На какой глубине добывают уголь: Месторождения угля — Интернет-энциклопедии Красноярского края

Добыча угля — открый, закрытый и гидравлический способы

Добыча угля – это сложный технологический процесс, который требует очень много ресурсов и техники. Он используется в промышленности, для сельско-хозяйственных нужд, производства электроэнергии. В мире он имеет очень большую ценность, ископаемое называют черным золотом, твердой нефтью. Как выглядит добыча и переработка угля, и как развивалась эта промышленность в странах, от античности до наших дней?

Содержание

• 1 История добычи черного золота в мире
• 2 Как происходит добыча угля на современных шахтах
• 3 Основные способы добычи угля
  • 3.1 Карьерный способ
  • 3.2 Шахтный способ
  • 3.3 Гидравлический способ
  • 3.4 Копанка или добыча угля в домашних условиях
• 4 Самые эффективные способы

История добычи черного золота в мире

Угольная промышленность начала развиваться еще в античности. Первыми странами, которые начали использовать его в виде топлива, являются Греция и Китай. Чаще всего он применялся для отопления помещений, а в дальнейшем и для выплавки металлов. 3000 лет назад в Китае поняли, что его сгорание намного эффективнее, чем получение тепла от дерева и другого сырья. В 315 году первым, кто изучал его свойства был ученый Теофраст, который дал ему говорящее название – антракс, что в переводе с грецкого означало «горящий камень».

Было множество теорий о происхождении этого топливного ископаемого. Некоторые считали, что он образовался в результате воздействия высокой температуры при извержении вулкана. Первые залежи нашли именно в их окрестностях – вблизи тектонических разломов, где месторождения были ближе всего к земле. Учитывая его горючие свойства, некоторые ученые высказывали предположение, что это затвердевшая нефть.

В дальнейшем ученые определили, что уголь имеет растительное происхождение, даже удалось установить, какие именно породы деревьев превалируют в том или ином пласте ископаемого.

Некоторые ученые склонны считать, что топливное ископаемое образовалось в результате потопа (прототипа библейскому), из-за которого множество растений были погребенные под слоями осадочных пород.

Нашли уголь случайно, во время выветривания и обрушения горных пород на поверхности оказывались куски странного материала, который имел черный окрас, и переливался на солнце. Добывался он вручную, с применением примитивной техники. Также куски собирали дети на побережьях, особенно после приливов и штормов. Шахтным способом его начали получать только в 1113 году, но и то производство было далеко от современности. Угольная деятельность считалась одной из самых опасных, работали на рудниках низшие слои населения, получая сущие гроши.

Самое обширное применение угля было в доменных печах: на кузницах, при обработке металла, на фабриках по производству кирпича. Ценился он из-за теплоемкости при горении, с его помощью можно было поддерживать высокую температуру долгое время.

С возникновением паровых двигателей, это топливо стало частью двигательных систем на пароходах, в автомобилях и другой технике, работающей по этому принципу. Сейчас же в добыче задействованы не только люди, но и огромное количество техники, а количество сырья, которое получают ежегодно составляет миллиарды тонн.

Первые данные о поисках месторождений угля для промышленного использования датируются 1491 годом, когда Великим князем Московским Иваном III были организованы экспедиции в горные массивы. Им был выбран Печорский край – один из крупнейших рудников по добыче угля в России сегодня.

Самые масштабные разработки угольных шахт были при Петре 1, он был инициатором создания шахт на Урале, Донбассе, в Кузнецке, на Дальнем Востоке и в окрестностях Москвы. Он не жалел денег на финансирование горнодобывающей промышленность, стремился внедрить новые технологии, которые облегчали людям работу и увеличивали выработку.

Во времена СССР добыче топливного ископаемого отводилась особая роль. Рабочих очень сильно ценили, даже был введен всесоюзный праздник – День Шахтера, чтобы отдать дань их нелегкому и опасному труду. Уголь получил название «хлеб промышленности», его уже использовали для получения энергии на теплоэнергостанциях.

Сейчас угледобывающая промышленность достигла больших высот, но многие страны, наряду с введением всевозможных инновационных разработок, стараются вывести этот ресурс из использования. Все дело в экологической опасности, которая возникает из-за его применения. При сжигании топлива образуется огромное количество углекислого газа, одного из виновников парникового эффекта.

Оказывается, название бурый и черный уголь получил не из-за цвета сырья. Раньше, для определения «жирности» породы, ею проводили по белой поверхности. Получалась черная или бурая полоса, что и дало ископаемому соответственное название.

Как происходит добыча угля на современных шахтах

Несмотря на то, что производство никогда не стояло на месте, постоянно модернизируясь, некоторые страны все еще добывают его с помощью ручной силы. Можно выделить Индию, где жители городков возле месторождений занимаются собиранием угля. В этом процессе задействованы даже маленькие дети, стремящиеся помочь родителям зарабатывать деньги. Поселок Джариа даже был назван адом на земле, ведь там воздух заполнен угольной пылью и ядовитыми газами, сырье часто самопроизвольно воспламеняется.

Основные способы добычи угля

В более развитых странах эта проблема не столь выражена. Разработка месторождений ведется с помощью специализированной техники, в некоторых процессах человек даже не принимает участия.

Сейчас широкое применение получили 3 вида добычи угля:

• Карьерный или разрезной;
• Шахтный;
• Гидравлический.

Их использование зависит от глубины залегания пласта полезного ископаемого, твердости породы и доступности.

Сравнительная таблица способов добычи угля.

Карьерный способ

Открытая добыча угля ведется там, где он залегает под землей на глубине не более 500 метров. Для разработки подобных месторождений применяются краны, которые снимают пласт пустой породы. Называются они драглайны. Состоят краны из кабины, стрелы и ковша. Они закреплены на рельсах, для передвижения по карьеру или стоят на гусеницах.

Также для разрыхления породы используется взрывчатка, но из-за опасности сейчас от нее отказываются на большинстве производств. После опустошения месторождения пустая земля засыпается обратно, территория выравнивается и обогащается удобрениями. Сверху садятся деревья, чтобы восстановить или улучшить экосистему этой местности. Открытая добыча каменного угля все же приносит вред природе – нарушается экологическая ситуация, высыхают подземные воды.

Бурый уголь залегает сравнительно не глубоко, на глубине 300-400 метров, поэтому для его добычи тоже используется открытый метод. Места разработки месторождений принято называть разрезами, ведь они длинные и узкие, особенно это заметно из космоса. Пожалуй, это единственное их отличие от карьеров, ведь технология получения сырья такая же.

Далее в работу вступают машины поменьше, которые взрыхляют породу и грузят ее в вагоны, которые отправляются на производство. Уголь ссыпается на конвейерную установку, и отправляется на производство, обогатительные станции или ТЭЦ.

Шахтный способ

Подземная добыча угля – это более старый и технологический способ получения сырья. Большое количество ископаемого залегает на глубине более 500 метров, а снятие верхней породы будет нерентабельным, трудоемким и дорогостоящим процессом. Сооружение шахты производится таким образом – делается ствол, главная шахта, по которой в дальнейшем будет спускаться все оборудование и рабочие.

Когда она 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.

Самая глубокая угольная шахта находится в Донецком каменноугольном бассейне на Украине. Сейчас она достигает 2043 метра.

Для безопасности рабочих очень важно обеспечивать постоянную вентиляцию шахты, чтобы снижать концентрацию метана и подогревать воздух, если климатические условия этого требуют.

Добыча угля в шахтах ведется с помощью техники, которая дробит пласты и отправляет их на поверхность. Мастодонт в этой сфере – проходческий комбайн. Он отбивает сырье от пласта и отправляет его на поверхность по конвейерной ленте. В местах залегания твердой породы используют несколько другое оборудование.

Врубовый комбайн оснащен аналогом сверла с огромными зубьями, которые дробят породу, продвигаясь все глубже по шахте. Дополнительно устанавливается и очистной комбайн, который снимает излишки стружки и дробит большие куски породы, чтобы они могли двигаться по конвейеру на верх.

Еще одна важная часть, которую нельзя не отметить в закрытом способе добычи угля – выкачка воды. В местах залегания могут проходить даже подземные реки, они очень сильно утруждают производство и опасны для рабочих. При нарушении норм, выходе из строя оборудования, которое откачивает воду, она может прорваться в ствол шахты, затопив ответвления. Это приведет к поломке техники и смерти рабочих или их заточения под землей.

Гидравлический способ

Гидравлический способ самый новый, сейчас он подвергается модернизации, чтобы минимизировать затраты воды на производство угля. Изобрели первое устройство еще в СССР в 30-х годах. Называется эта установка механогидравлический комбайн. Он используется для разрыхления породы, откалывания ее от основного слоя.

Вытекающая вода проходит по желобам, по которым транспортируется к низконапорному насосу. Там же происходит и обезвоживание добытого угля, подача его на конвейер и перемещение наружу. Вода очищается, чтобы не повредить гидравлическую технику оставшимися частицами. Этот способ. Несмотря на огромное количество преимуществ, гидравлический метод менее продуктивный.

Копанка или добыча угля в домашних условиях

Несмотря на то, что добыча угля ведется в промышленных масштабах, это сложный и трудоемкий процесс. Жители местности, где есть месторождения, самостоятельно их разрабатывают, используя его в собственных целях. Строится она очень просто, но, для реализации этого способа уголь должен залегать не глубоко.

Во многих странах этот метод используется только нелегально, для продажи угля на черном рынке. Там может быть задействовано тоже большое количество рабочих, но об использовании продвинутой промышленной техники и речи быть не может. Это самый опасный и тяжелый труд, к тому же, нормы никак не регулируются, ведь собственник копанки заботится только о собственной прибыли.

Самые эффективные способы

Сказать, какой вид получения ископаемого использовать выгоднее, невозможно, ведь на все это влияет много факторов. Можно вырыть карьер и на 1 км в земле, но это требует огромного количества техники, времени, а также может очень сильно испортить экосистему. Но делать шахту на месторождении угля, которое лежит на 300-400 метров, будет слишком дорого, да и такие места не всегда производят качественный уголь.

Гидравлическим способом сейчас добывается всего 8% сырья в мире, пока он больше экспериментальный.

Места и способы добычи угля не подбираются случайно. Изначально оценивается размер месторождения, качество сырья, особенности рельефа. Только после этого на территорию привозят технику и делают пробные заборы, чтобы убедиться в рентабельности производства.

Как в Амурской области добывают уголь открытым способом?: student_geolog — LiveJournal

Протяжный гудок разносится над карьером, длинная стрела шагающего экскаватора начинает движение и 15 кубовый ковш с утробным гулом вгрызается в песчаный пласт. Все происходящее напоминает очередной эпизод «Звездных войн» или, по меньшей мере, «Войну Миров» Герберта Уэллса.

Мы находимся у восточных рубежей России в Амурской области, куда меня пригласила компания «Русский Уголь» познакомиться самому и познакомить моих читателей с тем, как добывается уголь открытым способом.

Что представляет собой уголь? Уголь — это вид ископаемого топлива, которое образовалось в недрах из растительных остатков в восстановительной обстановке (то есть в отсутствии кислорода). Поскольку среда была обеднена кислородом, то поступление остатков преобладало над бактериальным разложением и, таким образом, образовывались достаточно мощные толщи органического вещества. Затем, погружаясь глубже, эти толщи испытывают все большее давление и температуру, вследствие чего органические остатки преобразуются сначала в торф, а затем и в уголь.

Уголь бывает разных видов. Принципиально, стадийность изменения органического вещества в процессе метаморфизма выглядит так:
Торф — Бурый уголь – Каменный уголь – Антрацит – Графит;

За рубежом классификация немного другая:
Лигнит – Суббитуминозный уголь – Битуминозный уголь – Антрацит – Графит;

Обе классификации основаны на 4 главных параметрах: содержание углерода, содержание летучих веществ, значение теплотворной способности (в килоджоулях на килограмм) и содержание влаги.

В мире уголь добывается двумя способами: открытым в карьерах, при глубине залегания угля менее 100 метров, и закрытым в шахтах, если уголь залегает глубже. На Райчихинском (Северо-Восточный разрез) и Ерковецком буроугольных месторождениях уголь добывают открытым способом. Открытый способ считается более безопасным, экономичным и быстрым.
Добывается уголь, на первый взгляд, довольно просто: большой шагающий экскаватор откапывает уголь, а маленький – добывает его. Все просто, но сложность кроется в масштабах.

Добыча угля открытым способом начинается с удаления плодородного слоя почвы, это делается для минимизации ущерба экологии и последующей рекультивации. На месте рекультивированных земель почему-то очень хорошо растут грибыJ

После этого начинается, пожалуй, самый зрелищный этап добычи: огромные шагающие экскаваторы удаляют «вскрышу» — перекрывающие угольный пласт породы (песчаник, глина, алевролиты).
Мощности перекрывающих пород и целевых угольных пластов очень неравноценны. На Северо-Восточном и Ерковецком угольных разрезах угольные пласты мощностью 5-8 метров перекрываются осадочными толщами мощностью 30-80 метров. О масштабах вскрыши можно судить по фото:

Экскаватор ЭШ 15/90: Э – означает экскаватор, Ш – шагающий, 15 – объем ковша в м3, а 90 – длина стрелы в метрах. 24 гиганта высотой около 50 метров возвышаются над карьером — настоящее торжество человеческого гения!
О его устройстве я расскажу в отдельном посте, а сейчас кратко опишу, что он делает.

С помощью 15 кубового ковша машинист экскаватора зачерпывает перекрывающую породу – вскрышу и переносит ее в сторону. За месяц бригада экскаватора (это три человека – машинист и два его помощника) должны вскрыть не менее 300.000 кубических метров породы. Это примерно равно объему котлована, вырытого для строительства высотки МГУ!

Шагающие экскаваторы отличаются по размеру стрелы (первая цифра) и объему ковша: в разное время в СССР выпускались машины от «скромных» 10/70 до впечатляющих 100/100 (о нем я тоже расскажу в отдельном посте). Для каждого разреза тип экскаватора подбирается индивидуально, учитывая глубину залежи полезных ископаемых, радиус разгрузки и объем переэкскавируемой породы.

Отличительной особенностью ЭШ 15/90 является тип ковша – «обратная лопата». Оператор экскаватора опускает ковш на грунт, а потом подтягивает на себя, заполняя его. Такой тип компоновки применяется, когда работа ведется ниже уровня стояния машины. В зависимости от условий компоновку можно менять.

Конечно же, подобная техника требует очень много энергии, поэтому вся техника на карьере работает на электричестве. Каждый разрез обслуживает свои подстанции мощностью 220/110/35/ кВт. Но и при таком подходе, на 1 кубометр экскавируемой породы тратится около 1 кВт электричества.

Вся техника на карьере работает круглосуточно и без выходных: бригады трудятся посменно. Единственное, что может остановить копающих гигантов – это сильный ветер и морозы. От ветра стрела испытывает незапланированные нагрузки, а в морозы ниже -40 градусов металл становится хрупким как стекло.
Ночью и без того фантастичные карьеры превращаются в марсианскую базу, где несут службу гигантские боевые роботы.

Я смонтировал небольшое видео, как ведется работа:

В процессе удаления вскрыши окружающий рельеф очень сильно преобразуется и превращается в отличный полигон для офф-роад покатушек. Если бы не охрана, тут была бы джиперская Мекка. Из всего легкового транспорта, на котором меня возили, там не застревала только 18-летняя Тойота, разменявшая на одометре миллион километров:

Райчихинское буроугольное месторождение известно с 1893 г., в 1913 г. здесь была заложена первая штольня, а добыча открытым способом ведется с 1932 г. Общая площадь месторождения составляет около 500 км2 (чуть больше площади Самары или 1/5 площади Москвы).
Ерковецкое месторождение чуть помоложе – открыто в 1958 году, но зато больше по площади — 1250 км2.
Угольные пласты относятся к кивдинской свите дат-палеогенового возраста (23-66 млн. лет назад – в геологическом понимании это совсем недавно) и образовывались в озерно-болотной и озерно-аллювиальной обстановках, то есть в замкнутых водоемах с периодическим привносом свежей воды.

Работа на разрезах затрудняется ввиду сложных условий строения месторождений, где водоносные горизонты очень близко подходят к угольным пластам. Обычно воду откачивают специальными насосами и дренажными скважинами, но в дождливые дни это становится настоящей проблемой.

На Райчихинском и Ерковецком разрезах применяется бестранспортная система добычи –уголь сразу грузится на железнодорожную ветку и отправляется дальше конечным потребителям или на сортировку (о ней чуть дальше).
Маленький экскаватор ЭКГ-5А отбирает уголь и грузит его в железнодорожный состав. ЭКГ-5А тоже работает на электричестве, вон там виднеется кабель на 6000 вольт, который питает его.

Подойдем поближе к зоне погрузки. Поскольку работа ведется на технике исполинских размеров, во время работы в радиусе стрелы экскаватора не должно быть посторонних – машинист может попросту не заметить людей из кабины. На сложных этапах работы ему всегда ассистирует помощник.

В ковш экскаватора ЭКГ-5А помещается 5 м3. бурого топлива, а стандартный вагон он заполняет за 10 заходов.

Внешне бурый уголь совершенно не кажется таковым – он выглядит черным. Но геологи определяют цвет пород не по цвету самой породы, а по следу черты, оставляемой на фарфоровой пластинке – и след действительно коричневого цвета. На поверхности земли бурый уголь, в отличие от каменного, быстро набирает воду и растрескивается. Иногда он даже самовозгорается, но это редкость.

Поскольку уголь крайне неоднороден по размерам, а потребитель заказывает уголь конкретной фракции (размера), вагоны отправляются на сортировку. Так, Райчихинская ГРЭС и Благовещенская ТЭЦ потребляют уголь мелкой фракции, а более крупная идет на нужды ЖКХ.

Райчихинская станция сортировки – это настоящее предприятие внутри предприятия.

Райчихинская сортировка была организована в далеком 1953 году, тогда она еще называлась брикетной фабрикой, — рассказывает начальник сортировки Цуроев Дауд Мухтарович, — она предназначена для рассортировки рядовых углей добываемых на Северо-Восточном разрезе.
Действительно, делением на бурый уголь, каменный уголь (он, в свою очередь, делится еще 7 сортов) и антрацит дело не ограничивается. Уголь также делится на классы крупности по размеру кусков в миллиметрах:

Итак, задача: приходит состав из 10 вагонов по 65 тонн угля в каждом. Как их быстро и эффективно разгрузить? Первое, что приходит в голову – позвать толпу китайцев (до границы немногим более 150 км) и они быстро все перетаскают, тяжелая промышленность – на то и тяжелая, чтобы радовать простыми и впечатляющими решениями.

Многотонный вагон заезжает на специальную платформу… и просто опрокидывается! Вагоноопрокидыватель боковой стационарный (ВБС) не только поворачивает вагон вокруг продольной оси, но и поднимает его. Невероятное зрелище!

Далее уголь высыпается в приемник и по сложной системе лент отправляется на рассортировку, где с помощью грохотов и вибросит уголь делится на разные фракции.

Часть продукции нужной фракции потребители забирают сами прямо с сортировочной станции:

Другая же часть отправляется к месту назначения по железной дороге. Однако, машинисты экскаватора – люди опытные, но и они могут не доложить или нагрузить слишком много угля в вагон. По требованиям РЖД к перевозке принимаются вагоны массой ровно 49 тонн и с определенными габаритами горки. Чтобы соответствовать, вагоны проходят калибровку – их взвешивают и формуют. Кроме того, на каждом этапе (добыча, сортировка, калибровка) отбираются пробы угля, так как и по глубине и по латерали уголь может менять свои качественные свойства. В итоге, потребитель получает именно тот уголь, который ему требуется.

Вот так выглядит калибровочный пункт. Весы находятся под полотном, а металлическая скоба наверху — выравнивает горку.

В следующем посте я расскажу о том, как устроен шагающий экскаватор. Не переключайтесь!

Благодарю ОАО «Русский Уголь» и лично Инговатова А.В. за приглашение и рассказ о прозводстве!

[КАТАЛОГ ВСЕХ МОИХ ФОТОРЕПОРТАЖЕЙ СМОТРИТЕ ЗДЕСЬ]
[КНОПКИ]

Подземная добыча угля

Подземная добыча включает в себя открытие одного или нескольких порталов или шахт в землю, которые следуют или перехватывают угольные пласты, которые слишком глубоки для открытых методов добычи. В Пенсильвании практикуются два основных метода подземной добычи:

Комнатно-столбовая : Обычно используется для относительно плоских или пологопадающих пластов. По мере того, как «комната» добывается, остаются большие «столбы» угля, чтобы выдержать вес вскрышных пород и слоев горных пород выше. Этот тип добычи является традиционным методом подземной разработки, используемым в Пенсильвании, и может привести к извлечению до 75% целевого угольного пласта.

Добыча длинными забоями : Механизированный комбайн устанавливается между конвейерной системой и серией самодвижущихся гидравлических крепей кровли. Эта машина перемещается вдоль угольного пласта на длину 820 футов и почти полностью автоматизирована. По мере того, как уголь удаляется и транспортируется по конвейеру, опоры крыши удаляются, что позволяет крыше обрушиться в пустоту. Этот метод добычи может привести к извлечению пласта более чем на 90%, но может вызвать проседание поверхности.

Регламент

Следующие главы Кодекса штата Пенсильвания (Раздел 25) обеспечивают нормативную базу для открытой добычи и регенерации угля в Пенсильвании:

86: Открытая и подземная добыча угля: Общие положения

88: Антрацитовый уголь

3 8 90 : Подземная добыча угля и углеобогатительные предприятия

Разрешение

Для ведения подземной добычи требуется разрешение. Подземная добыча полезных ископаемых включает в себя наземные работы, связанные с подземным участком добычи. Разрешенная территория включает в себя вспомогательные территории, объекты и дороги. Разрешения также требуются для подземных разведочных работ и перерабатывающих заводов. Разрешение на добычу угля необходимо продлевать каждые пять лет. Оператор разрешения на добычу угля должен иметь лицензию. Территория, на которую распространяется разрешение на добычу угля, должна быть оклеена, чтобы обеспечить завершение рекультивации. Документы заявки на получение разрешения, дополнительные формы, информационные публикации и документы технического руководства можно найти в электронной библиотеке Департамента.

Подземная добыча битуминозного угля (включая всю добычу длинными забоями) разрешена Калифорнийским окружным горнодобывающим управлением, расположенным в Угольном центре, штат Пенсильвания. Подземные рудники с антрацитом (за исключением шахт с длинными забоями) разрешены горным управлением округа Поттсвилл.

Публичное уведомление: Разрешения на добычу угля

Справочник граждан по разрешениям (PDF)

Последствия подземной добычи

Закон 54 Отчеты составляются с интервалом в 5 лет для документирования последствий подземной добычи в штате.

Программа агентов по борьбе с проседанием поверхности

Дополнительная информация

Газ метан в водяных колодцах (PDF)

Рассеянный углекислый газ в домах (PDF)

Краткий обзор прав и обязанностей владельца поверхности (PDF)

Замена системы водоснабжения и устранение повреждений при оседании – Подземные операции по добыче битуминозного угля (PDF)

Руководство по замене водоснабжения и устранению просадочных повреждений (PDF)

Типы угля, формирование и методы добычи

Условные обозначения: КЕМБРИЙ, ОРДОВИКСКИЙ, СИЛУРИЙ, ДЕВОНСКИЙ, МИСИСИСИПСКИЙ, ПЕНСИЛЬВАНСКИЙ, ПЕРМСКИЙ, ТРИАСОВЫЙ, ЮРСКИЙ, МЕЛОВОЙ, ТРЕТИЧНЫЙ, ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ.

Современные запасы угля всемирным широким широким. В зависимости от эволюционной фазы развития углеобразования различают:

Четыре вида угля

Первой эволюционной фазой является торф, который представляет собой немного больше, чем плохо разложившуюся древесную массу. Крупные залежи торфа есть в скандинавских странах и Гренландии. Его можно разобрать, так как он в основном очень близко к уровню земли. Проблема с торфом заключается в том, что он имеет очень низкое производство британских тепловых единиц (БТЕ) ​​на фунт сожженного топлива. Кроме того, открытая добыча очень разрушительна с экологической точки зрения, если горнодобывающая компания не прилагает сознательных усилий для восстановления сельской местности. Открытая добыча — это процесс соскребания угля с верхней поверхности земли .

Второй этап в эволюционном развитии угля бурый уголь. Бурый уголь встречается в больших количествах в западной части США. Опять же, бурый уголь не особенно эффективен в производстве энергии на массу топлива. В последнее время было предпринято немало усилий по сжижению и газификации лигнита. Сжижение превращает лигнит в жидкую сырую нефть . Установки газификации перерабатывают бурый уголь в продукты природного газа . Процесс конверсии довольно дорог, и при нынешней стоимости других видов топлива он экономически нецелесообразен. Однако, если другие виды топлива станут слишком дорогими, этот процесс может оказаться более экономичным. Были проведены другие исследования по изучению других способов использования лигнита, таких как удобрение при выращивании гидропонных растений. Гидропоника  — это использование воды, содержащей питательные вещества, вместо почвы для роста растений 9.0079 .

Третьим этапом разработки угля является битуминозный (мягкий уголь), который является одним из двух этапов, используемых в качестве топлива при выработке электроэнергии. Четвертая и последняя фаза приводит к образованию антрацита (каменного угля). Если бы антрацитовый уголь подвергли большему нагреву и давлению, он в конечном итоге превратился бы в алмаз.

Две широкие категории угля и торфа

Гуминовые – более распространены, а происходят из торфяных отложений, состоящих в основном из органических остатков, отложившихся «на месте» – на своем первоначальном месте (автохтонном) .

Сапропелевый – Полученный из переотложенных (аллохтонных) фрагментов устойчивых растений , таких как споры или водные растения.

Сапропелевые угли можно далее подразделить на:

Каннельский уголь – Состоит из в основном из фрагментов растений одинакового размера (например, спор) maceral» – дегидрированные растительные фрагменты).

Тип исходного растительного сырья, доступность питательных веществ, климатические условия, уровень грунтовых вод, условия pH и Eh — все это помогает определить тип образующегося торфа (и, в конечном итоге, дренаж шахты, поступающий из кровать).

Торф образуется из отложений органического материала с ограниченным поступлением кислорода . Среды, образующие торф, обычно известны как «болота».

Болота могут быть классифицированы как лимнические или паралические:

Паралические отложения  – во время отложения торфа существовала гидрологическая связь с морем. Болота можно найти вдоль прибрежных низменностей; как тыловые барьерные лагуны, эстуарии и дельты.

Лимнические отложения – Торфообразующие среды, изолированные от моря (внутренние болота и озера).

Каждая часть экосистемы торфяника или болота может быть представлена ​​торфом, включая крупные деревья, травянистые кустарники, травы, водные растения и микроорганизмы, разрушающие органический материал.

Для добычи угля необходимо закопать и законсервировать торф. Процесс превращения торфа в уголь называется углефикацией. Степень углефикации определяет степень углеобразования.

Образование угля (также известное как Углеобразование)

Преобразование растительного материала в уголь происходит в два этапа: биохимическое разложение и физико-химическое разложение.

Биохимическое разложение включает химическое разложение растительных веществ с помощью организмов .

В тропической среде этот процесс может быть более быстрым, так как теплые влажные условия идеальны для организмов, которые участвуют в этом процессе, таких как бактерии и грибы. Однако рост растений также более быстрый, поэтому повышенная скорость разложения может быть уравновешена ростом растений. В тропических условиях высокая скорость испарения должна сочетаться с большим количеством осадков для поддержания роста растений и накопления торфа.

В более прохладном климате скорость роста растительности может носить циклический характер и быть более медленной, поскольку сезонные колебания условий больше. Условия менее идеальны для грибков и бактерий, поэтому более медленная скорость роста соответствует более медленной скорости биохимического разложения.

Гумификация воздействует на мягкое содержимое клеток растений перед клеточными стенками, которые состоят из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина, являющегося наиболее стойким соединением. Гумификация начинается с окисления растительного вещества и атаки аэробных организмов, таких как грибы, насекомые и аэробные бактерии. Углеводороды извлекаются из ткани, а оставшийся материал относительно обогащен кислородом и углеродом. Таким образом может образоваться полуфузинит, инертинитовый мацерал. В это время образуются различные гуминовые вещества, имеющие кислую природу. Если это продолжится, растительный материал будет полностью разложен на углекислый газ и воду. Когда растительный материал или разложившийся растительный материал захоронен ниже уровня грунтовых вод, аэробные организмы и окисление больше не могут воздействовать на материал. Анаэробные бактерии все еще могут разлагать растительный материал до тех пор, пока он не достигнет глубины или условий, непригодных для этих организмов. Анаэробные бактерии используют кислород в растительном веществе, поэтому все молекулы могут быть атакованы даже наиболее устойчивыми соединениями. Однако более мягкие ткани могут быть затронуты быстрее.

Биохимическая углефикация заканчивается на уровне полубитуминозного угля, когда происходит полимеризация гуминовых веществ.

Физико-химическая углефикация, следующая за , вызвана условиями захоронения (т.е. теплом и давлением).

Отлагающаяся вскрыша, тепловые потоки в земной коре, тектоническое тепло и давление изменяют химический состав и структуру измененного органического материала. Ко всем угольным мацералам применяются одинаковые условия. Вода выдавливается, а размер пор уменьшается по мере увеличения давления, а кислород и водород высвобождаются во время термического крекинга. Вода и углекислый газ являются первыми выпускаемыми продуктами. При достижении марки среднелетучих битуминозных углей начинается деметанирование.

Понятие степени угольности
Степень угольности относится к степени углефикации органического вещества. Его оценивают путем измерения содержания влаги, удельной энергии, отражательной способности витринита или летучих веществ (они известны как ранговые параметры). См. Таблицу 1 для получения подробной информации о различных стадиях ранжирования.
Таблица 1. Из Diesssel (1992) указывается разница в параметре ранга с повышением ранга.

90 182 % влаги на месте 90 183

Способы добычи

Подземная добыча угля

Большинство подземных угольных шахт добывается камерно-столбовым способом, при котором помещения вырубаются в угольном пласте, оставляя ряд столбов или столбов уголь, чтобы поддержать крышу шахты и контролировать поток воздуха . Как правило, комнаты имеют ширину 2000 футов и ширину колонн до 300 футов. Между подземной шахтой и поверхностью оставалось не менее 60 футов угля, если бы не поверхность имела более высокую вероятность обрушения. По мере продвижения горных работ формируется решетчатый узор из комнат и столбов. Когда добыча достигает конца панели или линии собственности, начинается отступная добыча. В отступной добыче, рабочие добывают как можно больше угля из оставшихся столбов, пока крыша не начнет падать в (также известная как третья добыча или «грабеж столбов»). Когда отход минирования завершен, заминированный участок забрасывается.

Существует два типа камерно-столбовой выемки – традиционная и непрерывная выемка.

Традиционная добыча угля является самым старым методом, и на его долю приходится лишь около 12 % подземной добычи угля. При обычной добыче угля угольный пласт разрезают, бурят, взрывают и затем загружают в вагоны .

Непрерывная добыча полезных ископаемых является наиболее распространенной формой подземной добычи, на долю которой приходится 56% общего объема подземной добычи. При непрерывной добыче машина, известная как комбайн непрерывного действия, вырубает уголь из забоя , устраняя необходимость в буровзрывных работах.

Другой тип непрерывной подземной разработки называется разработка длинными забоями. При добыче длинными забоями, , комбайн непрерывного действия срезает длинные куски угля, и грунт опускается по мере продвижения комбайна . Это известно как контролируемое опускание. Гидравлика поддерживает крышу сразу за забоем. Часто пустая порода, или GOB, откладывается в оставленной пустоте, чтобы уменьшить расстояние оседания.

Типы подземных выработок – шахты шахтные, откосные и штрековые.

Решение о том, какой тип шахты строить, зависит от глубины угольного пласта и окружающей местности.

Шахты имеют горизонтальные проходки в угольный пласт со склона холма .

Откосные шахты, обычно не очень глубокие, наклонные от поверхности к угольному пласту .

Шахты, как правило, самые глубокие шахты, имеют вертикальный доступ к угольному пласту через элеваторы, которые доставляют рабочих и оборудование в шахту .

Почти все подземные шахты имеют глубину менее 1000 футов, и это, как правило, связано с возможностью выкачивания воды из шахты. Некоторые шахты достигают глубины более 2000 футов, где могут быть построены гравитационные дренажи. Шахтеры в Новой Шотландии фактически добывают уголь под океаном.

Вторичным побочным продуктом добычи угля являются выбросы парниковых и других газов, загрязняющих воздух. Наиболее широко известный тип загрязнения воздуха ископаемым топливом, таким как уголь, вызван сжиганием топлива. Немногие знают, что простое создание отверстий в земле обнажает уголь и позволяет ему выделяться. Уголь выделяет много газов при воздействии: метан, окись углерода, двуокись углерода, водород, сероводород, азот и двуокись серы, и это лишь некоторые из них. Шахтеры знали эти шахтные газы как черную сырость, вонючую сырость и белую сырость, и они ежедневно проверяли шахту с помощью лампы безопасного пламени, чтобы узнать, была ли надлежащая вентиляция этих газов. Канарейки также содержались в клетках в шахтах. Если канарейка пела, вход в шахту был безопасным. В противном случае канарейка, вероятно, задохнулась от скопления газов в шахте, и шахту необходимо проветрить.

Открытая добыча угля

Открытая добыча осуществляется путем удаления вскрышных пород из угольного пласта с последующим взрывом и удалением угля . Отношение вынутой вскрыши к количеству извлеченного угля называется коэффициентом вскрыши. Чем ниже коэффициент, тем производительнее шахта. Самые низкие коэффициенты вскрыши наблюдаются на западных карьерах. Часто в одном карьере, на выработанном участке, отрабатывается более одного угольного пласта. Вскрышную породу уносят в кучу мусора (т.н. куча соломы или куча GOB).

Существует несколько типов открытых угольных шахт.

Наземные мины, обычно встречающиеся на равнинной местности, состоят из ряда выемок шириной от 100 до 200 футов . Вскрышная порода из одного прохода используется для заполнения выработанного участка предыдущего прохода.

Контурная добыча в гористой местности, следует за угольным пластом вдоль склона холма . Когда контурная добыча становится слишком дорогой, дополнительный уголь часто можно добывать из верхнего борта шахты с помощью шнековых или проходческих комбайнов. Добыча открытым способом обычно ведется там, где угольные пласты имеют большую толщину и могут достигать глубины в сотни футов.

Оборудование, используемое в открытых горных работах, включает драглайны, экскаваторы, бульдозеры, фронтальные погрузчики, роторные экскаваторы и грузовики.