Технології підземного та відкритого видобування вугілля

Вугілля в енергоресурсах України становить близько 35 %. Вугільна промисловість за обсягом видобутку палива в натуральному вираженні посідає перше місце серед інших галузей. Основним районом видобутку кам’яного вугілля є Донецький басейн. Україна має 295 кам’яновугільних шахт.

Кам’яне вугілля видобувають також у Львівсько-Волинському кам’яновугільному басейні. Запаси вугілля тут невеликі, працюють 15 шахт.

Викопне вугілля буває: буре, кам’яне і антрацит. Буре вугілля може бути у вигляді порошку або складатися зі шматків світло-бурого або чорного кольорів. Свіже видобуте буре вугілля має порівняно велику вологість (до 50 %) і є низькосортним паливом. Буре вугілля при зберіганні може вивітрюватись, а при температурі до 80 – 90 °С може самозапалюватись. Теплотворна здатність – 16 – 21 МДж/кг.

Буре вугілля використовують для спалювання в печах ТЕС, промислових установок і при отриманні генераторного газу.

Кам’яне вугілля відносять до висококалорійного палива. Воно має щільну будову і меншу вологість порівняно з бурим вугіллям.

Антрацит – порівняно з кам’яним вугіллям має щільнішу будову і є найдавнішим з усіх видів викопного вугілля. Антрацит містить у собі занадто мало летючих речовин. При згоранні майже не дає полум’я і диму. Він має відносно невелику зольність.

Антрацит використовують в основному як енергетичне паливо, він має теплотворну здатність до 32 МДж/кг. Антрацит не самозапалюється при зберіганні, що дає змогу накопичувати його в штабелях будь-я МДж/кг.кої висоти.

Товщина пласта залягання вугілля називається потужністю пласта і визначається в метрах. За потужністю пласти поділяються на дуже тонкі – потужністю до 0,5 м, тонкі – від 0,5 до 1,3 м, середньої потужності – від 1,3 до 3,5 м, потужні – від 3,5 м і вище.

Залежно від місця добування вугілля розробки можуть бути відкриті – коли роботи проводять під відкритим небом, і підземні – коли роботи проводять у глибині землі. Підприємства, які організовані для добування викопного вугілля з землі і обладнані належними технічними та господарськими спорудами, машинами і механізмами, називаються вугільними шахтами. Вугільна шахта складається з підземного і надземного господарства.

Підземне господарство шахти включає різноманітні капітальні, підготовчі і експлуатаційні гірничі виробки (білястовбурний двір, штреки, стовбури та ін.), виробниче і підйомно-транспортне обладнання

На поверхні землі навколо шахти розміщують технічні споруди і будинки. У наземне шахтне господарство входять надшахтні будівлі, залізничні вантажні бункери, будівлі з підйомними машинами, електрична підстанція, насосна, котельна, різні склади, транспортне обладнання, службові і побутові будинки та ін. для очищення вугілля від домішок пустої породи при шахті будують збагачувальні фабрики.

Для виконання гірничих робіт – зарубування, відбивання, навалювання і вантаження видобутого вугілля та пустої породи застосовують відбійні молотки, врубові машини, комбіновані машини, навантажувачі, рейковий і безрейковий транспорт.

Пневматичний відбійний молоток застосовують для відбивання вугілля при розробці круто спадаючих пластів. Врубову машину застосовують для розробки вугільних пластів у довгих очисних і підготовлених вибоях.

Продуктивність врубової машини 8 – 10 тис. м² підрубленої площі пласта за місяць. Врубові машини і відбійні молотки виконують тільки одну операцію – зарубування або відбивання.

Комбіновані машини одночасно виконують усі основні операції по добуванню і навантаженню вугілля та гірничих порід. Комбіновані машини, що виймають і навантажують викопне вугілля в очисному вибої, називають вугільними комбайнами.

Для видалення вугілля застосовують конвеєри безперервної і перервної дії. Транспортують вугілля і породу від місця вибою, а трипільний матеріал – в вибій. Кріпильний матеріал застосовують для того, щоб запобігти обвалам та обрушенням покрівлі. Його виготовляють з дерев’яних і металевих стояків.

Для безперебійної роботи в шахті є також різні допоміжні системи: водовідвід, вентиляція, освітлення.

Система водовідводу забезпечує відгородження гірничих виробок від проникнення в них поверхневих або підземних вод; відкачування води на поверхню землі за допомогою насосів.

Вентиляція шахти може бути природною і штучною. Найширше застосовують штучну вентиляцію за допомогою вентиляторів, які встановлюють біля одного із стовбурів шахти.

Для освітлення підземних виробок застосовують переносні акумуляторні лампи.

Продуктивність шахти визначають кількістю вугілля, видобутого за одиницю часу (добу, рік). Шахти бувають продуктивністю 1000, 1500, 2000, 3000, 4000 т за добу і більше.

При гідравлічному способі видобування, переміщення і складання вугілля використовується енергія потоку води. Для добування вугілля гідравлічним способом у вибої встановлюють потужний гідромонітор, який струменем води, що виливається з нього під великим тиском, підрізає вугільний пласт, а потім відбиває його. Відбите вугілля змивається струменем води в спеціальні жолоби і водою транспортується до дробарки, звідки потужним вуглесосом по трубах вугілля підіймають на поверхню. На поверхні вугілля відстоюється, сортується і відправляється споживачам.

Технологія відкритого видобування вугілля полягає в його вийманні, навантаженні, транспортуванні і розвантаженні.

Відкритий спосіб видобування вугілля полягає в розкриванні вугільних пластів і розробки їх безпосередньо з поверхні землі. Вилучають породу, що покриває вугільні пласти, потужними землерийними і транспортуючими машинами (екскаваторами, транспортовідвальними мостами, які переміщуються по рейковій колії).

Відкритим (кар’єрним) способом видобувають буре вугілля тоді, коли воно залягає неглибоко під поверхнею землі.

При кар’єрному видобуванні у земній корі утворюються порожнини, які називають виробками. Великі кар’єри мають глибину 200 – 300 м.

Для видобування використовують потужні екскаватори. Які своїми ковшами виймають вугілля та навантажують його в залізничні вагони, автомобілі-самоскиди, на стрічкові та інші транспортні засоби.

Відкритий спосіб видобування вугілля має, порівняно з підземним, вищу продуктивність, нижчу собівартість та вищу прибутковість. Він дає також можливість майже повністю вилучити вугілля з родовища, що практично неможливо зробити при підземному видобуванні.

Серйозними недоліками відкритого видобування вугілля є вилучення із сільськогосподарського виробництва земель, знищення на цих землях родючого шару ґрунту, зниження рівня ґрунтових вод у навколишніх територіях та ін.

Буре вугілля доцільно спалювати на теплових електростанціях поблизу видобування.

Добуте вугілля перед відвантаженням споживачам при потребі проходить підготовчі процеси дрібнення, сортування (за величиною часток), збагачення, брикетування.

При збагаченні у вугіллі збільшується вміст горючої речовини шляхом зменшення порожньої породи. Залежно від складу добутого вугілля, при збагаченні воно може промиватися водою, може використовуватися гравітаційне збагачення, магнітна сепарація та інші методи, необхідні для доведення характеристик вугілля до вимог діючих стандартів. Усі ці процеси, як правило, проводяться на збагачувальних фабриках.

При брикетуванні пилоподібне та дрібнозернисте вугілля пресується в кускове (брикетоване). Вугілля брикетується із застосуванням з’єднувачів: вугільного пеку або нафтового бітуму.

Видобуте в Україні вугілля використовується так (орієнтовано): 35 % - для отримання електроенергії на ТЕС, 20 % - переробляється на кокс (для металургії), 15 % - на побутові потреби, 30 % - на інші потреби (переробні галузі промисловості, виробництво будівельних матеріалів, сільське господарство).

Нові технології. Синтетичні палива з вугілля можуть відкрити нову сторінку в історії його використання і замінити паливо з природної нафти і газу у двигунах.

Існує два способи отримання газоподібного палива з вугілля. Один з них пов’язаний з реакцією вугілля з водяною парою при високому тиску та температурі в реакторі. При цьому способі додаткова енергія надходить через часткове окислення вугілля. Продукт, отриманий у цьому процесі, називається низькокалорійним газом, його теплота горіння – 4 – 9 МДж/м³. Цей газ може бути використаний на місці.

Дата добавления: 2014-01-07