Ранее в нашей статье мы рассказывали, как происходят поиск и подготовка торфяных месторождений. Сегодня мы поговорим о том, какие существуют методы добычи торфа.
Много столетий торф добывали вручную, с помощью примитивных приспособлений (лопаты, кирки, топора, тесака). С появлением современной техники процесс стал полностью механизированным.
Существует много способов добычи торфа. И единой классификации тут нет.
В зависимости от полученного материала, методы разделяют на:
- Фрезерные
- Кусковые
В ГОСТ 21123-85 описаны такие способы добычи торфа как:
- Фрезерный
- Скрепер-бульдозерный
- Экскаваторный
- Фрезформовочный
- Кусковой
Но наиболее полная, на наш взгляд, классификация методов добычи торфа была предложена в монографии «Перспективное использование выработанных торфяных болот», выпущенной в 2013 году в Твери под редакцией В. В. Панова. В ней учитывается все, вплоть до особенностей механизации процесса и состава технологий.
Согласно этой монографии, способы добычи можно поделить на четыре большие группы:
- Фрезерный
- Машиноформовочный
- Гидравлический
- Резной
Каждый из перечисленных видов добычи имеет свои подвиды, включая те, которые описаны в ГОСТ 21123-85. О них мы и расскажем далее.
Фрезерный метод добычи торфа
Фрезерный способ добычи торфа является самым популярным. Этим методом получают 80-90% продукции. Полезное ископаемое не только извлекается из залежи, но и частично перерабатывается (измельчается, просушивается, иногда брикетируется).
Метод начал использоваться сравнительно недавно, в 50-60 годах прошлого века. Сейчас он почти вытеснил все другие. Основные его преимущества – простота, высокая степень механизации и экономическая выгода.
Фрезерный способ добычи состоит из таких этапов:
- Фрезерование верхних слоев залежи
Вращающаяся фреза, прикрепленная к трактору, врезается на 5-20 см в толщу залежи. Она не только срезает слой породы, но и измельчает ее. Фреза прикреплена к трактору. После ее прохождения на поле остается слой торфяной крошки толщиной 10-20 см. - Рыхление и ворошение
С помощью прикрепленных к тракторам ворошилок (вращающихся железных лопастей) проводят рыхление торфа 2-3 раза с перерывами в несколько часов. Это ускоряет сушку полезного ископаемого. - Валкование
Длинным лопатовидным ковшом (валкователем) сухой торф собирается прямо на поле в валки. Этап начинается, когда влажность торфа достигнет 45-58%. Валки имеют треугольную пирамидальную форму и расположены параллельно картовым каналам. - Сбор и штабелирование готовой продукции
Уборка проводится разными способами: с помощью бороны лежачего типа, бульдозера, специальной уборочной машины. При сборе бороной или бульдозером торф перегружается на трактор с прицепом и отвозится в штабеля. Машина для механической уборки оборудована бункером для перевозки.
Весь цикл сборки занимает 1-2 дня. Машины работают по картам – участкам торфяника, разделенным между собой каналами. Ширина одной карты 20 м (на низинных залежах) или 40 м (на всех остальных). Стандартная длина карты – 500 м. На одном участке работают 2-3 трактора.
Существует несколько модификаций добычи фрезерного торфа:
- Селективный
Метод применяется для добычи конкретного вида торфа. На месторождении определяются горизонтальные и вертикальные границы пласта, и добыча идет исключительно на этом участке. - Раздельный с укрупнением валков
При таком способе добычи валки укрупняются и убираются после 5-6 циклов фрезерования. Метод позволяет сократить потерю торфа на 20-30%, уменьшить время эксплуатации уборочной техники, увеличить количество добытого за сезон полезного ископаемого на 10-15%. - Механический
Уборка производится машинами с бункерами, из которых торф отгружается в штабеля. Это позволяет уменьшить потерю продукта при перегрузке в кузов. - Пневматический
Здесь для уборки торфа используются пневматические машины. Они собирают фрезерованную крошку непосредственно с поля. Гораздо реже уборка проводится из валков. С помощью такого оборудования можно собирать очень тонкие слои торфа. Производительность увеличивается на 50%, уменьшаются потери продукции, а уборочный цикл сокращается до 1 дня.
Пневматические машины состоят из нескольких сопел и циклона, создающего поток воздуха. Торф засасывается вместе с воздухом в сопло, где под воздействием центробежной силы прилипает к стенкам. При снижении скорости воздушного потока продукт попадает в бункер, откуда отгружается в штабель.
При пневматической сборке идет частичная сортировка торфа. Самые мелкие и сухие частицы улетают в атмосферу. Таким образом сокращаются потери продукта при непосредственной доставке потребителю. Метод оптимален при добыче фрезерного торфа для топливных брикетов и подстилки. - Фрезформовочный
При этом способе добычи фрезерный торф сразу формируется в брикеты. Фрезерование проводится щелевым способом, при котором торф извлекается из небольших канавок глубиной 40 см. Машина с фрезой (фрезформовочный комбайн) оснащен шнековым прессом. Торфяная крошка сразу после фрезерования направляется в этот пресс. В нем она продавливается через специальные мундштуки и выходит наружу в форме цилиндрической ленты. Опускаясь на землю позади комбайна, спрессованная лента разламывается на куски.
Брикетированный торф просушивается на поле, после чего собирается трактором с элеватором и отгружается в штабеля. Материал используется для отопления частных домов, хозяйственных построек и небольших котельных. Недостаток таких брикетов – низкая прочность и повышенная ломкость. - Скрепер-бульдозерный метод
После фрезерования и рыхления торфяная крошка не собирается в валки, а сразу убирается бульдозером со скреперным ковшом. Метод подходит для небольших месторождений.
К преимуществам фрезерной добычи торфа относят:
- Высокую степень механизации при доступной цене оборудования для добычи фрезерного торфа
- Возможность селективной выработки небольших участков и месторождений с получением продукта определенного состава и характеристик
- Получение частично переработанной продукции – измельченного торфа с пониженной влажностью
- Высокий процент выхода продукта
- Низкую себестоимость торфа
К недостаткам метода относят:
- Необходимость проводить осушение месторождения перед началом эксплуатации
- Пожароопасность торфяных выработок
- Зависимость от погодных условий – сбор торфа нельзя проводить в дождливую и слишком жаркую погоду
- Окисление торфа во время сушки, что ведет к снижению содержания углерода и некоторых ценных органических веществ
- Потерю продукции при сушке (развевается ветром), транспортировке и складировании (штабеля могут размываться осадками)
Модифицированные методы добычи фрезерного торфа позволяют нивелировать некоторые недостатки. Например, при повторном наращивании валков и прессовании брикетов продукт не так чувствителен к смене погоды, уменьшаются потери от ветра. Пневматический способ позволяет сократить цикл, предотвращает окисление органических веществ. Ведь просушка проходит не естественным способом под солнцем, а под воздействием потоков воздуха.
Машиноформовочный метод добычи торфа
Этот метод добычи торфа еще называют экскаваторным, хотя определение не совсем верное. Ведь для получения продута используются и другие типы техники. Основная отличительная черта машиноформовочного способа – получение кускового торфа.
Появились машиноформовочные методы в начале ХХ века и долгое время являлись основными. Но со второй половины столетия они начали вытесняться фрезерным способом торфодобычи.
Основное оборудование, которое используется при этих методиках, – экскаватор, элеватор и прессовая машина. Выемка проводится в карьерах на всю глубину залежи. После завершения работ остаются рвы глубиной до 4 м и шириной 6-7 м.
Этапы машиноформовочного метода добычи торфа следующие:
- Извлечение торфяной массы из карьера
- Передача породы на пресс
- Прессование торфа и нарезка на куски
- Сушка на поле или в валках
- Штабелирование готовой продукции
В зависимости от видов техники, которая используется при торфодобыче, выделяют такие разновидности машиноформовочного метода:
- Элеваторный
При этом способе торф подавался на элеватор вручную. Затем он транспортировался на пресс, где формировались брикеты. Готовые куски просушивались на солнце.
Сейчас элеваторный метод не используется. - Экскаваторный багерный (многоковшовый)
Для добычи торфа используются многоковшовые экскаваторы, которые ворошат породу, а затем извлекают ее из карьера. Транспортировка на поля сушки проводится канатным транспортером или стилочной машиной на гусеничном ходу. В первом случае брикеты прессуются уже в ходе транспортирования, во втором – на полях сушки. - Экскаваторный одноковшовый
Методика такая же, как и в предыдущем случае. Только вместо многоковшовой машины используется одноковшовая. Метод менее эффективный и применяется только на небольших месторождениях. - Скреперно-элеваторный
Это самый популярный и современный метод. Порода с глубины 50 см вырезается специальной фрезой. Ее диск соединен с гидравлическим цилиндром. Уже на этом этапе формируются куски торфа, которые по элеватору передаются в пресс. После прессования и сушки получаются брикеты весом 0,5-1 кг. - Экскаваторный с временными отвалами
Данный метод является комбинацией фрезерного и машиноформовочного. В зимнее время экскаватором формируют отвалы торфа. Порода в отвалах не подмачивается грунтовыми водами и лучше подсыхает. Когда начинается сезон, торф измельчают и рыхлят фрезой. Затем материал собирают формовочными машинами, делают брикеты и подсушивают. Уборка может проводиться и более простым способом, со штабелированием торфяной крошки.
Машиноформовочный метод добычи торфа имеет много преимуществ. Но его недостатки (прежде всего – высокие материальные затраты) не позволяют сделать его основным.
Достоинства метода:
- Меньшая зависимость от климатических условий и возможность добывать торф в северных районах, где сезон начинается ранней весной и заканчивается поздней осенью (в отвалы породу складируют даже зимой)
- Качество кускового торфа выше, он меньше окисляется и сохраняет свой состав, поэтому сырье для химической промышленности чаще всего добывают таким способом
- Насыпная плотность продукта выше, что дает возможность экономить на транспортировке
- Торф в кусках, из-за его высокой пористости, можно высушить на поле до влажности 35% без потери качественных характеристик
- Кусковой торф намного меньше склонен к самовозгоранию
- За один цикл можно собрать больше продукции с единицы площади, что делает выгодной добычу на малых месторождениях
- Влажность кусков ниже, а плотность выше, чем у фрезерной крошки; в результате повышается теплота сгорания брикетов
- Ниже потеря продукции с пылью
К недостаткам метода можно отнести:
- Более высокую влажность исходного материала, что увеличивает время сушки
- Сложность и энергозатратность оборудования для добычи торфа машиноформовочным методом
- Более низкая рентабельность по сравнению с фрезерным способом
- Образование глубоких рвов и карьеров после завершения разработки месторождения, что усложняет рекультивацию и негативно влияет на экологию
Машиноформовочные методы добычи торфа используются на небольших месторождениях. Таким способом добывают продукцию для химической промышленности. Брикеты также поступают в розничную торговлю для отопления загородных домов, небольших построек, ферм.
Гидравлические методы добычи торфа
Гидравлический способ добычи торфа был изобретен в 1914 году. Он был одним из первых промышленных методов, позволяющих добывать большие объемы полезного ископаемого. Наибольшего распространения гидравлическая добыча достигла в 20-30 годах прошлого столетия. На ее долю приходилось около 50% всех разработок. Начиная с 50-х годов, метод начал вытесняться фрезерным, и сейчас он занимает лишь незначительную долю в добыче торфа.
Гидравлический способ добычи подходит для крупных месторождений. Он требует довольно высоких затрат электроэнергии и обустройства больших площадей для просушки торфа. Но разработку таким методом можно вести даже на участках, засоренных пнями и остатками древесины.
Сначала месторождение освобождается от крупной растительности (кустов и деревьев). Осушение проводится лишь на тех участках, по которым будет проезжать техника. Исходная влажность торфяника может оставаться на уровне 89-92%.
Разработку ведут на картах, разделенных между собой укрепленными переходами для техники. После размывания образуются карьеры шириной 120-200 м. Глубина карьеров зависит от мощности торфяной залежи.
Последовательность работ при гидравлической добыче торфа:
- Размыв залежи
Цель размыва – повысить влажность торфа до 95-97%, разрушить структуру залежи и сделать возможной транспортировку полезного ископаемого на поля для сушки. Делают это струей под сильным напором. Она поступает через трубы с электрическими насосами или переносные брандспойты. На поверхности залежи образуется жидкая гидромасса или торфяная пульпа. - Устранение древесных остатков
После размыва пни и куски дерева всплывают на поверхность. Их захватывают ковшами, прикрепленными к кранам, которые передвигаются по краям участка. - Сбор гидромассы
Сбор гидромассы проводят торфососом, прикрепленным к крану. Он передвигается по краю разрабатываемого участка на гусеницах или скатах. Внутри торфососа есть растиратель, измельчающий торф и древесные остатки. Дальше по гибким трубам с диаметром 440 мм жидкая масса поступает в аккумуляторы. - Перекачка на поля сушки
Из аккумуляторов жидкая пульпа поступает через магистральные трубопроводы с диаметром 750 мм, 675 мм и 570 мм на поля сушки. Длина магистральных трубопроводов – от нескольких сотен метров до 2-3 км. Для перекачки используют торфососы или стационарные электрические насосы.
Из магистральных трубопроводов гидромасса попадает в картовые и распределятся на полях сушки тонким слоем (18-22 см). - Сушка торфяной гидромассы
На первом этапе, который длится 5-15 дней, происходит обезвоживание торфа. Часть воды уходит в грунт, часть испаряется. Добытый материал превращается в пластичную массу. Ее нарезают кусками в форме кирпичей. Раньше операция проводилась вручную, сейчас используются тракторы с особым строением гусениц. Они проезжают по полю, оставляя за собой торфяные кирпичики определенного размера. Сушка кусков продолжается 30-40 дней, пока они не достигнут влажности 40-45%. - Уборка торфа в штабели
Сухой кусковой торф убирают бульдозером. Затем его погружают в кузов автомобиля либо на элеватор и отправляют в штабеля.
В результате добычи получают измельченный гидроторф в виде прочных брикетов. Их в готовом виде отправляют потребителю. Чаще всего материал используется в энергетике.
Существует несколько модификаций гидравлического метода добычи:
- Гидроскреперный, или экскаваторный
Гидроторф из размытой залежи извлекают с помощью экскаватора и передают на шнекер, в котором происходит измельчение породы. Из шнекера масса поступает в бункер для просушки, а затем – в формовочную машину. Метод подходит для разработки небольших месторождений. - Скваженный
Размывка залежи идет в глубину, с образованием глубокой скважины. Одновременно происходит засасывание торфяной пульпы и транспортировка ее по трубам в перерабатывающий цех. Там материал разделяют на фракции, отжимают из него воду и формируют в брикеты.
Метод абсолютно не зависит от погодных условий, позволяет осваивать до 90% мощности месторождения (при фрезерном способе добычи торфа осваивается только 50%). Но способ дорогостоящий, требует строительства вблизи месторождений высокотехнологичных цехов. - С использованием плавающих земснарядов
Таким методом торф можно извлекать из болот без предварительного осушения. Земснаряды представляют собой плавучие установки с торфососами, которые извлекают жидкий торф из-под воды. Одновременно пульпа измельчается и передается по системе трубопроводов на поля сушки.
На небольших глубинах используются обычные экскаваторные ковши на понтонах или самоходных плавающих машинах. Они извлекают торф и передают его на шнекеры. Оттуда по трубопроводам масса поступает на поля сушки. - Гидроэлеваторный
Размытая гидромасса самостоятельно подтекает к элеватору, который вычерпывает ее из карьера и передает на поля сушки. Метод считается устаревшим и сейчас не используется.
Гидравлический метод добычи торфа – это высокотехнологичный процесс. У него есть целый ряд достоинств. Но существенные недостатки позволили другим способам добычи его вытеснить.
К преимуществам метода относятся:
- Полная механизация: для разработки крупного месторождения требуется минимальное количество персонала (такое преимущество было особенно важным в начале прошлого века, так как в то время торфяное производство базировалось в основном на ручном труде)
- Независимость от климата и погодных условий: работу можно вести круглосуточно на протяжении всего года, на полях сушки пульпа может пребывать даже зимой
- Возможность разработки залежей, сильно загрязненных остатками древесины и пнями
- Минимизация работ по осушению залежи: необходимо осушать только те участки, по которым будет передвигаться техника
- Возможность разрабатывать месторождения с мощными залежами, глубина которых достигает десятков и даже сотен метров
- Пожарная безопасность: увлажненный торф не воспламеняется даже на полях сушки
Недостатками гидравлического метода добычи торфа являются:
- Большие затраты на технику и трубопроводы для пульпы
- Значительный расход электроэнергии для работы насосов и торфососов, необходимость электрификации месторождений
- Большой расход воды для размыва
- Образование торфяных коллоидов в воде, с которыми теряется часть ценных веществ торфа; воды загрязняются и с трудом поддаются очистке (попадая в водоемы, такие стоки вызывают цветение и заболачивание)
- Низкий выход твердого вещества из пульпы
- Необходимость оборудования больших площадей для сушки гидроторфа; для этого земли выводятся из сельскохозяйственного использования, вырубаются леса и нарушается экология
В связи с большим количеством недостатков гидравлический способ добычи торфа потерял свою актуальность. Но некоторые его модификации все же выгодно использовать. Например, в северных регионах можно применять скважинный метод, который абсолютно не зависит от погодных условий. Добыча торфа скреперами из-под воды не нарушает экологию и дает возможность осваивать болотные торфяники без предварительного осушения.
Резной метод добычи торфа
Резной метод добычи торфа – самый старый. Сейчас он практически не используется. Способ полностью построен на ручном человеческом труде. С помощью лопат или специальных секачей из толщи торфяника извлекались куски прямоугольной формы. Затем они расстилались на поверхности залежи для сушки.
Раньше порода транспортировалась тачками и конными тележками. Со временем на месторождениях появились первые элеваторы. Порода на них погружалась вручную и передавалась на поля сушки. На небольших месторождениях для транспортировки использовали гусеничные тракторы с прицепами.
Существует две разновидности ручной добычи:
- Послойная
Проводится слоями на поверхности залежи, без заглубления. - Карьерная
Торф срезается с образованием ямы, затем карьера. Разработка идет на стенках с постоянным углублением.
Резным способом разрабатываются только очень маленькие месторождения. На них не должно быть пней, мощного травяного начеса. Торф должен быть достаточной степени разложения, плотный, не распадаться на куски. В современных условиях метод применяется лишь для кустарной добычи. В некоторых регионах таким способом получают брикеты для отопления собственных домов, дач, коровников.
К плюсам резной добычи торфа можно отнести низкую себестоимость и незначительное влияние на экологию. Но малая продуктивность и необходимость использовать ручной труд полностью нивелируют эти достоинства.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
#торф #добыча торфа #полезно знать #геология #добыча нерудных материалов #технология добычи торфа #сыпучие материалы #горные породы #полезные ископаемые #осадочные породы
