Существует несколько методов добычи угля. Их выбор зависит от мощности пласта, твердости полезного ископаемого и окружающих пород, газоносности месторождения, объема подземных вод. Немаловажное значение имеет технический уровень угледобывающего предприятия, наличие соответствующей техники.
При выборе метода стараются обеспечить максимальное извлечение угля из пластов. При этом ведение работ должно быть безопасным, а экономические расходы – минимальными.
Для добычи угля из пластов используются такие методы:
- Взрывной
- Камерно-столбовой
- Лавовый
- Гидравлический
- Сжатым воздухом
- Виброимпульсным
Дальше мы детальнее опишем каждый из методов.
Взрывной
Это один из самых старых методов добычи угля. Его еще называют буровзрывным. Для закладки взрывчатых веществ в породе или угольном пласте проделывают шпуры или скважины – цилиндрические отверстия небольшого диаметра. Длина их может быть в пределах 2-3 м, в зависимости от размеров взрывной капсулы. Затем в них закладываются снаряды.
Взрыв проводят с помощью разных методик – огневой, электрогенной, электрической. В подземных выработках чаще используется электрическая, когда детонацию запускают с помощью тока. Работам предшествует тщательная подготовка. Специалисты определяют строения пластов угля и пустой породы, их твердость и другие характеристики. Затем выбирается вид взрывчатого вещества, мощность снарядов, планируется размещение.
После взрыва порода разрыхляется. Ее уборку проводят разной самоходной техникой, грузят в вагоны или на конвейер. Один из главных недостатков метода – опасность, особенно в пластах с большим содержание метана. После взрыва уголь требует тщательной очистки, так как в разрыхленной массе он перемешивается с пустой породой.
Камерно-столбовой
Метод используется уже несколько столетий и не утратил своей актуальности. Подходит для пологих и наклонных пластов (с углом падения до 45°). Выемка проводится в забоях камерного типа. Они формируются с помощью проходческих комбайнов или буровыми машинами. Длина забоя – от 30-50 м до 100-150 м, а ширина – около 5 м. Камеры разделены между собой перегородками (целиками), шириной 15-18 м. От них отходят транспортные и вентиляционные штреки.
Добыча полезного ископаемого в камерах проводится с помощью комбайнов избирательного разрушения с циклическим действием. Реже здесь используют машины для сплошной выемки или струги. Крыша поддерживается перегородками, дополнительно ее укрепляют анкерами. Иногда для крепления используются стальные щиты на пневматических стойках. Уголь после добычи вывозится из камеры самоходными машинами, вагонами или по конвейеру.
Себестоимость добычи угля камерно-столбовым методом относительно низкая. Нет необходимости тратить значительные средства на крепление крыши. Но потери полезного ископаемого значительные – от 20% до 35%. Поэтому метод используется лишь в 30-40% случаев.
Для увеличения продуктивности при камерно-столбовой добыче используют отводный метод. Постепенно от дальнего конца камеры разрушаются целики. Крыша самовольно обрушается. Способ довольно опасный, поэтому его применение требует большого опыта от инженеров и рабочих.
Лавовый
Метод еще называют добычей в длинных забоях. Само название «лавовый» произошло от украинского слова «лава». Впервые его начали употреблять на шахтах Донбасса. В позапрошлом веке, когда уголь добывался вручную, шахтеры сидели на скамьях и отбивали породу кирками. Похожая этимология названия есть также в немецком языке.
Суть метода – прокладка длинных выработок (до 200-300 м). Крыша в них поддерживается передвижными механическими крепями. В старину это были леса, сейчас – установки на гидравлических опорах.
Для разрушения пласта и получения угля используются комбайны непрерывного действия и струги. Они перемещаются вдоль стены, режущие инструменты слой за слоем разрушают пласт. Полученный материал отгружается в струговый конвейер. После выемки угля с определенного участка механические крепи передвигаются, и крыша самовольно разрушается. Пласт разрабатывают с конца, постепенно передвигаясь к выходу из забоя.
Метод достаточно безопасный. Он позволяет извлечь от 70% до 100% полезного ископаемого из пласта. Поэтому его используют всюду, где это позволяет геология.
Гидравлический
Метод основан на разрушении пластов мощными струями воды.
Различают две разновидности:
- Чистый гидравлический
- Гидромеханический
Чистая гидравлическая добыча эффективна для угольных пластов низкой прочности. Вода подается через гидромониторы. Пульпа из жидкости и полезного ископаемого подается желобами к гидроприемнику. Там она транспортируется на поверхность и сливается в бассейны-отстойники. Когда пустая порода осядет на дно, а уголь всплывет на поверхность, его отгружают на обогатительные заводы. После сушки, дополнительной очистки и разделения на фракции полезное ископаемое готово к продаже.
Гидромеханический метод используется на плотных и твердых пластах, которые невозможно разрушить только струей. Порода измельчается комбайном, а затем смывается водой в желоба. Дальнейший процесс такой же, как и при чистом гидравлическом способе добычи.
В шахтах чаще всего используют воду, которую откачивают из подземных горизонтов. Она подается мощными насосами. Гидравлический метод в 2-3 раза производительнее, чем другие. Его недостаток – большие потери угля при добыче, сильное загрязнение поверхностных и подземных вод. Поэтому таким способом в мире добывают лишь 7,5% угля. В России гидравлические шахты есть в Кузнецком, Донецком и Карагандинском бассейнах.
Сжатым воздухом
Метод напоминает буровзрывной, но он более безопасный. Взрывчатые вещества не используются, пласт угля разрушается воздухом, который подается под высоким давлением.
В породе просверливают шпур или скважину. Туда закладывается пневмопатрон. В него подается сжатый воздух. Когда давление в патроне возрастает, с тыльного конца срывается металлический срезной диск. Струя под высоким давлением попадает в скважину. В пласте появляются трещины, которые расширяются и заполняются сжатым воздухом. Порода разрушается пока давление воздуха не сравняется с атмосферным.
Уголь с помощью сжатого воздуха пока добывают нечасто. Это связано с несовершенством технологии. Невозможно одновременно заложить большое количество патронов в пласт, что замедляет его разработку. Наиболее перспективен метод при добыче антрацита и коксующего угля, богатых метаном. Они с трудом разрушаются механическим способом, а взрывные устройства при высокой загазованности применять опасно.
Виброимпульсный метод
Порода разрушается за счет колебаний низкой частоты. Их генерируют вибраторы, заложенные в шпуры и скважины. Недостаток метода – слабый контакт устройства со стенками. В результате разрушение пласта идет медленно и только частично.
Сейчас разрабатываются передвижные вибраторы. Они скользят вдоль стенок забоя и плотнее прилегают к породе. Метод может использоваться как базовый или вспомогательный, особенно в пластах с высоким содержанием метана.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#уголь #каменный уголь #антрацит #угольная промышленность #добыча угля #полезные ископаемые #добыча полезных ископаемых #геология #топливо #шахты