Откуда появляется уголь в недрах земли: образование в недрах Земли. Источники и процесс образования каменного угля

классификация, виды, марки, характеристика, особенности горения, места добычи, применение и значение для экономики

Уголь — это очень разнообразное и многогранное соединение. Из-за своей особенности образования в недрах земли он может иметь сильно отличающиеся характеристики. Поэтому принято классифицировать уголь. Каким образом это происходит, описано в этой статье.

Ископаемый уголь по большей части добывают из недр земли, но иногда в результате сейсмической активности пласты угля выходят на поверхность, где возможна добыча открытым способом. Но откуда берется уголь в земной коре? Образование угля — очень длительный и сложный процесс, который берет начало от обыкновенных растений. Когда растения умирают, то при недостатке кислорода и высокой влажности из них образуется торф. В течение миллионов лет этот торф оседает в землю, где, благодаря высокой температуре и давлению, медленно превращается в уголь. Данный процесс так и называется — углефикация.

Ископаемый уголь может быть найден человеком на различных стадиях углефикации, поэтому существует множество видов этого ресурса. Всего есть несколько типов классификаций каменного угля: по составу, по особенностям происхождения, по размеру, по влажности, по наличию примесей, а также многим другим характеристикам. Разберем некоторые из них подробнее.

Классификация угля по размеру кусков

Чтобы добыть уголь из-под земли, его необходимо измельчить и доставить на поверхность. Получаемые куски могут быть разного размера, что достаточно важно для дальнейшего использования. По этой причине существует государственный стандарт (ГОСТ Р 51586-2000), который определяет классификацию угля по размеру кусков. Эти размеры иногда называют сортами угля, чтобы не путать с марками, о которых речь пойдет позже.

Если уголь еще не отсортирован и имеет в своем составе куски совершенно разных размеров, то такой уголь называют рядовым (Р).

Существуют также и смешанные сорта, т. е. смеси углей разного размера в определенных пределах. Но процентное содержание угля каждого класса в данном случае не регламентируется. Смесь может состоять, например, из 95 % семечка и 5 % штыба, и в таком случае сорт будет называться семечко со штыбом.

Происхождение

Уголь появился еще задолго до появления человека. Его примерный возраст 200-400 млн лет. То, как появился уголь, до сих пор неясно.

Существует 4 теории, по которым, возможно, появился уголь.

• Самая распространенная – образование торфа, а затем угля произошло из-за распада папоротников, плаунов, хвощей. Однако эта теория не может объяснить пласты ископаемых толщиной в 400–700 метров. Ведь для образования 500 метров ископаемых требуется 2000 метров торфа, т. е. растения одних видов должны были произрастать на территории миллионы лет без изменений погодных условий.
• Термическая теория – медленное тление растительных остатков в условиях среды с малым содержанием кислорода с постепенным превращением в обычный уголь, а затем – в каменный. Однако при этом внутри ископаемых не сохранились бы части растений.
• Версия с морской водой. Упав в океан, растения подвергались длительному процессу углефикации, находясь под давлением и без кислорода. Теория подтверждается морскими находками – водорослями, песком.
• Абиогенная – уголь появлялся путем нагревания метана в присутствии водорода и углекислого газа. По этой теории, находки в пластах являются не остатками растений, а пиролитическим графитом, потому нельзя достоверно определить возраст добываемых ископаемых.

При добыче полезного ископаемого обнаруживаются весьма интересные особенности:

• В ластах полезного ископаемого обнаруживаются вертикально стоящие стволы деревьев.
• Порой при добыче совместно с углем располагаются каменные залежи магматического происхождения весом до 75 килограмм.
• Реже всего рядом с углем можно найти залежи золота и металла, что указывает на активный углеобразовательный процесс.
• В углеродосодержащей среде нередко обитают кольчатые черви или останки моллюсков.
• Предметы округлой формы, которые сложно идентифицировать. Есть версия, что это яйца динозавров.

Классификация угля по маркам

Как уже было сказано, уголь может отличаться по составу. Конкретные соединения в составе угля выделить крайне сложно, поэтому для того, чтобы характеризовать уголь, пользуются лишь некоторыми характеристиками: концентрацией летучих веществ, влажностью, содержанием углерода, теплотой сгорания и др.

Обычно все эти характеристики связаны. Чем больше содержание углерода в угле и меньше летучих веществ, тем больше тепла сможет дать топливо. Согласно этим характеристикам уголь делят на марки.

Удивительные находки

Наиболее интересные находки в слоях угля – это стволы деревьев, вертикально залегающих. Они часто пересекают огромные толщи пород перпендикулярно к напластованию угля. Деревья в таком вертикальном положении нередко встречаются в пластах, связанных с угольными отложениями, а чуть реже – в самом угле. Многие придерживаются мнения о перемещении и стволов деревьев.

Удивительным является то, что осадочные породы должны были настолько быстро накапливаться, чтобы покрыть эти деревья до того, как они испортились (сгнили) и упали.

Вот такая довольно интересная история формирования породы под названием каменный уголь. Образование в недрах земли подобных слоев является поводом для дальнейших исследований в поисках ответов на многочисленные вопросы.

Бурый уголь (Б)

Это самая молодая и поэтому наименее полезная марка угля. Выглядит как каменная масса бурого цвета. Иногда на нем даже заметна древесная структура. Выход тепла составляет всего лишь 22 МДж/кг. Причина этому — низкое содержание углерода, большое количество влаги, летучих веществ и минеральных примесей. Все это не обеспечивает эффективное горение.

Образуется такой уголь напрямую из торфа и залегает на небольшой глубине (от 10 до 200 метров). В России его добывают на Солтонском месторождении, в Тунгусском и Канско-Ачинском угольных бассейнах.

Золотодобывающая отрасль

История

В 1843 году указом правительства была разрешена добыча золота частным предпринимателям в западном Забайкалье, в Верхнеудинском округе, в который в то время входила Витимская тайга, с взиманием натурой в пользу Кабинета при добыче золота до двух пудов в год — 5 %, от двух по пяти пудов — 10 %, свыше пяти пудов — 15 %. Добыча золота в Бурятии началась в Баргузинской тайге в 1844 году работами на прииске Иннокентьевском, на реке Бугарихта (бассейн Ципы) и Мариинском, на ручье Байчикане, впадающем в реку Толой в системе реки Ципикан. На этих двух приисках в 1844 году был промыт 1031 пуд песков и добыто золота 7 золотников 9 долей (30 граммов 260 миллиграммов). Первые сведения о золотоносных россыпях, обнаруженных по реке Бамбуйка, относятся к 1856 году и связаны с именем горного инженера В. М. Буйвита. Им были обнаружены россыпи в долинах ключей Телешмы и Житонды.

К 1861 году в Западно-Забайкальском горном округе насчитывалось 11 золотопромышленных компаний, имеющих в общей сложности 25 приисков. Из них 15 приисков приходилось на долю Баргузинского округа.

В советские годы золотодобыча велась почти исключительно из россыпей и не превышала 1,5-2 тонн в год.

Основная характеристика

Золотодобыча — одна из основных статей доходов в бюджет Бурятии. Геологами на её территории выявлено более 240 месторождений этого драгоценного металла[источник не указан 1965 дней

]. Бурятия, занимая немногим более 2 % от площади России, заключает в своих недрах крупный золотой потенциал[
источник не указан 1965 дней
]. По балансовым запасам золота Республика Бурятия занимает 14-е место среди субъектов РФ[
источник не указан 1965 дней
]. В целом по республике на 01.01.2010 г. запасы золота составляют 100,7 тонн, апробированные прогнозные ресурсы рудного золота оцениваются ещё в 1311 тонн[
источник не указан 1965 дней
]. По уровню добычи золота Бурятия занимает 9 место в России и третье место в Сибирском федеральном округе.

Современное состояние золотодобывающей отрасли

Богатая золото-кварцевая руда

Золото в слитках

C вводом в эксплуатацию рудника «Холбинский» и образования организации ОАО «Бурятзолото» уровень добычи рудного золота начал увеличиваться на 150—600 кг ежегодно. В 2000 г. прирост достиг максимума — 1000 кг. В период с 2000 г. по 2008 г. соотношение добычи рудного и россыпного золота изменилось — с 61 % и 39 % до 80 % и 20 %, соответственно. В настоящее время в Бурятии большая основная часть золота добывается из коренных месторождений. Добыча золота ведётся в шести районах республики, преимущественно в Окинском, Баунтовском и Муйском районах.

• Основные золотоносные рудники и прииски Бурятии (на 2009 г.): Ирокинда (добыча — 2329 кг)
• Холбинский (Самартинский) (2 263кг)
• Кедровское (946 кг)
• Прииск Ципиканский (233 кг)
• Коневинское месторождение (221кг)

• Основные золотодобывающие организации, работающие в Бурятии (на 2012 г.): ОАО «Бурятзолото» (рудники «Ирокинда», «Холбинский») (добыча — 4 170кг)
• ООО «Артель старателей Западная» (рудник «Кедровский») (946кг)
• ЗАО «Витимгеопром» (302кг)
• ООО «Артель старателей Сининда-1» (232кг)
• ООО «Артель старателей Курба» (208кг)
• ООО «Хужир Энтерпрайз» (Коневинское месторождение) (221кг)
• ООО «Прииск Ципиканский» (233кг)

Драга

В целом, в золотодобывающей промышленности Бурятии наметилась устойчивая тенденция падения объёма добычи золота. Если уменьшение добычи из рудных месторождений проявлено относительно слабо (около 2 % в год), то ежегодное снижение добычи россыпного золота в среднем составляет 440 кг (15 — 36 %). Среди проблем, мешающих развитию золотодобычи, следует выделить следующие: 1)низкая обеспеченность золотодобывающих предприятий разведанными запасами. Большинство ранее разведанных месторождений (преимущественно в советский период) отработано. 2)невыгодность для предприятий вложения средств в поиски и разведку россыпей; разведка требуют существенных расходов с неоднозначным результатом. 3)административно-бюрократический фактор.

Длиннопламенный уголь (Д)

Обычно имеет серо-черный цвет. Горит длинным коптящим пламенем, что и дало ему такое название. Содержит 70-80 % углерода, что делает его чуть более качественным топливом, по сравнению с бурым углем. На это также влияет меньшее количество влаги и примесей. Но преимущество длиннопламенного угля не в этом. Это топливо может гореть без поддува, что позволяет легко использовать его в печах и котлах. Данный вид угля очень распространен. Его добыча ведется в Минусинском, Кузнецком, Донецком и многих других бассейнах.

Жирный уголь (Ж)

Это уже достаточно качественный уголь. Несмотря на то что загорается он тяжелее, чем предыдущие две марки, он обладает высокой теплотой сгорания (35 МДж/кг). Недостатком же является высокое содержание летучих веществ, что осложняет контроль процесса горения, поэтому данная марка угля редко используется как топливо. Основные сферы его использования — производство строительных материалов, активированных углей и других полезных веществ, а также в коксохимической промышленности. Добыча такого угля ведется в Осиновском, Байдаевском, Ленинском и Томь-Усинкском месторождениях.

Примечания

1. Ф. А. Кудрявцев.
   Зарождение золотопромышленности в Западном Забайкалье // Бурятиеведение. Верхнеудинск. 1927. стр.32-39
2. Г. А. Верхотурова, В. Ф. Жерлов.
   Золотой край Бурятии.
3. ↑ (недоступная ссылка). Дата обращения 13 апреля 2014.
4. ↑
5. ↑ Уголь Бурятии: используем на одну десятую
6. ↑
7. ↑ . catalogmineralov.ru.
8. ↑ . webmineral.ru.
9. . информационное агентство «Байкал Медиа Консалтинг» (02. 05.2012).
10. . ИА «Байкал-Daily» (27.05.2011).
11. . Рабочая газета — Всероссийская газета трудящихся (26.02.2008). (недоступная ссылка)
12. Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Плеханова в Республике Бурятия.
    Ермаковское месторождение..
13. Национальная библиотека Республики Бурятия.
    .
14. (недоступная ссылка). Дата обращения 31 июля 2014. [нет в источнике
    ]
15. ↑ Юй // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
16. Цветные камни Трансбайкальского региона
17. «Вечерний Челябинск».
    .
18. ↑ Национальная библиотека Республики Бурятия.
    .

Коксовый уголь (К)

Это очень ценный вид угля из-за своей малой распространенности. Из этой марки получается очень качественный каменноугольный кокс, что следует из названия. Образуется такой уголь на достаточно большой глубине (5500 м), где имеется большое давление. Цвет такого угля — серый со стеклянным блеском. Он имеет очень однородную структуру и минимальное число пор. Содержание летучих веществ — умеренное (22-27 %), а углерода достигает уже 88-90 %, что положительно сказывается на теплоотдаче, хотя как топливо такой уголь используется редко. Добывается коксовый уголь в Кузнецком угольном бассейне, в Анжерском, Томь-Усинском, Прокопьевско-Киселевском и других районах.

Отощенно-спекающийся уголь (ОС)

Данная марка угля не сильно отличается от коксового угля: содержание углерода и неорганических примесей находится примерно на том же уровне. Главное его преимущество в высокой теплотворной способности. Она составляет 36 МДж/кг, поэтому иногда его используют как топливо на электростанциях. Но основное его использование — коксохимическая промышленность. Правда, коксуется этот уголь с трудом, поэтому приходится его использовать в смеси с другими видами угля. Такая смесь нескольких марок называется угольной шихтой. Добыча отощенно-спекающегося угля в основном ведется на Кузбассе, в Кемеровском районе и в Южно-Якутском угольном бассейне.

Крупные месторождения

Германия

Германия — крупнейший производитель бурого угля в Европе, соперничать с ней может только Россия. Из достоверных запасов бурого угля (80 млрд т) большая часть находится в Восточной Германии (Лаузицкий и Среднегерманский бассейны), а в Западной Германии выделяется бассейн к западу от Кельна (Нижнерейнский). Бурый уголь здесь добывается открытым способом.

Россия

Солтонское месторождение

Солтонское угольное месторождение — угольное месторождение, расположенное на Алтае, в России. Прогнозируемые запасы оцениваются в 250 миллионов тонн. Уголь здесь добывается открытым способом. В настоящее время разведанные запасы бурого угля на двух разрезах составляют 34 миллиона тонн. В 2006 году здесь было добыто 100 тысяч тонн угля. Также на реке Селенга есть месторождение бурого угля.

Канско-Ачинский бассейн

Канско-Ачинский угольный бассейн, расположен на несколько сотен километров восточнее Кузнецкого бассейна на территории Красноярского края и частично в Кемеровской и Иркутской областях России. Этот Центрально-Сибирский бассейн обладает значительными запасами энергетического бурого угля. Добыча ведётся в основном открытым способом (открытая часть бассейна составляет 45 тысяч км² — 143 миллиардов тонн угля пласты мощностью 15 — 70 м.). Встречаются также месторождения каменного угля.

Общие запасы составляют около 638 миллиардов тонн. Мощность рабочих пластов от 2 до 15 м, максимальная — 85 м. Угли сформировались в юрский период. Площадь бассейна поделена на 10 промышленно-геологических районов, в каждом из которых разрабатывается по одному месторождению:

• Абанское
• Ирша-Бородинское
• Берёзовское
• Назаровское
• Боготольское
• Бородинское
• Урюпское
• Барандатское
• Итатское
• Саяно-Партизанское

Тунгусский угольный бассейн

Тунгусский угольный бассейн располагается на территории Республики Саха и Красноярского края РФ. Основная часть его располагается в Центрально-Якутской равнине в бассейне реки Лены и её притоков (Алдана и Вилюя). Площадь около 750 000 км². Общие геологические запасы до глубины 600 м — более 2 триллионов тонн. По геологическому строению территория угольного бассейна подразделяется на две части: западную, которая занимает Тунгусскую синеклизу Сибирской платформы, и восточную, входящую в краевую зону Верхоянского хребта.

Угольные пласты этого бассейна сложены из осадочных пород от нижнеюрского до палеогенового периодов. Залегание угленосных пород осложнено пологими поднятиями и впадинами. В Приверхоянском прогибе угленосная толща собрана в складки, осложнённые разрывами, мощность её 1000—2500 м. Количество и мощность угольных пластов мезозойского возраста в различных частях бассейна разнообразны: в западной части от 1 до 10 пластов мощностью 1-20 м, в восточной до 30 пластов мощностью 1-2 м. Встречаются не только бурые, но и каменные угли.

В тунгусских бурых углях содержится от 15 до 30 % влаги, зольность углей 10-25 %, теплота сгорания 27,2 МДж/кг. Пласты бурого угля имеют линзовидный характер, мощность меняется от 1-10 м до 30 м.

Месторождения бурого угля часто располагаются рядом с каменноугольными. Поэтому он добывается также в таких известных бассейнах как Минусинский или Кузнецкий.

В 60-80-е годы 20 столетия Украина добывала порядка 10 млн тонн бурого угля из Александрийского геолого-промышленного района Днепровского буроугольного района . Пик добычи пришелся на 1976 год, когда производственное объединение «Александрияуголь» добыло 11722,7 тыс. тонн, получив 4079,7 тыс. тонн топливного буроугольного брикета. Днепровский бассейн, расположен в центральной части Украины, на территории 6 областей: Житомирской, Винницкой, Черкасской, Кировоградской, Днепропетровской, Запорожской. В его пределах выявлено около 200 месторождений c различными запасами и горно-геологическими условиями. Извлекаемые ресурсы Днепровского буроугольного района оцениваются в 1,15 млрд.тонн. В 2008 году, в ходе неудачного эксперимента с арендой производственных предприятий государственной холдинговой , добыча и реализация практически прекратилась и сократилась до исторического минимума в 41 тыс. тонн, а в 2009 была полностью прекращена. Ожидается, что добыча бурого угля на Украине возобновится в 2012 году на Мокрокалыгорском месторождении, запасы которого оцениваются в 7,76 млн.т.Угольная промышленность Украины насчитывает свыше 250 шахт и 6 карьеров, 64 обогатительные фабрики, 3 угледобывающие комбинаты, 17 заводов угольного машиностроения, 20 научно-исследовательских, проектно-конструкторских и технологических организаций.

Тощий уголь (Т)

Такое забавное название эта марка угля получила из-за относительно тонких пластов, которыми она залегает в породе. Виной всему большая глубина (6600 м) и большое давление. В отличие от предыдущих двух типов, тощий уголь не обладает способностью к спеканию, и производить из него кокс практически невозможно.

Зато он обладает очень высокой теплотой сгорания до 40 МДж/кг. Это обуславливает его использование в качестве топлива, а также в металлургии, где необходима крайне высокая температура в печах для плавки металлов. Основные зоны добычи тощего угля — это Араличевский, Байдаевский и Кемеровский районы.

Дополнительно

• Начиная с версии 1.0 алмазы, лазурит, красный камень и уголь могут быть добыты в качестве блока руды с помощью зачарования «Шёлковое касание».
• Рудные жилы не могут находиться на стыке чанков.
• Лазурит, изумруд и кварц — единственные руды, отличающиеся от других текстурой. Все остальные руды имеют одну текстуру с разной окраской.
• Проходящие через залежи натуральные структуры уничтожают руды также как и камень.

Антрацит (А)

Это самый качественный уголь, с точки зрения теплоты сгорания. Содержание углерода в нем может достигать 98 %. Больше только у графита. И по внешнему виду антрацит сильно отличается от других марок. Он имеет темно-черный цвет с ярко выраженным металлическим отливом. Также он обладает повышенной термостойкостью и электропроводностью. Температура горения у антрацита довольно высока, поэтому как топливо применять его можно не во всех типах печей. Кроме этого, он используется в металлургии, для изготовления фильтров, электродов, карбида кальция, микрофонного порошка. Этот уголь не спекается, поэтому он не нашел применения в коксовании, хотя даже без этого процесса может заменять кокс в некоторых процессах.

Другие виды классификаций

Помимо тех марок, что представлены выше, существует и множество промежуточных марок, например коксовый жирный (КЖ), газовый спекающийся (ГС), длиннопламенный газовый (ДГ).

Также уголь каждой марки может иметь разные размеры кусков. В таком случае буква, обозначающая сорт, располагается после буквы, обозначающей марку. Например, антрацит-орех (АО), жирный-плита (ЖП), коксовый семечко (КС).

Существует и классификация угля по происхождению. Весь уголь, как уже было сказано, образуется из растений в течение миллионов лет. Но растения могут иметь разную природу. Так, угли делятся на гумусовые (из древесины, листьев, стеблей) и сапропелитовые (из остатков низших растений, например водорослей).

Самая полная история добычи угля на Донбассе — Последние новости Уфы и Башкирии

Богатства Донецкого края зародились на этой земле более двух миллионов лет назад. Первые поселения в Донецком регионе датируются еще каменным веком, но его активное развитие началось сравнительно недавно — с тех пор не прошло и двухсот лет.

Степь да степь кругом

Безбрежная, выжженная солнцем степь, уходящая за горизонт. Бесчисленные курганы, сухие ветра, ковыль да полынь. Таким еще триста лет назад был типичный пейзаж Донецкого края, который уже в первой половине XX века благодаря своему углю и металлу по праву назвали промышленным сердцем России.

Первые залежи угля здесь обнаружили еще при Петре I. А масштабная промышленная добыча черного золота началась в конце XIX века, достигнув своего апогея во второй половине XX.

Уголь Донбасса уникален. То, что его используют исключительно как топливо, — глубоко ошибочное мнение. Он незаменим в химическом производстве, необходим при изготовлении пластмасс, смол, красок, асфальта, масел, взрывчатки и даже духов и лекарств. Ну, а продукты горения угля в виде золы широко используют в сельском хозяйстве.

В результате интенсивной угледобычи за два века ландшафт донецкого региона изменился до неузнаваемости. Вместо бескрайних степей сегодня здесь колосятся поля, появились огромные по площадям искусственные лесные массивы, а вместо курганов над равниной возвышаются терриконы и трубы металлургических гигантов.

Геологическая справка

Бесценные природные богатства Донбасса начали зарождаться в этих местах примерно 300–350 миллионов лет назад во время каменноугольного периода палеозойской эры на заливах и лиманах огромного древнего моря. Болотистая местность изобиловала пышной растительностью. Отличался небывалым разнообразием и животный мир. Из-за особенностей климата погибшие организмы полностью не разлагались. За миллионы лет они превратились в уникальные пласты каменного угля. Некоторые из них лежат практически под поверхностью, другие уходят вглубь почти на полуторакилометровую глубину. Располагаются пласты, как в слоеном пироге, на расстоянии 20–40 метров друг под другом, средняя их мощность (толщина) — от 60 сантиметров, до 1 метра.

«Здесь будет размещен видеоролик «Уголь и алмазы»

Откуда есть пошла земля Донецкая

Донецкий край считается одним из наиболее поздно освоенных и заселенных на территории царской России. Хотя люди на этой земле жили со времен палеолита, т. е. с самого начала каменного века (примерно 2,6 млн лет назад). Об этом свидетельствуют обнаруженные древние стоянки и каменные орудия труда.

В период бронзового века на территории края обитали люди так называемых ямной, срубной и катакомбной культур. Именно тогда в донецких степях были насыпаны десятки тысяч курганов. В начале нынешнего века на территории Донбасса сохранилось около 6 тысяч из них. Причем до наших дней дожили лишь самые крупные, остальные за тысячелетия просто расползлись и сегодня возвышаются над степью лишь на 40–50 сантиметров, другие были просто распаханы.

На протяжении тысячелетий донецкие степи населяли десятки различных кочевых племен — киммерийцы, скифы, сарматы, аланы, гунны, булгары, печенеги, половцы и другие. Благодаря половцам в эпоху Средневековья донецкие степи пополнились еще одной достопримечательностью — высеченными из песчаника изваяниями, которые называют «каменными бабами». Естественно, к женщинам эти «бабы» никакого отношения не имеют. Название происходит от тюркского слова «вава», что переводится как пращур. Ставили баб в знак почитания предков, как правило, на возвышенностях, именно поэтом многие из них стояли на вершинах курганов, хотя к древним захоронениям они не имеют никакого отношения.

Несмотря на то что традиция ставить каменных идолов была распространена от юго-восточной Европы до юго-западной Азии, именно на территории донецких степей сохранилось больше всего таких изваяний — более 2 тысяч.

Половецкие племена из донецких степей в XIII веке вытеснили орды монголо-татар. И после этого практически до конца XVI века оседлых поселений в донецких степях практически не было.

А с их появлением началась совершенно новая эпоха развития края.

В начале славных дел

Заселение донецких земель и последующая разработка недр Донбасса начались после восстания Богдана Хмельницкого, длившегося с 1648 по 1654 годы, когда с правобережной Украины от войны массово начали бежать крестьяне. Тогда возле соляных промыслов на одном из притоков Северского Донца — реке Бахмутке — появился городок Бахмут.

Ну, а угольные месторождения были открыты немного позже. В 1696 году, возвращаясь после Азовского похода, царь Петр I лично познакомился с донецким углем. Ему показали кусок черного горючего минерала. Увидев, его, Петр I произнес пророческую фразу: «Сей минерал если не нам, то потомкам нашим зело полезен будет».

Все дело в том, что в те годы остро встал вопрос поисков замены древесного угля, который применялся в металлургии. Вокруг уральских и подмосковных заводов леса были практически вырублены, пришлось даже остановить ряд производств. Но лишь спустя 25 лет, в 1721 году, по приказу Петра были организованы геолого-разведывательные экспедиции «об изыскании железных и других руд». Первую из них возглавил выдающийся человек — Григорий Григорьевич Капустин.

На его личности стоит остановиться подробнее. Ведь именно его по праву называют «отцом угольного Донбасса».

Под руководством бывшего подьячего

Григорий Капустин родился в 1680 году в селе Даниловском Костромского уезда (сейчас город Данилов Ярославской области). Его отец был церковным старостой и подьячим приказной избы. Также подьячим местные крестьяне избрали и его сына, эту должность он занимал на протяжении 17 лет, параллельно занимаясь изысканиями руд и минералов в родных краях. Прослышав, что в Петербурге набирают команду горноразведчиков (так тогда называли геологов), Капустин написал письмо ее руководителю Василию Лодыгину и попросил принять его в состав рудознатцев. С разрешения Сената просьба крестьянина была удовлетворена. Его вызвали из родного села. На протяжении четырех лет Капустин проводил изыскания руд на Севере России, а в 1721 году получил задание исследовать Азовскую губернию. Отсюда поступали сообщения о находках железных руд. Капустин выезжает в районы, расположенные по течению Дона и Северского Донца. Здесь он обнаруживает месторождения каменного угля и передает добытые образцы в столицу.

Через год Капустин выезжает в новую экспедицию в район современного города Шахты Ростовской области, затем Лисичанска Луганской области. Найденные здесь образцы породы он передал голландскому кузнецу Марку Рееру. Тот выдал заключение, что уголь, добытый Капустиным, уступает по качеству углю из Голландии. «Не дает никакого жару», — написал он. Все дело в том, что Реер был тесно связан с голландскими фирмами, поставляющими уголь в Россию, и всерьез опасался конкуренции.

Чтобы доказать свою правоту, Капустин выехал в новую экспедицию за свой счет. Добытые образцы угля он передал на испытание мастерам в Тулу.

«З каменного уголья, взятого в казачьем городке Быстрянске, и в Туле, и в Москве пробы чинили. Делали кузнецы тем каменным однемугольем топоры и подковы новые, и они, кузнецы, то уголье похвалили и сказывали, что от него великой жар, а в Санкт-Петербурге по пробе иноземцы подписались, что будто жару от них нет. Знатно, не сущую пробу чинили», — написал в своем отчете Капустин.

После он неоднократно приезжал на территорию нынешнего Донбасса в район современных городов Лисичанска и Артемовска. И здесь, по его словам, изысканиям всячески мешали иностранные конкуренты. Тем не менее именно Капустину принадлежит слава первооткрывателя донецких месторождений каменного угля.

В память о рудознатце Григории Капустине в городах Макеевке и Лисичанске были установлены памятники. Также его именем была названа шахта в Лисичанске, парк в Макеевке и улицы в Донецке, Шахтерске, Торезе, Горловке, и в Ростове-на-Дону.

Лисья балка — первая шахта Донбасса

А вот после смерти Петра I о донецком угле в Петербурге забыли. Причем надолго. Наследница царского престола Екатерина I распорядилась не устраивать экспедиций без ее личного согласия, правда, при этом она проявила царскую мудрость и поручила зафиксировать те места, где были обнаружены залежи полезных ископаемых.

При Екатерине II о донецком угле вспомнили вновь. Императрица подписала указ об открытии чугунолитейного завода напротив поселения Каменный Брод на территории Луганской области. Для его работы как воздух был необходим каменный уголь. Его начали добывать неподалеку — в Лисьем Буераке (современный город Лисичанск), где в 1795 году была открыта первая шахта Донбасса. До начала вооруженной агрессии Украины здесь даже стоял памятный знак в честь открытия угледобычи. Нынешняя его судьба, увы, неизвестна.

Естественно, что мощностей первых шахт для развивающейся промышленности не хватало. И в XIX веке интерес к донецкому углю вновь возродился.

Дело в том, что в середине XIX столетия в России начинается строительство железных дорог, которые требовали значительных затрат металла и угля.

Справка

Само название Донбасс утвердилось после работ Евграфа Ковалевского и связано оно с географическим названием — Донецкий кряж, которое пошло от названия реки Северский Донец. В 1827 году Ковалевский опубликовал труд — «Опыт геогностических исследований в Донецком горном кряже», в 1829 году вышло его исследование — «Геогностическое обозрение Донецкого горного кряжа». С тех пор слово «Донбасс» начало входить в обиход.

Шахта «Кочегарка»

Дальнейшее развитие региона связано с горным инженером Петром Николаевичем Горловым, в честь которого назван крупный промышленный центр — город Горловка. С начала XIX века в ее окрестностях местные жители стали добывать каменный уголь для хозяйственных нужд. А промышленное развитие края началось с постройкой железной дороги.

В 1859 году Петр Голов окончил петербургский институт Корпуса горных инженеров. После его окончания он в течение четверти века трудился в Донецком каменноугольном бассейне.

Начинал молодой инженер с работы на Лисичанском руднике. А в 1868 году его пригласили для обустройства копей и рудников вдоль линии строившейся Курско-Харьковско-Азовской железной дороги. Ее строительство велось с личного разрешения императора Александра II. Причем дорогу прокладывали за деньги купца первой гильдии Самуила Соломоновича Полякова. Выдавая концессию, правительство обязало купца построить на юге России рельсовый завод, который будет работать исключительно на местном материале. Горлов убедил купца купить у крестьян участок земли, на котором велась угледобыча. Инженер усовершенствовал крестьянское производство. А в 1871 году Горлов заложил на этом месте мощную капитальную шахту — «Корсунская копь» (современная шахта «Кочегарка»). По техническому оснащению шахта стала одной из лучших в Донбассе. А возникший около шахты горнозаводской поселок в середине 1880-х годов в честь Петра Горлова стал называться Горловкой.

Последние годы жизни выдающийся инженер провел в Санкт-Петербурге. Здесь он работал в департаменте горного дела, взялся писать труд «История горнозаводского дела на территории Донецкого кряжа и вблизи Керчи». Однако книга закончена не была. В 1915 году Горлов скоропостижно скончался в возрасте 76 лет. Первая часть его труда была опубликована в еженедельном издании Совета горнопромышленников юга России — журнале «Горно-заводское дело».

Сын ювелира, изучивший Донбасс

Следующая страница истории Донбасса связана с именем Леонида Лутугина, который родился в 1864 году в Санкт-Петербурге в большой купеческой семье владельца ювелирного магазина.

В 1892-м он приступил к изучению Донецкого каменноугольного бассейна и занимался данным вопросом более 20 лет. Лутугин создал детальную геологическую карту Донецкого бассейна. За данную работу он был награжден большой золотой медалью на международной выставке в Турине в 1911 году.

Умер Леонид Лутугин в 1915 году в Кольчугино (ныне Ленинск-Кузнецкий Кемеровской области). Похоронен в Петрограде, на Волковом кладбище.

До сих пор горняки и геологи хранят память о выдающемся исследователе, определившем направление развития угольной промышленности Донбасса и Кузбасса. Именем Леонида Лутугина назван один из пластов каменного угля, протянувшийся от Ленинска-Кузнецкого до Кемерово. В честь исследователя назван город Лутугино в Луганской области, а также улица в Макеевке.

Столица региона — Донецк

Примечательно, что Донецк, который сегодня является столицей Донбасса, появился намного позже. В 1869 году англичанин Джон Хьюз, которого в России называли Юзом, приобрел концессию на чугунное и рельсовое производство на юге России. Именно он построил на берегу реки Кальмиус первое крупное металлургическое предприятие, вокруг которого вырос поселок Юзовка.

И если в 1870 году в поселке проживало всего 167 человек, то к концу века его население перевалило за 30 тысяч. Вместе с Юзом в Донбасс прибыла большая команда британских специалистов, которые привезли с собой жен и детей. В результате английская колония в Юзовке насчитывала около 2 тысяч жителей. Практически все они выехали на родину после революции 1917 года.

Отметим, что шахтерский труд в те годы был крайне тяжел и опасен. В основном преобладали ручной труд и простейшие механизмы. Уголь вначале рубили кирками, а после обушком (кирки со сменными металлическими остриями). Для прохождения сложных выработок использовали также ломики, клинья и молоты. Добытую руду из забоя доставляли на санках. В лямках в них впрягались рабочие, которые тащили их волоком за собой. Вес санок в среднем составлял порядка 150 кг. Часто этот неквалифицированный труд выполняли подростки, которые тащили санки на четвереньках.

Уже в откатном штреке уголь перегружали в вагонетки. Их откатка также осуществлялась вручную или же с использованием лошадей. Коней, которых опускали в шахту, оставались под землей на всю жизнь. В результате животные быстро теряли зрение, да и жили они в таких условиях всего несколько лет.

На больших шахтах подъем на поверхность угля осуществлялся в клетях с помощью паровых машин. В малых шахтах уголь поднимали волком в бадьях с помощью коловорота или же конской тяги.

Подобные условия труда сохранялись на протяжении десятилетий.

Трудовые подвиги первых пятилеток

В постреволюционные 20–30 годы прошлого столетия экономика СССР была вынуждена развивается ускоренными темпами. Стране Советов были нужны промышленные ресурсы и высокие производственные показатели.

Толчок началу ударного рабочего движения тогда дал донецкий шахтер Алексей Стаханов. В 1935 году вместо положенных семи тонн за смену он добыл целых 102 тонны угля! До сих пор многие считают его трудовой подвиг плодом сталинской пропаганды. Однако именно он положил начало так называемому Стахановскому движению, которое подхватил весь Союз.

На самом деле никакого секрета в трудовом подвиге Стаханова не было. Все дело в том, что тот рубил уголь отбойным молотком, причем откалывал от пласта огромные куски породы. А уголь собирали, грузили и поднимали на-гора другие рабочие, имена которых в истории не сохранились. При этом в большинстве шахт в те времена еще использовался ручной труд, и уголь рубили по старинке — обушком. Тем не менее рекорд был зафиксирован, Стаханов вошел в историю как передовик труда, а после его подвига всем шахтерам повысили норму выработки.

День шахтера — женский праздник

День шахтера, который впервые отметили в СССР в 1948 году, стал вторым профессиональным праздником Советского Союза (первым был День железнодорожника, который отмечается с 1936 года). Сегодня мало кому известно, что появился он благодаря самоотверженному подвигу женщин Донбасса, силами которых угледобыча уже в 1946 году превысила довоенный уровень и составила 106 млн тонн угля, что на 4 млн тонн больше довоенного уровня угледобычи.

Благодаря этому трудовому подвигу Иосиф Сталин уже в 1947 году распорядился учредить профессиональный праздник шахтеров. А восстановление шахт началось сразу после освобождения региона от фашистов, в 1943 году, и восстанавливали шахты именно женщины, мужская часть населения воевала.

Самой главной шахтеркой Донбасса считают Евдокию Королеву, или, как ее называли в народе, шахтерскую мать, или просто бабу Королиху. В 1918 году она спасла жизнь Никите Хрущеву, которого преследовали белогвардейцы. Тогда шахтерская вдова спрятала будущего руководителя Союза и его соратника Петра Метеленко у себя в сарайчике для козы, в копне сена, а ночью по подземным шахтным выработкам вывела за поселок в степь.

Когда в 1943 году Донбасс освободили от гитлеровских войск, практически все шахты были взорваны, затоплены. В Западной Европе, США, оценивая масштабы разрушений, прогнозировали, что край, известный как «всесоюзная кочегарка», фактически утратил свое значение для развития промышленности и экономики Советского Союза.

Именно Евдокия Королева в освобожденном от фашистов Донбассе создала первые женские шахтерские бригады. В результате после войны в горной подземке работали около 200 тысяч девушек и женщин, которым было тогда по 17–20 лет. По их словам, рабочая смена длилась по 10–12 часов, за одну смену шахтеркам давали по 1,2 килограмма хлеба, а передовиц производства поощряли отрезами ткани.

В будущее с оптимизмом

В 60–70-е годы прошлого века перед угольной промышленностью Донбасса встали новые задачи — вхождение в новые экономические реалии. Тогда добыча угля в Донецком бассейне достигла своего рассвета. Донбасс давал почти в 9 раз больше угля, чем все другие угольные бассейны Украинской ССР.

Сегодня много говорят о том, что у угольной отрасли Донбасса нет перспектив. Однако это очень далеко от правды. Несмотря на сложные горно-геологические условия, наличие запасов угля позволяет не сворачивать добычу, а развивать отрасль в будущем.

По оценкам геологов, промышленные запасы угля только на действующих шахтах составляют 3,4 млрд тонн. При существующих темпах добычи этого хватит минимум на 100 лет. При этом не стоит забывать, что кроме угля в Донбассе существуют залежи до 40 видов полезных ископаемых: железные и цветные руды, природный газ, графит, глины, известняки, каменная соль и многое другое. Одним словом, в будущее жители Донбасса могут смотреть с оптимизмом. Ведь не углем единым богат этот край.

Энергия недр земли — ОНЛАЙН-БИБЛИОТЕКА Сторожевой башни

Энергия недр земли

Автор: «Пробудитесь!» корреспондент в Бельгии

«Я РАБОТАЮ в угольной шахте». Когда кто-то делает такое заявление, большинство людей склонны смотреть на него со смешанными чувствами благоговения и жалости. Разве добыча угля не трудна и не опасна? Несколько десятилетий назад это действительно имело место, но растущая механизация и все более совершенные правила техники безопасности привели к благоприятным изменениям.

В Бельгии шахтеры, безусловно, будоражат воображение. Их изображения даже выбиты на монетах. И неудивительно, потому что в период бума на угольных шахтах работало 150 000 человек, что действительно много для одной из самых маленьких стран Европы.

Угольные бассейны можно найти как на севере, так и на юге Бельгии. Не все догадываются, что в определенные дни эти шахты могут посещать посторонние в сопровождении квалифицированных гидов. У меня много друзей, которые проводят большую часть своей жизни в недрах земли. Этого мне хватило, чтобы один раз спуститься вниз. Возможно, вы захотите присоединиться ко мне в этом образовательном путешествии.

Это Беринген, угольное месторождение в северном бассейне. Поскольку уголь находится почти исключительно на больших глубинах (примерно 800 м, или 2600 футов), для достижения пластов угля необходимы шахты. По этим шахтам происходит все — перевозка людей, оборудования и угля. В шахтах также находится водопровод, электропроводка и трубы со сжатым воздухом.

Неосведомленные люди иногда думают, что бурение шахты не означает ничего, кроме копания ямы все глубже и глубже и выноса грязи. Все не так просто. Различные слои, которые время от времени необходимо бурить, состоят из зыбучих песков, рыхлых горных пород и воды, которые могут легко привести к обрушению ствола. Чтобы предотвратить это, вводится в действие гениальная система. Около 40 скважин пробурено прямо в твердой породе вокруг того места, где будет проходить шахта. В каждое из этих отверстий вставлены две трубы, по которым вниз и обратно стекает охлаждающий жидкий рассол с температурой -25°C (-13°F). Все постепенно замирает. Через три-четыре месяца получается большой цилиндр из мерзлого грунта, в котором делается собственно вал и укрепляется чугунными кольцами.

Посещение подземелья

Перед спуском в шахту каждому посетителю выдается часть типичного снаряжения горняка: лампа, каска и маска для защиты от угарного газа. За считанные секунды мы достигаем пункта назначения, спускаясь на 789 метров (2588 футов). Мы пока не находим никаких следов угля. Мы видим освещенные цилиндрические туннели, уходящие в разные стороны. Тоннели перекрыты бетонными блоками конической формы. Наш гид говорит нам, что это покрытие лучше всего противостоит огромному давлению.

Эти туннели называются «каменными коридорами». Они имеют огромное значение, потому что открывают подземелье. Начавшись у ствола, они распространяются в разные стороны и проникают в «концессионное поле», и из них выбуриваются различные пласты угля. Когда мы узнаем, что коридоры достигают длины 90 километров (56 миль) после примерно 50 лет эксплуатации, нас не удивляет, что нам нужно сесть на небольшой поезд, чтобы добраться до одного из восьми мест «угольной добычи».

Поездка чем-то напоминает поездку на метро в большом городе. В то же время это дает нам возможность задать нашему гиду вопросы, которые были у нас на уме.

«Мы прошли еще один этаж в лифте — значит ли это, что в этой шахте два угольных пласта?» Я спрашиваю.

«Вовсе нет. Эксплуатация происходит в 11 разных пластах, но их больше. Слои не горизонтальные, а имеют наклон до 14 градусов. Толщина варьируется от 80 сантиметров до 2,7 метра (от 31 дюйма до 9футов). Эти пласты угля вместе с горной массой между ними, состоящей из песчаника и сланца, можно сравнить с полосатым беконом толщиной в десятки метров. Белый жир — это скалы; красное мясо, уголь.

— Теперь я понял, — сказал я. «Одного набора коридоров было бы недостаточно, чтобы легко использовать все эти швы».

«Правильно», — отвечает наш гид. «Сейчас мы находимся на глубине 789 метров (2588 футов) ниже уровня земли. В шестидесяти двух метрах (203 фута) над нами есть еще один набор каменных коридоров. Уголь добывается на этих двух уровнях. Они начинаются отсюда и идут к угольным пластам по наклонным проходам или галереям».

Мы достигли цели. Проходим еще немного по освещенным коридорам и замечаем, что их пронизывает приятный поток воздуха. Наш гид объясняет: «Весь свежий воздух прокачивается через шахту на этом уровне. Он достигает коридоров, шахтных участков и рабочих помещений. Нечистый воздух возвращается на поверхность выше уровня прямо над нами. Ежегодно мы вывозим около миллиона тонн угля».

Сейчас мы выходим из коридора и по наклонному участку приходим к туннелю, укрепленному арочными железными решетками. Сразу за деревом. Шахтеры называют этот тип коридора «галереей». Гид обращает внимание на каменную пыль, лежащую на досках прямо над нашими головами. В случае пожара эти доски можно опрокинуть, чтобы облако пыли могло потушить огонь. Этот способ тушения пожара направлен на кружащуюся вокруг угольную пыль, которая по той или иной причине может загореться. Угольная пыль очень горюча и даже взрывоопасна.

«Риск возгорания настолько реален?» Я спрашиваю.

«Такое случается редко, но из-за катастрофических масштабов пожара мы должны соблюдать крайнюю осторожность. Борьба с пылью прошла долгий путь. Дрели, распыляющие воду во время бурения, и вода под высоким давлением, которая впрыскивается в пласты угля, являются эффективным средством борьбы с пылью».

Где мы находим уголь

Мы достигли конца галереи. Мы замечаем узкий низкий проход около одного метра (3 фута) высотой и под прямым углом к ​​галерее, где мы находимся. С одной стороны наклонная скала, к которой прижата гидравлическая опора, а с другой стороны мы наконец видим невысокую стену из блестящего черного угля. Это фактическое место добычи угля. Мы чувствуем его поверхность. Говорят, что этот слой угля толщиной в один метр представляет собой слой растительности толщиной 25 метров (82 фута) тысячи лет назад.

«Разработка угольного пласта, — поясняет проводник, — происходит следующим образом: начинаем более или менее под прямым углом к ​​каменным коридорам; с двумя галереями нужно немного нащупать уголь. Если кто-то наткнулся на уголь в обеих штольнях, то они соединяются. Это соединение вы видите прямо перед собой, и это фактическое место добычи угля, называемое «столбом». Эти рабочие помещения шириной 200 метров (656 футов) врезаются в угольный пласт. Уголь выносится пластами по всей ширине. Можно сказать так: коридор, галереи и столб составляют четыре стороны большого, покатого, более или менее прямоугольного куска угля толщиной около метра».

Я представляю шахтера, рубящего уголь, и спрашиваю, существует ли он еще.

«Практически нет», — отвечает наш гид. «И мы не жалеем, потому что выбивать уголь пневматической киркой — очень тяжелая работа. По большей части, машина делает эту работу сейчас. Каждый день он выгрызает из пласта метры угля. Опоры передвигаются, а крыша отработанных помещений просто прогибается».

Мы очень удивлены. Мы действительно заметили упавшие камни, которые как бы спускались с потолка. — Разве это не опасно? Я спрашиваю.

«Нет, вызванные таким образом разломы ничтожны по сравнению с верхним слоем толщиной в сотни метров. Это вычислено инженерами математически. На самом деле используются и другие методы. Иногда такие землянки завалены камнями».

Мы продвигаемся медленно. Двести метров (656 футов) в сутулом положении — это долгий путь для моих нетренированных ног. Задумчиво смотрю на длинные ноги молодого шахтера передо мной и не могу не заметить, что в шахте, кажется, есть преимущество быть маленьким.

«На первый взгляд, да, — смеется он, — но нужно уметь превратить недостаток в преимущество. Так.» Он низко наклоняется и длинными крабовыми шагами достигает конца прохода за минимальное время.

Как туда попал уголь?

Я хочу узнать больше о происхождении угля. С этой целью я подхожу к гиду. Охотно поясняет: «Принято считать, что уголь попал сюда в результате катастроф. Когда мертвая растительность остается на воздухе, она разлагается. Однако, если растительность внезапно отсекается от воздуха водой, глиной или песком, говорят, что происходит процесс углеобразования. Приложенное давление и время являются ключевыми факторами. В Южном каменноугольном бассейне Бельгии найдено много скелетов доисторических животных — динозавров и т. д. В связи с этим я хотел бы отметить, что найдены только скелеты вымерших или все еще существующих животных. Не было найдено никаких следов миллионов так называемых промежуточных форм среди различных видов животных, которые разумно должны были бы существовать согласно теории эволюции».

Шахтер

Одним из преимуществ работы в шахте является досрочное получение пенсии, а именно после 25 лет работы. На практике это означает, что тот, кто начинает работать в шахте в 18 лет, выходит на пенсию в 43 года. Кроме того, у горняка есть многочисленные отпуска, которые он может использовать по своему усмотрению. Кроме того, есть обширные социальные льготы, такие как бесплатный уголь и низкая арендная плата.

Опасность легкого шахтера остается реальной. Особенно вредна каменная пыль. Это связано с тем, что молекулярная структура угловатая по сравнению с круглой угольной пылью. Многочисленные способы борьбы с пылью вкупе с сокращением срока службы, конечно, уменьшили опасность.

«А как насчет опасности обвалов?» Я хочу знать.

«Настоящие стихийные бедствия на шахтах, такие как обвалы, взрывы и пожары, случаются редко. Сказались постоянно улучшающиеся условия труда и правила техники безопасности. На поверхности находится гигантский пульт управления, регистрирующий практически все, что может пойти не так в шахте.

«Одним незваным гостем, с которым нам приходится иметь дело под землей, является черная сырость. Как упоминалось ранее, уголь появился из-за того, что массы растительности были отрезаны от воздуха. Однако в процессе добычи высвобождается несколько других ингредиентов, из которых состоят растения. Таким образом, из одного кубометра угля выделяется 350 кубометров шлака и 200 кубометров углекислого газа. Эти газы отсасываются через наклонные отверстия и перерабатываются на поверхности в качестве источника энергии».

Я все еще должен задать вопрос, который занимал меня с самого начала: «Не пугает ли кого-то необходимость спускаться в бездну, отрезанный от мира наверху, за исключением этих двух шахт?»

«Ты имеешь в виду элемент страха», — смеется он. «Этого практически не существует, потому что эта работа передается от отца к сыну. Мы знаем шахту и не знаем другого образа жизни. Это похоже на то, что происходит в рыбацком районе, где сын ловит рыбу так же, как и его отец. Чтобы успокоить вас, я могу сказать вам, что, кроме этих шахт, есть и другие связи с землей наверху. Для экстренных случаев есть дополнительные подземные связи с другими шахтами в этом угольном бассейне».

Теперь мы возвращаемся к исходной точке и снова поднимаемся на лифте. У каждого был шанс стать очень черным за короткий промежуток времени. Черную угольную пыль мы смываем в шахтерских душевых. Чего мы, однако, не можем смыть, так это того яркого впечатления, которое произвело на нас наше первое посещение глубоко в недрах земли.

«Действительно, для серебра существует место, где его можно найти, и место для золота, которое они очищают; само железо берется из самого праха, а из камня выливается медь. Он положил конец тьме; и до предела ищет камень во мраке и глубокой тени. Он прорыл шахту далеко от того места, где живут люди» (Иов 28:1—4).

Природный газ

Природный газ — это ископаемое топливо. Как и другие ископаемые виды топлива, такие как уголь и нефть, природный газ образуется из растений, животных и микроорганизмов, живших миллионы лет назад.

Существует несколько различных теорий, объясняющих образование ископаемого топлива. Наиболее распространенная теория состоит в том, что они образуются под землей в интенсивных условиях. По мере разложения растений, животных и микроорганизмов они постепенно покрываются слоями почвы, отложений, а иногда и камней. За миллионы лет органическое вещество уплотнилось. По мере того, как органическое вещество продвигается глубже в земную кору, оно сталкивается с все более и более высокими температурами.

Сочетание сжатия и высокой температуры вызывает разрушение углеродных связей в органическом веществе. Этот молекулярный распад производит термогенный метан — природный газ. Метан, вероятно, самое распространенное органическое соединение на Земле, состоит из углерода и водорода (Ch5).

Месторождения природного газа часто находятся рядом с нефтяными месторождениями. Месторождения природного газа вблизи поверхности Земли обычно затмеваются близлежащими месторождениями нефти. Более глубокие залежи, образованные при более высоких температурах и большем давлении, содержат больше природного газа, чем нефти. Самые глубокие залежи могут состоять из чистого природного газа.

Однако природный газ не обязательно должен образовываться глубоко под землей. Он также может быть образован крошечными микроорганизмами, называемыми метаногенами. Метаногены обитают в кишечнике животных (включая человека) и в районах с низким содержанием кислорода вблизи поверхности Земли. Свалки, например, полны разлагающегося вещества, которое метаногены расщепляют до типа метана, называемого биогенным метаном. Процесс образования метаногенами природного газа (метана) называется метаногенезом.

Хотя большая часть биогенного метана уходит в атмосферу, создаются новые технологии для удержания и сбора этого потенциального источника энергии.

Термогенный метан — природный газ, образовавшийся глубоко под поверхностью Земли — также может попадать в атмосферу. Часть газа может подниматься через проницаемый материал, такой как пористая порода, и в конечном итоге рассеиваться в атмосфере.

Однако большая часть термогенного метана, который поднимается к поверхности, сталкивается с геологическими формациями, которые слишком непроницаемы для выхода. Эти скальные образования называются осадочными бассейнами.

Осадочные бассейны содержат огромные запасы природного газа. Чтобы получить доступ к этим резервуарам природного газа, необходимо пробурить отверстие (иногда называемое скважиной) в скале, чтобы газ мог выходить и собираться.

Осадочные бассейны, богатые природным газом, встречаются по всему миру. Пустыни Саудовской Аравии, влажные тропики Венесуэлы и ледяная Арктика американского штата Аляска — все это источники природного газа. За пределами Аляски бассейны США в основном расположены вокруг штатов, граничащих с Мексиканским заливом, включая Техас и Луизиану. Недавно в северных штатах Северная Дакота, Южная Дакота и Монтана были созданы значительные буровые установки в осадочных бассейнах.

Типы природного газа

Природный газ, добыча которого экономична и который легко доступен, считается «традиционным». Обычный газ находится в ловушке в проницаемом материале под непроницаемой породой.

Природный газ, обнаруженный в других геологических условиях, не всегда так просто или практично извлекать. Этот газ называют «нетрадиционным». Постоянно разрабатываются новые технологии и процессы, чтобы сделать этот нетрадиционный газ более доступным и экономически выгодным. Со временем газ, считавшийся «нетрадиционным», может стать обычным.

Биогаз представляет собой тип газа, который образуется при разложении органических веществ без присутствия кислорода. Этот процесс называется анаэробным разложением и происходит на свалках или там, где разлагаются органические материалы, такие как отходы животноводства, сточные воды или побочные продукты производства.

Биогаз – это биологическое вещество, получаемое из растений или животных, которое может быть живым или неживым. Этот материал, такой как лесные отходы, можно сжигать для создания возобновляемого источника энергии.

Биогаз содержит меньше метана, чем природный газ, но его можно очищать и использовать в качестве источника энергии.

Глубинный природный газ
Глубинный природный газ — это нетрадиционный газ. В то время как большинство обычного газа можно найти на глубине всего в несколько тысяч метров, глубинный природный газ находится в месторождениях на глубине не менее 4500 метров (15 000 футов) от поверхности Земли. Глубокое бурение природного газа не всегда экономически целесообразно, хотя методы его добычи были разработаны и усовершенствованы.

Сланец
Сланцевый газ — еще один тип нетрадиционных месторождений. Сланец – это мелкозернистая осадочная горная порода, не распадающаяся в воде. Некоторые ученые говорят, что сланец настолько непроницаем, что мрамор по сравнению с ним считается «губчатым». Толстые листы этой непроницаемой породы могут «зажать» между собой слой природного газа.

Сланцевый газ считается нетрадиционным источником из-за сложных процессов, необходимых для доступа к нему: гидроразрыва пласта (также известного как гидроразрыв пласта) и горизонтального бурения. Фрекинг — это процедура, при которой порода раскалывается струей воды под высоким давлением, а затем «подпирается» мельчайшими песчинками, стеклом или кремнеземом. Это позволяет газу более свободно выходить из скважины. Горизонтальное бурение — это процесс бурения прямо в землю, а затем бурение вбок или параллельно поверхности Земли.

Газ в плотных породах
Газ в плотных породах — это нетрадиционный природный газ, запертый под землей в непроницаемом горном массиве, извлечение которого чрезвычайно затруднено. Добыча газа из «плотных» горных пород обычно требует дорогостоящих и сложных методов, таких как фрекинг и кислотная обработка.

Кислотная обработка аналогична фрекингу. Кислота (обычно соляная кислота) закачивается в скважину природного газа. Кислота растворяет плотную породу, блокирующую поток газа.

Метан угольных пластов
Метан угольных пластов — еще один вид нетрадиционного природного газа. Как следует из названия, метан угольных пластов обычно встречается вдоль угольных пластов, уходящих под землю. Исторически сложилось так, что при добыче угля природный газ намеренно выбрасывался из шахты в атмосферу в качестве побочного продукта. Сегодня метан угольных пластов собирается и является популярным источником энергии.

Газ в зонах геобарического давления
Еще одним источником нетрадиционного природного газа являются зоны геобарического давления. Зоны геобарического давления формируются на глубине 3 000–7 600 метров (10 000–25 000 футов) ниже поверхности Земли.

Эти зоны образуются, когда слои глины быстро накапливаются и уплотняются поверх более пористого материала, такого как песок или ил. Поскольку природный газ вытесняется из спрессованной глины, он оседает под очень высоким давлением в песок, ил или другой абсорбирующий материал ниже.

Зоны геобарического давления очень трудно разрабатывать, но они могут содержать очень большое количество природного газа. В Соединенных Штатах наибольшее количество геобарических зон было обнаружено в районе побережья Мексиканского залива.

Гидраты метана
Гидраты метана — еще один вид нетрадиционного природного газа. Лишь недавно были обнаружены гидраты метана в океанических отложениях и районах вечной мерзлоты Арктики. Гидраты метана образуются при низких температурах (около 0°C или 32°F) и под высоким давлением. При изменении условий окружающей среды в атмосферу выбрасываются гидраты метана.

По оценкам Геологической службы США (USGS), гидраты метана могут содержать в два раза больше углерода, чем весь уголь, нефть и обычный природный газ в мире вместе взятые.

В океанских отложениях гидраты метана образуются на континентальном склоне по мере того, как бактерии и другие микроорганизмы опускаются на дно океана и разлагаются в иле. Метан, захваченный в отложениях, обладает способностью «цементировать» рыхлые отложения на месте и поддерживать стабильность континентального шельфа. Однако, если вода становится теплее, гидраты метана разрушаются. Это вызывает подводные оползни и выбросы природного газа.

В экосистемах вечной мерзлоты гидраты метана образуются по мере замерзания водоемов, а молекулы воды создают отдельные «клетки» вокруг каждой молекулы метана. Газ, заключенный в замороженную решетку воды, имеет гораздо более высокую плотность, чем он был бы в газообразном состоянии. По мере таяния ледяных клеток метан улетучивается.

Глобальное потепление, текущий период изменения климата, влияет на выделение гидратов метана как из вечной мерзлоты, так и из слоев океанских отложений.

В гидратах метана хранится огромное количество потенциальной энергии. Однако, поскольку они являются такими хрупкими геологическими образованиями, способными разрушаться и нарушать условия окружающей среды вокруг них, методы их добычи разрабатываются с особой осторожностью.

Бурение и транспортировка

Природный газ измеряется в нормальных кубических метрах или стандартных кубических футах. В 2009 году Управление энергетической информации США (EIA) подсчитало, что доказанные запасы природного газа в мире составляют около 6 289 триллионов кубических футов (трлн куб. футов).

Большая часть запасов находится на Ближнем Востоке: в 2011 г. они составляли 2 686 трлн куб. футов, или 40% мировых запасов. Россия занимает второе место по объему доказанных запасов с 1680 трлн куб. футов в 2011 году. В Соединенных Штатах находится чуть более четырех процентов мировых запасов природного газа.

По данным EIA, общее мировое потребление сухого природного газа в 2010 году составило 112 920 миллиардов кубических футов (млрд кубических футов). В том году Соединенные Штаты потребили чуть более 24 000 млрд куб. футов, больше, чем любая другая страна.

Природный газ чаще всего добывается путем вертикального бурения с поверхности Земли. От одного вертикального бурения скважина ограничена обнаруженными запасами газа.

Гидравлический разрыв пласта, горизонтальное бурение и кислотная обработка — это процессы, направленные на увеличение количества газа, доступного для скважины, и, таким образом, повышение ее продуктивности. Однако такая практика может иметь негативные экологические последствия.

Гидравлический разрыв пласта или гидроразрыв пласта представляет собой процесс, при котором открытые горные породы расщепляются потоками воды, химикатов и песка под высоким давлением. Песчаные опоры открывают скалы, что позволяет газу выходить и храниться или транспортироваться. Однако фрекинг требует огромного количества воды, что может радикально уменьшить уровень грунтовых вод в районе и негативно повлиять на водную среду обитания. В процессе образуются высокотоксичные и часто радиоактивные сточные воды, которые при неправильном обращении могут просочиться и загрязнить подземные водные источники, используемые для питья, гигиены, а также в промышленности и сельском хозяйстве.

Кроме того, фрекинг может вызывать микроземлетрясения. Большинство этих землетрясений слишком малы, чтобы их можно было почувствовать на поверхности, но некоторые геологи и защитники окружающей среды предупреждают, что землетрясения могут привести к структурным повреждениям зданий или подземных сетей труб и кабелей.

Из-за негативного воздействия на окружающую среду фрекинг подвергался критике и был запрещен в некоторых регионах. В других областях фрекинг представляет собой прибыльную экономическую возможность и обеспечивает надежный источник энергии.

Горизонтальное бурение — способ увеличения площади скважины без создания множества дорогостоящих и экологически чувствительных буровых площадок. После бурения прямо вниз с поверхности Земли бурение может быть направлено вбок — горизонтально. Это увеличивает производительность скважины, не требуя нескольких буровых площадок на поверхности.

Кислотная обработка представляет собой процесс растворения кислых компонентов и введения их в скважину природного газа, в результате чего растворяется горная порода, которая может блокировать поток газа.

После добычи природного газа его чаще всего транспортируют по трубопроводам диаметром от двух до 60 дюймов.

В континентальной части США насчитывается более 210 трубопроводных систем, состоящих из 490 850 километров (305 000 миль) магистральных трубопроводов, по которым газ транспортируется во все 48 штатов. Для этой системы требуется более 1400 компрессорных станций, чтобы обеспечить движение газа по его пути, 400 подземных хранилищ, 11 000 точек доставки газа и 5 000 точек приема газа.

Природный газ также можно охладить примерно до -162°C (-260°F) и преобразовать в сжиженный природный газ или СПГ. В жидком виде природный газ занимает лишь 1/600 объема своего газообразного состояния. Его можно легко хранить и транспортировать в места, где нет трубопроводов.

СПГ перевозится специализированным изотермическим танкером, в котором СПГ поддерживается при температуре кипения. Если какой-либо из СПГ испаряется, он выбрасывается из зоны хранения и используется для питания транспортного судна. Соединенные Штаты импортируют СПГ из других стран, включая Тринидад и Тобаго и Катар. Однако в настоящее время США наращивают собственное производство СПГ.

Потребление природного газа

Хотя для разработки природного газа требуются миллионы лет, его энергия была использована только в течение последних нескольких тысяч лет. Около 500 г. до н. э. китайские инженеры использовали природный газ, просачивающийся из-под земли, для строительства бамбуковых трубопроводов. По этим трубам транспортировался газ для нагрева воды. В конце 1700-х годов британские компании поставляли природный газ для освещения уличных фонарей и домов.

Сегодня природный газ используется бесчисленным множеством способов в промышленных, коммерческих, жилых и транспортных целях. По оценкам Министерства энергетики США (DOE), природный газ может быть на 68% дешевле электроэнергии.

В жилых домах природный газ чаще всего используется для отопления и приготовления пищи. Он используется для питания бытовой техники, такой как печи, кондиционеры, обогреватели, наружное освещение, гаражные обогреватели и сушилки для белья.

Природный газ также используется в больших масштабах. В коммерческих условиях, таких как рестораны и торговые центры, это чрезвычайно эффективный и экономичный способ питания водонагревателей, обогревателей, сушилок и печей.

Природный газ также используется для обогрева, охлаждения и приготовления пищи в промышленных условиях. Однако он также используется в различных процессах, таких как обработка отходов, пищевая промышленность и очистка металлов, камня, глины и нефти.

Природный газ также можно использовать в качестве альтернативного топлива для автомобилей, автобусов, грузовиков и других транспортных средств. В настоящее время в мире насчитывается более пяти миллионов автомобилей, работающих на природном газе (NGV), и более 150 000 в Соединенных Штатах.

Хотя изначально газомоторные автомобили стоят дороже, чем автомобили, работающие на газе, их заправка дешевле, и они являются самыми экологически чистыми автомобилями в мире. Бензиновые и дизельные автомобили выделяют вредные и токсичные вещества, в том числе мышьяк, никель и оксиды азота. Напротив, газомоторные автомобили могут выбрасывать незначительное количество пропана или бутана, но выбрасывать в атмосферу на 70% меньше угарного газа.

Используя новую технологию топливных элементов, энергия природного газа также используется для производства электроэнергии. Вместо сжигания природного газа для получения энергии топливные элементы вырабатывают электроэнергию с помощью электрохимических реакций. Эти реакции производят воду, тепло и электричество без каких-либо других побочных продуктов или выбросов. Ученые все еще исследуют этот метод производства электричества, чтобы по доступной цене применить его к электрическим продуктам.

Природный газ и окружающая среда

Прежде чем использовать природный газ, его обычно необходимо обработать. При добыче природный газ может содержать множество элементов и соединений, кроме метана. В скважине природного газа могут присутствовать вода, этан, бутан, пропан, пентаны, сероводород, двуокись углерода, водяной пар и иногда гелий и азот. Для использования в качестве энергии метан перерабатывается и отделяется от других компонентов. Газ, который используется для получения энергии в наших домах, представляет собой почти чистый метан.

Как и другие ископаемые виды топлива, природный газ можно сжигать для получения энергии. На самом деле, это самое экологически чистое топливо, а это означает, что оно выделяет очень мало побочных продуктов.

При сжигании ископаемого топлива могут выделяться (или выделяться) различные элементы, соединения и твердые частицы. Уголь и нефть представляют собой ископаемое топливо с очень сложными молекулярными образованиями и содержат большое количество углерода, азота и серы. Когда они сжигаются, они выделяют большое количество вредных выбросов, в том числе оксиды азота, диоксид серы и частицы, которые дрейфуют в атмосферу и способствуют загрязнению воздуха.

Напротив, метан в природном газе имеет простой молекулярный состав: Ch5. При сгорании выделяется только углекислый газ и водяной пар. Люди выдыхают те же два компонента, когда дышат.

Углекислый газ и водяной пар, наряду с другими газами, такими как озон и закись азота, известны как парниковые газы. Увеличение количества парниковых газов в атмосфере связано с глобальным потеплением и может иметь катастрофические последствия для окружающей среды.

Хотя при сжигании природного газа по-прежнему образуются парниковые газы, выбросы CO2 почти на 30% меньше, чем при сжигании нефти, и на 45% меньше CO2, чем при сжигании угля.

Безопасность

Как и при любой другой деятельности по добыче природного газа, бурение скважин на природный газ может привести к утечкам. Если буровая установка неожиданно наткнется на карман природного газа под высоким давлением, или скважина будет повреждена или прорвана, утечка может быть немедленно опасной.

Поскольку природный газ так быстро рассеивается в воздухе, он не всегда вызывает взрыв или возгорание. Тем не менее, утечки представляют опасность для окружающей среды, так как грязь и масло вытекают в прилегающие районы.

Если для расширения скважины использовался гидроразрыв пласта, химические вещества, полученные в результате этого процесса, могут загрязнить местную водную среду обитания и питьевую воду высокорадиоактивными веществами. Неудерживаемый метан, выбрасываемый в воздух, также может вынудить людей временно покинуть этот район.

Утечки также могут происходить медленно с течением времени. До 1950-х годов чугун был популярным выбором для распределительных трубопроводов, но он позволяет выходить большому количеству природного газа. Чугунные трубы становятся негерметичными после многих лет циклов замерзания-оттаивания, интенсивного движения над землей и напряжения из-за естественного смещения почвы. Утечки метана из этих распределительных трубопроводов составляют более 30 процентов выбросов метана в секторе распределения природного газа США. Сегодня трубопроводы изготавливаются из различных металлов и пластмасс для уменьшения утечек.

Краткие факты

Потребители природного газа
В 2010 году, последней дате, за которую Управление энергетической информации США предоставляет информацию, эти страны потребляли больше всего природного газа.
1. Соединенные Штаты
2. Россия
3. Иран
4. Китай
5. Япония

Быстрый факт

Оракулярные проса духовные места многих древних цивилизаций. Один из самых известных из них находится на вершине горы Парнас, недалеко от города Дельфы, Греция. Около 1000 г. до н. э. религиозные и духовные лидеры основали храм со жрицей, которая могла предсказывать будущее. Миллионы людей, от простых граждан до политических и военных деятелей, на протяжении сотен лет консультировались с «Дельфийским оракулом».

Краткая информация

Трубопровод
В Соединенных Штатах имеется 490 850 километров (305 000 миль) межштатных и внутриштатных трубопроводов для доставки природного газа по всей стране.