². В 90-х прошлого века около 60 % горных выработок на шахтах России производили подобные легкие комбайны. Им на смену пришли более массивные и мощные машины, хотя и проходческий комбайн 1ГПКС за последние годы также претерпел модернизацию. Наиболее важным стало переоборудование его ходовой части на гидравлический привод, позволяющий работать в обводненных забоях.

По итогам 12-го Всероссийского конкурса «100 лучших товаров России» в номинации «Продукция производственно-технического назначения» проходческому комбайну КП21 производства АО «КМЗ» в 2009 г. было присвоено высшее звание «Лауреат». Комбайн КП21 массой 46 т, обеспечивающий сечение проводимых выработок в 10-28 м², и мод. КП21-150 массой 52 т, оснащенная системой дистанционного радиоуправления, отлично зарекомендовали себя не только в России, но работают сегодня в 30 странах дальнего зарубежья. На сегодняшний день комбайн КП-21 награждался три раза золотыми медалями и дипломами I степени на международных выставках «Экспо-Уголь», проходивших в г. Кемерово, и «Уголь России и Майнинг», состоявшейся в Новокузнецке.

Наиболее массивный комбайн, предлагаемый КМЗ, – это мод. КП330. Машина массой 130 т может проходить выработки арочной, трапециевидной и прямоугольной формы сечением от 16 до 50 м². Исполнительный орган комбайна оснащен поперечно-осевыми режущими барабанами, телескопической выдвижной стрелой, системой пылеподавления для снижения пылеобразования и обеспечения взрывозащиты от фрикционного искрения, а также системой замкнутого типа для охлаждения исполнительного органа. Конвейер комбайна – скребковый, с поворотной хвостовой секцией для погрузки отбитой горной массы на забойный конвейер или в самоходные транспортные средства

Юргинский машзавод поставляет с 2006 г. горношахтное оборудование мирового уровня. С 2007 г. руководство предприятия работает в тесном контакте с известным производителем ГШО из Чехии, компанией T.Machinery a.s., а с 2008 г. партнером Юрмаша становится немецкая компания Esser Saar Machinery GmbH.

Сегодня «Юрмаш» предлагает следующие виды проходческих комбайнов: это мод. КПЮ-50 массой 58 т с дистанционным радиоуправлением, повышенной устойчивостью за счет возможности расширения опорной базы комбайна. КПЮ-50 оснащается крепеподъемником и демонстрирует проходку до 500-700 м/мес.

Также «Юрмаш» реализует узкозахватный очистной комбайн К500Ю, который оснащен поворотными редукторами с приводами погрузочных щитов от гидромоторов, приводами подачи с муфтами предельного момента, системой управления, поддерживающей заданную скорость и автоматическое снижение или остановку комбайна в случае превышения допустимых нагрузок.

Также «Юрмаш» предлагает свою новейшую разработку, проходческий узкозахватный комбайн К750Ю. Корпус машины состоит из трех частей, соединенных между собой анкерными стяжками. Частотные преобразователи находятся в остове комбайна. Комбайн оснащен двумя насосными станциями.

И все же, поскольку очистной комбайн является важнейшим компонентом технологического процесса выемки угля длинными очистными забоями, для высокопроизводительной выемки применяют импортные чрезвычайно надежные очистные комбайны. Ведущие страны-импортеры данного вида оборудования – это Польша, более 20 %, Германия, около 20 %, и США, примерно 17 %.

Основным недостатком отечественных очистных комбайнов перед импортными аналогами – это низкая максимальная рабочая скорость подачи, до 9,5 м/мин, импортные комбайны работают со значительно более высокой скоростью.

Проходческие комбайны

Если говорить о комплексах проходческого оборудования, то это многоприводные горные машины, которые служат для механизации проведения подготовительных выработок на угольных шахтах, а также тоннелей при строительстве подземных сооружений. Проходческий комплекс включает в себя проходческий комбайн и средства возведения крепи. Также в состав комплекса может входить бурильная машина и погрузочная либо комбинированная буропогрузочная установка.

Проходческий комбайн отбивает сырье от пласта и отправляет его на поверхность по конвейерной ленте. Комбайновый способ проведения горных выработок является более эффективным и передовым, чем, например, буровзрывной метод. Это объясняется тем, что при комбайновом методе можно совместить по времени самые трудоемкие и тяжелые операции по разрушению забоя с уборкой из забоя горной массы. К тому же создание выработок проходческими комбайнами делает их устойчивыми, поскольку воздействие на монолитность пород в массиве при работе проходческого комбайна гораздо слабее, чем воздействие на него буровзрывными приемами. Таким образом, выполняя проходческие выработки комбайном, владельцы шахты могут снизить расходы на сохранение и содержание выработок.

С целью расширения сферы применения проходческих комбайнов и использования их при разработке более твердых пород в смешанных углеродных забоях на АО «Копейский машзавод» ведутся проектные работы по созданию тяжелого комбайна КП-200 массой до 80 т, предназначенного для механизации отбойки и погрузки горной массы при проведении выработок арочной, трапециевидной и прямоугольной форм площадью сечения от 14 до 39 м² в проходке, с углом наклона ± 12 °.

Степень импортозависимости в области обеспечения шахт проходческими комбайнами значительно ниже, чем, например, в ситуации с очистными комбайнами. Здесь основным поставщиком проходческих комбайнов является Новокраматорский машиностроительный завод из Украины, занимающий до 25 % в общем импорте проходческих комбайнов, а это порядка 40 %.

Проходческие комбайны типа П110 характеризуются высокой производительностью, компактными размерами. Предлагаемое НМЗ оборудование отличается от аналогов самыми низкими расходами на 1 м проходки. Для модели П110 ресурс до первого капремонта – разрушение до 120 тыс. м³ горных масс. Модификация комбайна П110-01 предполагает возможность осуществлять разрушение пород до 120 МПа и более, а ресурс, гарантируемый производителем до первого капремонта, – до 150 тыс. м³ разрушенной горной массы.

Также НМЗ предлагает модификацию комбайна в комплекте с анкероустановщиком, что позволяет существенно сократить время на анкерное крепление выработки. Еще одна модификация, П110-01М, отличается повышенной надежностью системы управления и полным соответствием гидро- и электрооборудования европейским стандартам. Модификация П110-04 характеризуется полной унификацией с комбайном П110-01 и применением исполнительного органа с осевой коронкой. Для мод. П110-04 свойственно осуществление минимальных разрушений присечек горной породы при оконтуривании выработок.

Врубовые комбайны

В местах залегания твердой породы используют оборудование, именуемое врубовыми комбайнами. Эти комбайны оснащаются аналогом сверла с огромными зубьями, зубья дробят породу, продвигаясь все глубже по шахте. Машина предназначена для производства вруба в пласте полезного ископаемого, чаще угольном, при подземной разработке. Вруб облегчает отбойку остальной части пласта при помощи механических средств или взрывчатых веществ. Врубовые машины могут работать на пологих, наклонных и крутых пластах. В комплексе с врубовыми машинами могут работать очистные комбайны, которые снимают излишки «стружки» и дробят большие куски породы до необходимой фракции, позволяющей перемещать куски конвейером на поверхность.

АО «КМЗ» предлагает врубовую машину Урал-33М для механизированной подрубки угольных и сланцевых пластов мощностью не менее 0,6 м при сопротивляемости угля и сланцев резанию до 360 кН/м.

Подмосковное предприятие «СИПР ГРУПП», специализирующееся на выпуске, в том числе ГШО, предлагает три модели баровых врубовых машин серии МВБ. Врубовые баровые машины относятся к горнодобывающему оборудованию, используемому для производства врубов, или отверстий, в полезных ископаемых. Такие врубы необходимы для упрощения выемки пород. Современные врубовые машины оснащены гидравлическими механизмами подачи, обеспечивающими бесступенчатое управление скоростью. Установки подходят для подготовительных и очистительных работ во время многоэтапных выемок.

Выемка угля

Выработки, предназначенные непосредственно для добычи полезного ископаемого, называют очистными. Выемка угля в очистном забое подразумевает такие операции, как подрубка, отбойка и навалка угля на конвейер. Отбойка угля в очистных выработках при слабых, трещиноватых углях или же в условиях, когда использование другой техники невозможно, производится вручную, с помощью отбойных молотков. Но такой способ выемки применяют очень редко.

Чаще при добыче угля применяют буровзрывной метод, комбайновый, струговой, а также гидравлический и механогидравлический способы выемки угля. При использовании гидравлической технологии добыча производится при помощи гидромониторов. Мощные струи воды, бьющие из гидромонитора с расстояния в 5-10 м от забоя под давленим в 12-16 МПа через специальные насадки диаметром до 20 мм, размывают угольный пласт. В качестве источника жидкости стараются использовать приток подземных вод в шахту. Для эффективной работы гидромонитора необходимо до 200 м³/ч. Все гидромониторы управляются дистанционно, а для работы машины достаточно двух человек: гидромониторщика и его помощника, за смену этот колектив может отбить тысячу и более тонн угля. Гидравлическая добыча угля распространена сегодня в Японии, Китае, Австралии и Канаде.

Выемка угля механогидравлическим способом эффективна при добыче крепких, малотрещиноватых углей, где механическая и гидроотбойка неэффективны и малопроизводительны. Работы выполняются механогидравлическим комбайном, который рабочим органом разрушает уголь, а транспортировка добытого угля осуществляется при помощи воды.

ГШО в России

Сегодня российский топливно-энергетический комплекс относится к важнейшим государственным институтам. Его основной задачей является поддержка стабильной работы российских производителей и потребителей электроэнергии при дальнейшей интеграции нашей страны на рынок ЕАЭС и другие мировые рынки.

К 2040 году эксперты ожидают рост потребления энергии внутри самой России на 6 % по сравнению с показателями 2016 года, и надо отметить, что российский показатель роста отстает от аналогичного показателя, ожидаемого в странах БРИКС. Например, в Индии ожидается рост потребления на 165 %, в Бразилии – на 60 %, в Китае – на 41 %.

Подобное отставание, как показывает анализ деятельности российских угольных компаний в части обновления производственной базы, к сожалению, свидетельствует о том, что из года в год зависимость отечественных шахт и разрезов от импортного оборудования, используемого в основных технологических процессах при добыче, транспортировке, а также и при переработке угля, возрастает.

Зависимость от поставок импортного горного оборудования наиболее остро ощущается в области проведения подземных горных работ. Около 80 % всех очистных комбайнов, приблизительно 70 % всех используемых электровозов, практически 100 % дизелевозов, а также погрузочные машины, около 65 % которых являются импортными, делают угольную отрасль зависимой от импорта.

В сфере добычи угля открытым способом работники промышленности также в значительной мере зависят от импортных поставок целого ряда видов спецтехники, 94 % всего парка погрузчиков – это импортные фронтальные погрузчики, импортные мощные бульдозеры грузоподъемностью от 25 тс и более составляют сегодня 60 % всех тяжелых бульдозеров. Буровые станки также на 70 % состоят из поставляемых из-за границы моделей.

Следует сказать, что в таких секторах, как многоковшевые роторные экскаваторы, карьерные самосвалы грузоподъемностью более 31 т, отечественные производители не представлены, а колесные фронтальные одноковшовые погрузчики не могут конкурировать с импортными аналогами. Буровое оборудование отечественных заводов также уступает продукции компаний Sandvik Corp., Atlas Copco, Bucyrus International Inc., P&H Mining Equipment Inc.

И все же потенциал у нашей промышленности есть, и есть немалый. По проходческим комбайнам российские производители на внутреннем рынке угольной промышленности занимают более 60 %, а российский рынок скребковых и ленточных конвейеров практически на 100 % представлен в угольной отрасли российскими предприятиями.

Преодоление технологического разрыва и сокращение уровня импортозависимости в угольной отрасли необходимо и реально можно преодолеть поэтапным внедрением импортозамещения в значительных объемах, а также в результате интенсивного комплексного развития угольной отрасли в целом.

Образование угля — окно в древний мир

По мере того, как мир движется к борьбе с изменением климата, становится все более сомнительным, что уголь останется жизнеспособным источником энергии из-за высоких выбросов парниковых газов. Но уголь сыграл жизненно важную роль в промышленной революции и продолжает питать некоторые из крупнейших экономик мира. В этой серии статей рассказывается о прошлом, настоящем и неопределенном будущем угля, начиная с сегодняшнего дня и о том, как он образовался.

Нравится вам это или нет, но уголь сыграл решающую роль в нашем появлении в современном мире, спровоцировав промышленную революцию. Побочными продуктами этой роли, конечно же, стали рост парниковых газов в нашей атмосфере и опасный уровень загрязнения воздуха в больших городах, работающих на угле.

Но, несмотря на свое коварное влияние на климат и наше здоровье, уголь имеет менее известную положительную сторону своей мрачной души. Он дал нам потрясающие окаменелости.

На протяжении веков геологам было известно, что уголь представляет собой скопление растительного материала, который, будучи погребенным в осадочных слоях Земли, сжимается под действием силы тяжести в более плотную и компактную форму. Тем не менее, в последние годы ученые горячо обсуждают ранние фазы углеобразования.

Дискуссия строится на том, образовался ли уголь из-за отсутствия определенных организмов, активно разрушающих древесные ткани мертвых деревьев, или же причиной послужили другие небиологические факторы.

Спорное происхождение

Цикл образования угля начинается с накопления растительного материала в болотах или трясинах. Разлагающийся растительный материал, который накапливается на дне трясины или болота, называется торфом. После того как другие осадочные слои погребают торфяную залежь, масса этих отложений накапливается и уплотняет ее.

Другие химические и физические процессы также изменяют торф, в том числе давление, оказываемое тектоническими силами, когда континенты движутся и сталкиваются друг с другом. Эти процессы в конечном итоге превращают слои уплотненного торфа в горную породу, которую мы можем добывать.

Чистый черный уголь, более богатый органическим углеродом и закаленный под воздействием тепла и давления, называется антрацитом. Бурый уголь, или лигнит, в основном представляет собой спрессованный торф и содержит больше осадка, смешанного с растительным веществом.

Уголь формировался в виде очень крупных месторождений в определенные периоды предыстории Земли. Настолько, что преподобный Уильям Конибер, уважаемый британский геолог начала 19 века, впервые назвал каменноугольный или «углеродоносный» период (от 359 до 299 миллионов лет назад) в честь отличительных угольных месторождений Британии в своей книге 1822 года.

Эти большие угольные болота образовались на месте первых великих лесов на Земле. Они были домом для многих разновидностей гигантских амфибий, ранних рептилий и огромных насекомых, поскольку в то время глобальный уровень кислорода был очень высоким.

Научные сокровища из угля: выставка динозавров игуанодонов в Брюссельском музее естественных наук.
Веб-сайт Брюссельского музея естественных наук

В течение многих лет ученые считали, что уголь образовался в такие большие залежи в то время, потому что определенные грибы, которые помогали расщеплять лигнин или древесные ткани, еще не развились. Оценки появления этих грибов, называемых агариомицетами, по молекулярным часам предполагают, что они должны появиться в пермском периоде (29).от 9 до 252 миллионов лет назад), после образования обширных угольных месторождений каменноугольного периода.

Новая теория

Но это не учитывает огромное количество угля, образовавшегося в гораздо более поздние геологические периоды, такие как Кайнозой, за последние 65 миллионов лет. И новое исследование, проведенное Мэтью Нельсеном из Стэнфордского университета, ставит под сомнение эту модель, а также представляет новую гипотезу образования угля.

Авторы исследования утверждают, что уголь, образовавшийся в каменноугольный период, состоит преимущественно из таких растений, как хвощи или ликофиты. Эти деревья вырастали до огромных размеров, а в их перидерме, или внешней кутикуле ствола, отсутствует лигнин, поэтому на них не повлияет отсутствие грибков, разлагающих лигнин. Их аргумент указывает на то, что биохимический состав растений имеет мало общего с накоплением угля.

Распределение месторождений угля во времени показано на приведенной ниже диаграмме предполагаемого общего объема угля в Северной Америке. Крупные залежи угля также накапливались в эпоху динозавров (мезозойская эра, от 252 до 66 миллионов лет назад) и в течение первой половины кайнозойского периода (между 66 и 30 миллионами лет назад), намного позже предсказанного первого появления грибов, разлагающих лигнин.

Наземное накопление угля в Северной Америке с течением времени. Обратите внимание на большие пики во время каменноугольного периода «C» и раннего кайнозоя «Pg». Взято из статьи Nelsen et al. (2016).
Проф. Кевин Бойс, с разрешения.

В документе утверждается, что тектонические факторы являются наиболее вероятной причиной, по которой такие крупные месторождения угля накапливались в определенное время. Большие бассейны заполняются толстыми осадочными отложениями, когда континенты сталкиваются и происходит горообразование. В таких угольных месторождениях были обнаружены действительно превосходные окаменелости, хотя кислотность угля часто растворяет кости.

Лучше всего сохранились окаменелости, пойманные в более чистых отложениях, отложенных ручьями между угольными пластами. Такие окаменелости обычно обнаруживаются при добыче угля. Таким образом были найдены несколько крупных ископаемых амфибий, обитавших в болотах каменноугольного периода.

Известное место в Ныранах в Чешской Республике было обнаружено благодаря тому, что директор местного музея естественной истории заказал уголь для обогрева своей комнаты. При расщеплении угля иногда получались хорошо сохранившиеся окаменелости ранних амфибий, поэтому он мог пополнять свои коллекции научно значимыми образцами, не выходя из своего кабинета.

Пожалуй, самые известные окаменелости, найденные в угольной шахте, были обнаружены в Берниссарте в Бельгии. В 1878 году здесь было найдено множество скелетов, представляющих 33 особи крупного травоядного динозавра игуанодона. Эти скелеты были одними из первых когда-либо найденных полных динозавров.

Несмотря на то, что уголь очень оклеветан из-за его побочных продуктов сгорания, факторы, ответственные за накопление угля, также дают нам ископаемые сокровища из прошлого. Прекращение добычи угля, несомненно, означало бы, что в земле осталось много полезных ископаемых. Но долгосрочное здоровье нашей планеты является более важным приоритетом.

Это первая статья из нашей серии о прошлом, настоящем и будущем угля. Следите за другими в ближайшие дни.

Джон будет онлайн, чтобы ответить на вопросы автора с 14:30 до 15:30 AEST сегодня (среда, 8 июня 2016 г.). Пишите любые вопросы, которые у вас есть, в комментариях ниже.

Каменноугольный период

Каменноугольный периодОнлайн экспонаты : Геологическая шкала времени : Палеозойская эра

Каменноугольный период

Каменноугольный период известен своими обширными заболоченными лесами, такими как изображенный здесь. Такие болота добывали уголь, от которого произошел термин «каменноугольный», или «углеродосодержащий».

Каменноугольный период длился от 359,2 до 299 миллионов лет назад* в конце палеозойской эры. Термин «каменноугольный период» происходит из Англии в связи с богатыми месторождениями угля, которые там встречаются. Эти залежи угля встречаются в Северной Европе, Азии, на Среднем Западе и в восточной части Северной Америки. Термин «каменноугольный период» используется во всем мире для описания этого периода, хотя в Соединенных Штатах он был разделен на миссисипскую (ранний карбон) и пенсильванскую (поздний карбон) подсистемы. Это разделение было установлено для того, чтобы отличить угленосные слои пенсильванского отложения от в основном известняковых отложений Миссисипи, и является результатом различной стратиграфии на разных континентах. Миссисипский и Пенсильванский, в свою очередь, подразделяются на ряд международно признанных стадий, основанных на эволюционной последовательности ископаемых групп. Этими ярусами являются (от раннего к позднему) турнейский, визейский и серпуховский для миссисипской и башкирский, московский, касимовский и гжельский для пенсильванской.

Помимо идеальных условий для образования угля, в это время произошло несколько крупных биологических, геологических и климатических событий. Биологически мы видим одно из величайших эволюционных нововведений каменноугольного периода: яйцо амниоты, позволившее в дальнейшем эксплуатировать землю определенным четвероногим. Это дало предкам птиц, млекопитающих и рептилий возможность откладывать яйца на суше, не опасаясь высыхания. В геологическом отношении позднекаменноугольное столкновение Лавразии (современная Европа, Азия и Северная Америка) с Гондваной (современная Африка, Южная Америка, Антарктида, Австралия и Индия) образовало горный пояс Аппалачей на востоке Северной Америки и герцинский пояс. Горы в Соединенном Королевстве. Дальнейшее столкновение Сибири и Восточной Европы создало Уральские горы России. А в климатическом отношении в каменноугольном периоде наблюдалась тенденция к умеренным температурам, о чем свидетельствует уменьшение численности плауновидных и крупных насекомых и увеличение численности древовидных папоротников.

Стратиграфию Миссисипи можно легко отличить от стратиграфии Пенсильвании. Окружающая среда Миссисипи в Северной Америке была сильно морской, а моря покрывали части континента. В результате большинство горных пород Миссисипи представляют собой известняк, состоящий из остатков морских лилий, покрытых известью зеленых водорослей или карбоната кальция в форме волн. Окружающая среда Пенсильвании в Северной Америке была попеременно наземной и морской, с трансгрессией и регрессией морей, вызванной оледенением. Эти условия окружающей среды с огромным количеством растительного материала, обеспечиваемого обширными угольными лесами, позволили образовать уголь. Растительный материал не разлагался, когда моря покрывали их, а давление и тепло в конечном итоге накапливались в течение миллионов лет, чтобы превратить растительный материал в уголь.

Жизнь

В начале каменноугольного периода в целом климат был более однородным, тропическим и влажным, чем сегодня. Времена года, если таковые имеются, были нечеткими. Эти наблюдения основаны на сравнении морфологии ископаемых и современных растений. Растения каменноугольного периода напоминают те, которые сегодня живут в тропических и умеренно умеренных районах. У многих из них отсутствуют годичные кольца, что свидетельствует об однородном климате. Это единообразие климата могло быть результатом большого пространства океана, покрывавшего всю поверхность земного шара, за исключением локализованной части, где собиралась Пангея, массивный суперконтинент, существовавший в позднем палеозое и раннем триасе.

Мелкие, теплые, морские воды часто затопляли континенты. В этой среде было много прикрепленных фильтраторов, таких как мшанки, особенно фенестеллиды, а на морском дне преобладали брахиоподы. Трилобитов становилось все меньше, а фораминифер было много. Тяжелобронированные рыбы девонского периода вымерли, уступив место более современной ихтиофауне.

Поднятие в конце Миссисипи привело к усилению эрозии с увеличением количества пойм и дельт. В дельтовой среде было меньше кораллов, морских лилий, бластоидов, криозоев и мшанок, которые были многочисленны ранее в каменноугольном периоде. Впервые появились пресноводные моллюски, увеличилось разнообразие брюхоногих моллюсков, костистых рыб и акул. По мере того, как континенты приближались к формированию Пангеи, происходило чистое сокращение береговой линии, что, в свою очередь, сказывалось на разнообразии морской жизни в этих мелководных континентальных водах.

Два больших ледяных щита на южном полюсе заперли большое количество воды в виде льда. Из-за того, что из круговорота воды было изъято так много воды, уровень моря упал, что привело к увеличению наземной среды обитания. Увеличение и уменьшение оледенения в течение пенсильванского периода привело к колебаниям уровня моря, которые можно увидеть в горных породах в виде полосатых узоров чередующихся слоев сланца и угля.

Подъем континентов вызвал переход к более земной среде во времена Пенсильванской подсистемы, хотя болотные леса были широко распространены. В заболоченных лесах процветали бессемянные растения, такие как ликопсиды, которые были основным источником углерода для угля, характерного для того периода. Ликоподы подверглись крупному вымиранию после тенденции к высыханию, скорее всего, вызванной усилением оледенения в пенсильванском периоде. Папоротники и сфенопсиды стали более важными позже, в течение каменноугольного периода, и появились самые ранние родственники хвойных. Появились первые наземные улитки, а насекомые с крыльями, которые не могут складываться назад, такие как стрекозы и подёнки, процветали и распространялись. Эти насекомые, а также многоножки, скорпионы и пауки приобрели важное значение.
в экосистеме.

Тенденция к засушливости и увеличение наземной среды обитания привели к увеличению значения амниотического яйца для воспроизводства. Самой ранней ископаемой амниотой был похожий на ящерицу Hylonomus , легко сложенный, с глубокими сильными челюстями и тонкими конечностями. Базальные четвероногие стали более разнообразными в течение карбона. Появились хищники с длинной мордой, короткими растопыренными конечностями и уплощенной головой, такие как темноспондилы, например Amphibiamus (вверху). Антракозавры – базальные четвероногие и амниоты с глубокими черепами и менее растянутым телом, обеспечивающим большую подвижность – появились в каменноугольном периоде, и вскоре за ними последовали диапсиды, которые разделились на две группы: (1) морские рептилии, ящерицы и змеи, и ( 2) архозавры крокодилы, динозавры и птицы. Синапсиды также впервые появились, и, предположительно, анапсиды тоже, хотя самые старые окаменелости этой группы относятся к нижней перми.

Стратиграфия

Появление или исчезновение фауны обычно отмечает границы между периодами времени. Карбон отделен от более раннего девона появлением конодонта Siphonodella sulcata или Siphondella duplicata . Конодонты — это окаменелости, которые напоминают зубы или челюсти примитивных рыб, похожих на угрей или миксин. Граница карбона и перми отличается появлением фузулинидного форама Sphaeroschwagerina fusiformis в Европе и Pseudoschwagerina beedei в Северной Америке. Фузулиниды — гиганты среди протистов и могли достигать сантиметра в длину. Их было достаточно, чтобы образовать значительные отложения, известные как «рисовые камни» из-за сходства между фузулинидами и рисовыми зернами.

Миссисипская подсистема отличается от пенсильванской появлением конодонта Declinognathodus noduliferus , рода 9 аммоноидей.0086 Homoceras и фораминиферы Millerella pressa и Millerella Marblensis , хотя эти маркеры относятся только к морским отложениям. Различие между подсистемами Миссисипи и Пенсильвании также можно проиллюстрировать перерывом во флоре из-за переходных изменений от морской к более наземной среде.

В стратиграфии Миссисипи выделяются мелководные известняки. Некоторые из этих известняков состоят из частей организмов, прежде всего из остатков морских лилий, обитавших на мелководье. Другие известняки включают известковые аргиллиты, состоящие из карбонатного ила, образованного зелеными водорослями, и оолитовые известняки, состоящие из карбоната кальция в концентрических сферах, образующихся под воздействием высокой энергии волн. В пластах Миссисипи также встречаются, хотя и не так часто, песчаники (осадочная порода, состоящая из кварцевого песка и сцементированная кремнеземом или карбонатом кальция) и алевролиты (порода, состоящая из затвердевшего ила).

Угольные пласты мощностью от 11 до 12 метров характерны для позднего карбона. Леса бессемянных сосудистых растений, существовавшие в тропических болотистых лесах Европы и Северной Америки, давали органический материал, который стал углем. Мертвые растения не полностью разлагались и превращались в торф в этих болотистых лесах. Когда море покрывало болота, морские отложения покрывали торф. В конце концов, тепло и давление превратили эти органические остатки в уголь. Угольные шары, карманы растительных остатков, которые сохранились в виде окаменелостей и не превратились в уголь, иногда обнаруживаются в угольных пластах.

Многочисленные трансгрессии и регрессии пенсильванских морей по всему континенту можно увидеть в горных породах и даже сосчитать, потому что они оставляют предательскую последовательность слоев. По мере повышения уровня моря слои могут переходить от песчаника (пляж) к илистому сланцу или алевролиту (приливы), к пресноводному известняку (лагуна), к подземной глине (наземный) к углю (наземный болотистый лес). Затем, когда уровень моря падает, можно увидеть переход от сланца (прибрежный прилив) к известняку (мелководный морской) и, наконец, к черному сланцу (глубоководный морской).

Индексные окаменелости — это останки растений и животных, характерные для четко определенного временного промежутка и встречающиеся в широком географическом диапазоне. Ископаемые морские обитатели характеризуют Миссисипи, поскольку мелководные эпиконтинентальные моря в то время покрывали Соединенные Штаты. Эти окаменелости включают одиночные кораллы и Syringopora , трубчатые колониальные кораллы. Другие ископаемые колониальные кораллы включают Stelechophyllum и Siphonodendron . Поскольку окаменелости конодонтов распространены по всему миру, они используются во всем мире для датирования пород Миссисипи.

Индексные окаменелости, используемые для Пенсильванской подсистемы, представляют собой фузулинидные фораминиферы, а также пыльцу и споры из угольных лесов, преобладавших в то время. Граница между Миссисипи и Пенсильванией отмечена появлением фузулинид Pseudostaffella antiqua . Другими окаменелостями, используемыми для идентификации раннего пенсильванского периода, являются три рода аммоноидных головоногих Gastrioceras , Daiboloceras и Paralegoceras , все они обнаружены в морских отложениях.

Населенные пункты

Джоггинс, Новая Шотландия: Этот объект Всемирного наследия ЮНЕСКО в Пенсильвании был домом для первых четвероногих, таких как Dendrerpeton .

• Mazon Creek, Illinois: Это место стало известно своими железными конкрециями, в которых сохранились как растения, так и морские беспозвоночные.

Ресурсы и ссылки

• Case, EC 1919. Окружающая среда жизни позвоночных в позднем палеозое в Северной Америке: палеогеографическое исследование. Институт Карнеги в Вашингтоне, Вашингтон, округ Колумбия
• Case, EC 1926. Окружающая среда четвероногих в позднем палеозое других регионов, кроме Северной Америки. Институт Карнеги в Вашингтоне, Вашингтон, округ Колумбия
• Диккинс, Дж. М. и др. (ред.). 1997. Позднепалеозойские и раннемезозойские околотихоокеанские события и их глобальная корреляция. Издательство Кембриджского университета, Кембридж.
• Дотт, Р. Х., младший, и Д.Р. Протеро. 1994. Эволюция Земли, 5-е изд. McGraw-Hill, Inc., Нью-Йорк.
• Лимон, RR 1993. Исчезнувшие миры: введение в историческую геологию. Вт. C. Brown Publishers, Dubuque, IA.
• Chengyuan, W. 1987. Границы каменноугольного периода в Китае: доклад на 11-м Международном конгрессе по стратиграфии и геологии каменноугольного периода, 1987 г., Пекин, Китай. Science Press, Пекин, Китай.
• Линьсин, З. 1987. Стратиграфия каменноугольного периода в Китае. Science Press, Пекин, Китай.
• Узнайте об ископаемых рыбах Миссисипи из известняка Медвежьего ущелья в Монтане.
• Узнайте больше о палеонтологии каменноугольного периода и геологии Северной Америки на Палеонтологическом портале.
• См. страницу Википедии, посвященную каменноугольному периоду.
   

* Даты из Международной стратиграфической таблицы Международной комиссии по стратиграфии, 2009 г.
 
Первоначальная концепция этой страницы Бена М.