Как добывают каменный уголь: основные способы и этапы разработки месторождений

Каменный уголь добывают двумя основными способами – открытым на угольных разрезах и подземным в шахтах. Технологию выбирают с учётом строения месторождения, глубины и условий залегания пластов, объёма вскрышных пород и других факторов. После извлечения уголь проходит подготовку к дальнейшему использованию: его сортируют, дробят, а при необходимости обогащают.

Тем, кто планирует купить уголь в Москве, полезно понимать, что до поступления топлива потребителю оно проходит длинный путь – от геологической разведки месторождения до добычи, обработки и отгрузки. При этом характеристики готового продукта зависят прежде всего от марки и природных свойств угля, а также от качества его добычи и последующей подготовки.

Разработка начинается задолго до появления разреза или шахты. Перед непосредственной добычей специалисты должны изучить месторождение, оценить его запасы и определить, каким способом целесообразнее извлекать уголь.

Геологическая разведка. Специалисты изучают территорию и бурят разведочные скважины, чтобы определить расположение угольных пластов, их мощность, глубину и угол залегания.
Изучение условий месторождения. Оценивают качество угля, строение и устойчивость окружающих пород, наличие подземных вод, газоносность и другие факторы, способные повлиять на добычу.
Подсчёт запасов. На основании разведочных данных определяют количество угля, которое можно извлечь, и оценивают экономическую целесообразность разработки участка.
Выбор способа добычи. Учитывают глубину и мощность пластов, их наклон, объём вскрышных пород, рельеф, гидрогеологические условия и возможность размещения необходимой инфраструктуры.
Проектирование предприятия. Разрабатывают схему будущего разреза или шахты, определяют расположение горных выработок, дорог, производственных площадок и других объектов.

Универсальной отметки глубины, после которой открытый способ обязательно заменяют шахтным, не существует. В каждом случае решение принимают на основании совокупности геологических, технических и экономических факторов.

Если условия месторождения позволяют получить доступ к пласту с поверхности без чрезмерного объёма вскрышных работ, применяют открытую разработку. Предприятие, на котором таким способом добывают уголь, называется угольным разрезом.

Подготавливают территорию. Снимают плодородный слой почвы, прокладывают технологические дороги, создают площадки для техники и системы водоотведения.
Удаляют вскрышные породы. Слои грунта и горных пород над углём разрабатывают экскаваторами и рыхлителями, а твёрдые массивы при необходимости предварительно разрушают буровзрывным способом.
Разрабатывают угольный пласт. После его вскрытия уголь вынимают экскаваторами и другой горной техникой.
Перевозят добытое сырьё. Для транспортировки используют карьерные самосвалы, конвейеры или железнодорожный транспорт.
Направляют уголь на подготовку. Добытая масса поступает на сортировочный комплекс, склад или обогатительную фабрику.

Преимущество открытой разработки – возможность применять крупную и производительную технику. При этом необходимо перемещать значительные объёмы пустой породы. По мере углубления разреза растут объём вскрышных работ и расстояние транспортировки, поэтому условия разработки постепенно усложняются.

При условиях, в которых разработка с поверхности нецелесообразна, уголь извлекают через систему подземных горных выработок. Для доступа к пластам сооружают вертикальные стволы, наклонные выработки и тоннели, связывающие рабочие участки шахты с поверхностью.

Вскрытие месторождения. Создают основные выработки, которые обеспечивают доступ к рабочим горизонтам.
Подготовку шахтного поля. Угольный массив разделяют на участки, которые будут последовательно отрабатываться.
Очистную выемку. В забое уголь отделяют от массива, в том числе с помощью механизированных комплексов и очистных комбайнов.
Транспортировку. Добытый уголь перемещают по шахте преимущественно конвейерами, после чего поднимают или вывозят на поверхность.
Обеспечение безопасных условий. Одновременно работают вентиляция, водоотлив, дегазация, системы контроля метана и средства крепления горных выработок.

На современных шахтах значительная часть операций механизирована. Например, очистной комбайн разрушает угольный пласт, а механизированная крепь временно поддерживает кровлю рабочей зоны. По мере продвижения забоя оборудование перемещается вслед за фронтом добычи.

Доступ к угольному пласту. При открытой добыче сначала удаляют вскрышные породы и разрабатывают пласт с поверхности. В шахте к нему прокладывают систему подземных выработок.
Используемая техника. На разрезах применяют экскаваторы, буровые установки, бульдозеры, карьерные самосвалы и конвейеры. В шахтах работают проходческие и очистные комбайны, механизированные крепи, подземные конвейеры и подъёмные установки.
Условия работы. Для разрезов важны устойчивость бортов, объём вскрышных пород и организация транспортировки. В шахтах необходимо постоянно контролировать вентиляцию, содержание метана и угольной пыли, поступление подземных вод и состояние выработок.
Воздействие на территорию. Открытая разработка заметно изменяет рельеф и занимает значительную площадь. При шахтном способе наземная территория нарушается меньше, однако над выработанными участками возможны смещения пород и проседание поверхности.

Нельзя утверждать, что один способ добычи всегда лучше другого. Подходящую технологию выбирают с учётом строения месторождения, условий залегания угольных пластов, безопасности и экономической целесообразности разработки.

Для конечного покупателя важны уже характеристики готового продукта: марка, фракция, зольность, влажность и теплотворная способность. При выборе угля на tg-stroy.ru эти параметры стоит сопоставлять с назначением топлива и требованиями оборудования, в котором оно будет использоваться.

дробление и грохочение – уголь измельчают до требуемого размера и разделяют по фракциям;
обогащение – снижают содержание части минеральных примесей и пустой породы;
обезвоживание и смешивание – при необходимости получают партии с заданными характеристиками;
складирование и отгрузку – подготовленную продукцию размещают на складах и отправляют потребителям.

Схема обработки может различаться. Одному углю достаточно дробления и сортировки, другому требуется обогащение для уменьшения доли минеральных примесей и улучшения потребительских характеристик.

Марка, химический состав и основные свойства каменного угля сформировались естественным образом и определяются конкретным месторождением и пластом. Поэтому сам по себе открытый или шахтный способ не делает один уголь более качественным, чем другой.

Однако технология выемки способна влиять на количество посторонней породы в добываемой массе. Если вместе с угольным пластом захватываются породы кровли или почвы, может увеличиваться зольность сырья. Поэтому важную роль играют точность разработки пласта, контроль качества и последующая подготовка продукции.

Россия располагает крупными запасами угля, сосредоточенными в нескольких угольных бассейнах и отдельных месторождениях. Один из главных районов добычи – Кузнецкий угольный бассейн, или Кузбасс, где разрабатываются энергетические и коксующиеся угли.

К местам залегания каменного угля также относятся Печорский, Южно-Якутский, Донецкий и другие угольные бассейны. Месторождения отличаются не только запасами и характеристиками топлива, но и условиями разработки.

Например, угольные пласты могут иметь различную мощность и угол наклона, находиться в устойчивых или нарушенных породах, быть сухими либо сильно обводнёнными. Поэтому даже в пределах одного бассейна разные участки могут требовать разных технологических решений.

Разработка угольного месторождения меняет окружающую территорию и сопровождается рядом производственных рисков. Поэтому вместе с добычей выполняют мероприятия по защите работников и снижению воздействия предприятия на окружающую среду.

на разрезах контролируют пылеобразование, устойчивость бортов, проведение взрывных работ и размещение вскрышных пород;
в шахтах особое значение имеют вентиляция, контроль метана и угольной пыли, дегазация, водоотлив и состояние горных выработок;
на складах и обогатительных предприятиях принимают меры против пыления и загрязнения технологическими водами;
по мере завершения открытых горных работ проводят техническую и биологическую рекультивацию нарушенных земель.

После окончания эксплуатации месторождения работы полностью не прекращаются сразу. Необходимо обеспечить безопасное закрытие выработок, восстановление территории и, если это предусмотрено проектом, последующий контроль состояния участка.

Добыча каменного угля – это не только непосредственное извлечение полезного ископаемого из пласта. Ей предшествуют геологическая разведка и проектирование, а после выемки следуют транспортировка, сортировка, переработка и работы по восстановлению нарушенных территорий.

Открытая и подземная технологии решают одну задачу, но применяются в разных геологических условиях. Эффективность разработки зависит от того, насколько правильно выбран способ добычи и организована вся цепочка – от изучения месторождения до подготовки готового угля.