Активное изучение полезных ископаемых региона начало добычи угля

Активное изучение полезных ископаемых региона начало добычи угля thumbnail

В связи с начавшимся с 1795 года строительством Луганского литейного завода геологические исследования региона были продолжены. Руководитель работ И. В. Ильин от окрестностей завода перенес поиски на Донецкий кряж и его предгорья, где им было обнаружено девять точек выходов угля по Донцу, Миусу и вблизи верховий Кальмиуса. Были выявлены также месторождения железных руд и различных строительных материалов.

И все же геологоразведочные работы не получили в последующие годы своего развития, потому что на Луганском заводе не удалось наладить выплавку чугуна. Только в 1820 году по распоряжению департамента горных и соляных дел возобновились поиски полезных ископаемых в слабо изученных районах Донецкого края.

В 1820 г. в Александровке обнаружен уголь; вскоре здесь появились первые мелкие шахты — «дудки», в которых добывали уголь верхних пластов.

Малочисленные поисковые партии, ограниченные в средствах, подчас без простейшего инструмента, работали очень медленно, исследуя небольшие территории.

Летом 1826 года возобновилась разведка у села Зайцево (Никитовка), где местные жители уже с начала столетия сами разрабатывали угольные пласты, залегающие близко к поверхности.

В 1827—1828 годах экспедиция под руководством горного инженера А.И. Оливьери обнаружила в районе Старобешево и севернее несколько угольных пластов. Исследования эти носили тогда маршрутный характер и поэтому не дали цельного представления о геологии обследованной территории.

Полученные материалы, а также последовавшие затем публикации, вызвали интерес к продолжению поисковых работ на Кальмиусе, которые здесь начала в 1832 году экспедиция горного инженера А. Б. Иваницкого.

В своей работе «Геогностическое описание Мариупольского округа», опубликованной в горном журнале, А.Б. Иваницкий дает развернутую геологическую характеристику территории бассейнов рек Кальмиуса и Миуса. Статья иллюстрировалась картой, составленной автором.

Е.П. Ковалевский (в 1858—61 министр народного просвещения) в 1827 г. организовал три геологические экспедиции, которые проводили изыскания по составленным им инструкциям. Экспедиция во главе с маркшейдером А. И. Першиным была направлена для изучения рудоносности Нагольного кряжа. Поиски руды осуществляла экспедиция А. Анисимова. Разведка каменноугольных месторождений поручалась экспедиции В. И. Соколова. Они действовали в радиусе 100 верст от Луганского завода. Результаты работы экспедиций были обобщены Е.П.Ковалевским и положены в основу доклада Комитету по устройству горных заводов.

Итоги геологических исследований Ковалевский подвел в статье «Опыт геогностического исследования в Донецком горном кряже», опубликованной в 1827 г. в «Горном журнале». В статье в то же время были высказаны научные предпосылки проведения дальнейших геологических исследований в Донбассе. В этой работе Ковалевский изложил свои представления о горных образованиях бассейна. Он был первым, кто увидел угольный край во всем объеме и поразительно точно назвал его Донецким кряжем. «В Екатеринославской губернии и прилегающей к ней части Войска Донского простирается особенный горный кряж. Его по имени Донца, представляющего самую занимательную оного сторону, можно назвать Донецким», — написал Е. П. Ковалевский. С легкой руки Ковалевского термин «Донецкий кряж» навсегда вошел в нашу историю и быт.

Именно Ковалевский впервые вводит понятие «Донецкий горный бассейн», «Донецкий бассейн» — сокращенно Донбасс.

Понятно, что исследование недр Донбасса — процесс бесконечный. Новые данные требовали пересмотра или уточнения предыдущих. Об этом писал Ковалевский в другой своей статье — «Геологическое обозрение Донецкого кряжа», опубликованной в «Горном журнале» в 1829 г. К статье прилагалась карта с некоторыми выделенными им геологическими формациями. Это была первая геологическая карта Донбасса.

В изданной в 1969 году фундаментальной многотомной «Геологии СССР» границы Донбасса определяются следующим образом: «Площадь Большого Донбасса тянется на западе до долины реки Днепра, на севере — до района Чернигова и от Чернигова до линии Курск-Воронеж, на востоке — до водораздела между рекой Доном и Волгою, на юге — до побережья Азовского моря и долины реки Маныча».

В XIX же веке границы Донбасса были куда скромнее. Вопрос о возможности расширения границ на запад возложили на горного инженера Б.К. Блера. Проведенные им исследования и мнения предшественников позволили ему высказать предположение о возможности расширения угольного бассейна под молодыми осадками и наметить контур их распространения, названного впоследствии «Большим Донбассом». В решение этой проблемы внесли свой вклад также А.Б. Иваницкий и К.И. Томилин, изучавшие в 1838-1839 гг. Бахмутскую котловину.

В «Горном журнале» за 1829 г. (книга I, в статье «Геогностическое обозрение Донецкого горного кряжа») сообщалось, что в Донбассе насчитывалось 23 прииска каменного угля и существовали месторождения:

— Лисичанское, находящееся на правом берегу реки Северного Донца, в 85 верстах от Луганского завода и в 40 верстах от города Бахмута (г.Артемовск, Украина). Правильная разработка месторождения была начата в 1795 г.;

— Зайцевское (или Никитовское) месторождение, открытое крестьянами в начале XIX века;

— Белянское месторождение, открытое в 1798 г.;

— Успенское месторождение, открытое в 1800 году.

В 1837-1839 г.г. по предложению А.Н. Демидова было произведено исследование Донецкого бассейна. В результате была составлена «Общая таблица месторождений и слоев каменного угля, образующих восемь каменноугольных групп Донецкого кряжа»:

1. Каменноугольная группа Верхнего Донца;

2. Каменноугольная группа Лисичьей Балки;

3. Каменноугольная группа р. Лугани;

4. Каменноугольная группа р. Луганчик;

5. Каменноугольная группа р. Каменки;

6. Каменноугольная группа Нижнего Донца — восточная антрацитовая часть Донецкого бассейна;

7. . Каменноугольная группа рек Миуса и Кринки;

8. Каменноугольная группа рек Кальмиуса и Торца.

Таким образом, если в 1806 г. разработку угля производили, в основном, в районе Луганского завода, то в 30-х годах XIX века отработку угля производили уже в южном, юго-восточном и западном районах бассейна.

В 1841 г. новороссийский генерал-губернатор М. С. Воронцов построил три шахты Александровского рудника с целью добычи угля для Одессы и Черноморского флота.

Возрастали потребности страны и в металле, который был необходим для военных нужд, железнодорожного строительства, хозяйственных потребностей. Однако чугун надо было возить с Урала. Крымская война 1853 — 1856 гг. и оборона Севастополя убедительно показали слабость русской экономики и необходимость развития угольной и металлургической промышленности на юге России. Однако вплоть до 70-х годов XIX столетия развитие каменноугольной и металлургической промышленности Донбасса шло медленно.

Большое значение имели исследования на территории Войска Донского, где было открыто много новых месторождений антрацита, что позволило сделать вывод о распространении границ Донбасса на восток.

До конца 30-х гг. XIX в. отечественные геологии провели огромную работу по исследованию каменноугольных месторождений в Донбассе. Однако их опыт пытались игнорировать. Это ярко проявилось при организации потомком известных уральских промышленников А.Н. Демидовым экспедиции, для руководства которой он пригласил профессора Парижской горной школы Ле-Пле. Экспедиция продолжалась более двух лет — с 1837 по 1839 гг. Она побывала и в Лисичанске. В работе экспедиции приняли участие А.Б. Иванецкий, П.Ф. Мевиус, Н.Т. Летуновский и В.М. Соколов, возглавлявший Лисичанский рудник. Ле-Пле пытался отрицать возможность индустриального развития Донбасса, считал ошибочным выводы наших исследователей относительно развития Донбасса. Мы знаем, что жизнь опровергла прогнозы Ле-Пле.

В начале XVII столетия в районе нынешнего Славянска из разных мест России приезжают люди за солью, которую добывают путем вываривания. В 1664 году на Торских озерах был сооружен казенный солевыварочный завод.

По преданию, во время Азовского похода в 1696 году Петру I преподнесли кусок каменного угля, найденного на территории современного Донбасса. Он внимательно осмотрел его и пророчески заметил, что «сей минерал, если не нам, то потомкам нашим зело полезен будет».

Развитие промышленности, ремесел и сельского хозяйства положило начало научным исследованиям и систематизации знаний о природных условиях и естественных ресурсах России.

Зарождение географии, геологии и многих других отечественных наук, изучение природы и ресурсов Донецкого бассейна в XVIII веке тесно связаны с именем великого русского ученого Михаила Васильевича Ломоносова, который долгое время руководил географическим департаментом Российской Академии наук.

М. В. Ломоносов уделял большое внимание изучению поверхностных образований и медленных колебаний земной коры, процессов образования и эрозии почв, взаимосвязей и взаимного влияния почвенного и растительного покровов, установил наличие вертикальных воздушных потоков, объяснил зависимость климата от физико-географических условий. Он впервые в науке дал определение понятия степи — «где трава растет на черноземе».

В связи с развитием каменноугольной промышленности на территории Донбасса организуются первые специальные исследования, сбор научных сведений о природных условиях Донецкого кряжа. Появляется геологическая карта восточной части Донбасса, составленная Е. П. Ковалевским.

В 1721 году русский рудознатец Григорий Капустин открыл залежи «горючего камня» в районе нынешнего Лисичанска, в Лисьей балке. Там и была заложена первая угольная шахта.

Некоторые ценные сведения о природных условиях и естественных ресурсах Добасса содержатся в работах академических экспедиций (1768—1795 гг.) С. Г. Гмелина, И. А. Гюльденштедта и П. С. Палласа.

Крупные геологические исследования Донецкого бассейна были проведены известным русским горным инженером Е. П. Ковалевским, который в своих научных трудах (1827—1829 гг.) дал первое стратиграфическое расчленение донецких осадочных толщ, описал орографию, гидрографию и горные породы, составил «Петрографическую карту Донецкого горного кряжа». В работе «Геогностическое образование Донецкого кряжа» (1827 г.) он впервые ввел название «Донецкий кряж», а бассейн наименовал Донецким.

В 1843 году на одном из водоразделов южного Донбасса было основано первое в нашей стране Великоанадольское степное лесничество. Здесь проводили исследования и наблюдения выдающиеся русские ученые В. В. Докучаев и Г. Н. Высоцкий (вторая половика XIX столетия).

В 30—40-х годах XIX века геологические работы в Донбассе вели также французский горный инженер Ле-Пле и английский геолог Р. И. Мурчисон, которые пришли к глубоко ошибочному мнению о том, что запасы каменного угля в Донецком бассейне крайне бедны. Эти утверждения были опровергнуты русскими горными инженерами братьями Носовыми и многими другими исследователями.

Активное участие в изучении природы отдельных районов Донбасса принимала экспедиция в составе геолога Н. Д. Борисяка, зоолога А. В. Черняева, ботаника В. М. Черняева, организованная в 1848 году для естественно-исторического исследования Харьковской, Екатеринославской губерний и земли Войска Донского.

Развитие капиталистических отношений в России требовало исследований естественных ресурсов Донецкого бассейна. Возникла необходимость составления геологической карты всей площади Донбасса, усовершенствования методики исследований. Стремление к максимальной прибыли вынуждало промышленников способствовать развертыванию геологических работ.

В этот период русским ученым академиком Г. П. Гельмерсоном были составлены геологические карты бассейна, проведен первый подсчет запасов угля до глубины 214 метров.

Геологической съемкой и изучением полезных ископаемых занимались горные инженеры Л. С. Желтоножкин и братья Носовы (1864—1869 гг.) Серебряно-свинцовые руды исследовал Носов 2-й (1862—1963), медные руды — А. Медведев (1881), каменную соль — Н. Д. Борисяк.

В изучении природных условий Донбасса важную роль сыграло общество испытателей природы, организованное в 1869 году при Харьковском университете, которое, согласно своему уставу, исследовало «органическую и неорганическую природу в связи с влияющими на нее внешними условиями».

Дата добавления: 2016-12-31; просмотров: 2982 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Читайте также:

Рекомендуемый контект:

Поиск на сайте:

© 2015-2021 lektsii.org – Контакты – Последнее добавление

Источник

13 ноября 2020 г.

Уголь представляет собой полезный минерал, используемый в качестве топлива, а также сырья для ряда отраслей промышленности.

Современная теория углеобразования называет в качестве источников возникновения угля, накопившиеся в болотах растения; а также битумные массы, излившиеся на поверхность Земли в результате происходивших тектонических процессов. Те и другие постепенно опускались вглубь земных недр, где под воздействием высокого давления и температуры, без доступа кислорода, они подвергались структурным изменениям. Предположительно, процесс происходил в девонский, каменноугольный и пермский периоды палеозойской эпохи, примерно 300-400 миллионов лет назад. Исходным материалом для формирования угольных пластов выступал торф.

Некоторым подтверждением данной теории является факт добычи трёх основных видов углей, извлекаемых из разно уровневых глубин земной коры и имеющих различные степени фаз углеобразования – углефикации:

  • Низшая. Бурый уголь. Полезное ископаемое, содержащее значительное количество летучих веществ и воды, а поэтому имеющий низкую теплоту сгорания 13-25 МДж/кг. Глубина залегания составляет 1 км.
  • Средняя. Каменный уголь. Наиболее распространённый среди углей вид энергетического топлива, обладающий теплотой сгорания 27 МДж/кг. По сравнению с бурым углём имеет более низкое содержание воды, и залегает на глубинах до 3 км.
  • Высшая. Антрацит. Содержит максимальное количество углерода, поэтому теплота сгорания располагается в пределах: 26,8 – 34,8 МДж/кг. Залежи этого полезного ископаемого размещены глубоко под землёй (до 5 км внутрь земной коры). Благодаря этому содержание воды в составе минерала не превышает 3%.

Добыча угля

Процесс угледобычи достаточно сложен в плане технологии и требует больших затрат для привлечения техники и ресурсов. Современная индустрия располагает тремя основными способами добычи этого полезного ископаемого:

  • Карьерным, посредством организации разреза.
  • Шахтным методом. С помощью строительства ряда подземных сооружений.
  • Гидравлическим. С использованием жидкостных струй, как в качестве разрушителей пластов, так и в качестве транспортирующего материала.

Шахтный способ

Один из наиболее старых и высокотехнологичных для настоящего времени методов добычи полезных ископаемых. При глубинном залегании угля (свыше 500 метров под землей) вскрышные работы потребуют колоссальных затрат. Поэтому наиболее рентабельным является сооружение шахты с последующей прокладкой горизонтальных проходов.

После организации технологического процесса: укрепления стен и прокладки рельсов, обеспечения вентиляции и удаления воды, запуска в работу проходческих врубовых и очистных комбайнов, начинается добыча угля и транспортировка его на поверхность.

Шахтный способ достаточно дорог и небезопасен, хотя и обеспечивает большие объёмы выработки высококачественного сырья, не нанося существенного экологического ущерба окружающей среде.

Карьерный способ

Способ, используемый в случаях неглубоко залегания пород (до 500 метров в глубину недр).

С помощью гусеничных или рельсовых драглайнов (кранов со стрелой и ковшом) производится первичное вскрытие грунта с последующей транспортировкой его в близлежащие отвалы. После чего уголь извлекается и отправляется на переработку и обогащение. Когда месторождение полностью осваивается, происходит обратный процесс возвращения пустой породы на место изъятия. Территория благоустраивается и озеленяется, чтобы в последующем гармонично вписаться в окружающий ландшафт.

Недостатком метода является низкое качество добываемых углей и наносимый природе значительный экологический ущерб.

Добыча угля

Переработка и обогащение угля

Так как ископаемые угли содержат в своём составе ряд минеральных примесей, а требования к качеству энергетического топлива резко возрастает, то возникает необходимость дополнительной очистки добытого полезного ископаемого. Это процесс носит название обогащения.

Переработка представляет собой ряд технологий, предназначенных для превращения обогащённого угля в высококачественное топливо. В её основе лежат методы:

  • Пиролиза или коксования, то есть высокотемпературного нагрева без доступа воздуха.
  • Полукоксования – низкотемпературного коксования.
  • Деструктивной гидрогенизации – процесса получения «синтетической нефти» под воздействием водорода при температуре в 400-5000C.
  • Газификации – перевода твёрдого угля в газ посредством высокотемпературного нагрева с присутствием продуктов разделения воздуха: водорода, кислорода, углекислого газа и водяного пара.
  • Плазмохимической переработки – перспективнейшего способа, позволяющего получать жидкое топливо и ряд особо ценных химических соединений в виде кремнийсодержащих веществ и ферросилиция.

Подготовка

Первичный этап обогащения, выполняемый на горно-обогатительных фабриках, целью которого является выявление компонентов, содержащих уголь и доведение их до нужного уровня крупности.

Происходит это при помощи:

  • Грохотов – устройств, содержащих в себе короба с ситами или решётки с отверстиями заранее заданных размеров.
  • Классификаторов – агрегатов разделения угля на фракции в жидкой среде, посредством всплытия мелких лёгких частиц и оседания более крупных и тяжёлых.
  • Дробилок – установок измельчения.

В результате чего получаются стандартные по уровню крупности виды угля:

  • размерами более 100 мм – плитный;
  • 50-100 мм – крупный;
  • 26-50 мм – орех;
  • 13-25 мм – мелкий;
  • 6-13 мм – семечко;
  • меньше 6 мм – штыб.

Уголь нестандартных размеров носит название рядового.

«Простое» обогащение

Метод включает в себя ручной отбор кусков нужного вида или размеров, а также отсеивание с помощью скольжения и падения с наклонной плоскости.

Флотация

Способ, основанный на всплытии в жидкой среде пены, образованной частицами, покрытыми жирными продуктами переработки углеводородов (реагентами) с прилипающими к ним воздушными пузырьками. Образовавшийся минерализованный пенный слой удаляют, очищают, высушивают и используют в качестве угольного концентрата.

Гравитационное обогащение

Данный вид обогащения использует различие физических свойств частиц, имеющих разнообразную плотность и геометрические размеры. Понятно, что столь неодинаковые в весе и габаритах куски породы будут приобретать различную скорость движения в жидкости или воздухе. В результате чего в первичный продукт разделяется на концентрат и отходы – миксты. Отходы могут быть отправлены на повторное обогащение или использованы в качестве низкокалорийного топлива.

Применение

В энергетике

Три четверти мировой добычи угля расходуется на энергетические цели. Половина данного направления использования этого вида топлива сгорает в топках котлов тепловых электростанций, существенная часть обеспечивает жилищно-коммунальные нужды, в меньшей степени уголь сжигают котельные отдельных районов и промышленных предприятий.

Ещё совсем недавно самое распространённое на Земле топливо, играло ведущую роль в мировой экономике. Сегодня позиция угля несколько потеснили природный газ и нефть. Хотя и сейчас 40% электроэнергии вырабатывается за счёт сжигания угля, а в Индии и Китае этот показатель доходит до 75%, в южных странах Африки – до 94%.

Применение угля

Основными недостатками использования данного вида топлива являются:

  • Огромный расход ресурса. Чтобы выработать 1000 МВт электроэнергии, требуется 9000 тонн угля. Фактически – это гигантский железнодорожный состав из 90 вагонов, ёмкостью по 100 тонн каждый!
  • Загрязнение воздуха серой и оксидом азота. В процессе сжигания угля выделяется к тому же метан и углекислый газ. Учитывая тот фактор, что в качестве энергетического топлива в значительной степени выступают низкосортные марки этого полезного ископаемого, проблема усугубляется.
  • Необходимость удаления и утилизации золы, что наталкивается на серьёзные технологические и финансовые проблемы.
  • Использование больших объёмов воды, которые в последующем необходимо тщательно очищать. Но даже в этом случае наносится существенный вред окружающей природной среде.

В строительстве

Строительная отрасль использует этот природный ресурс по нескольким направлениям.

Прежде всего, уголь находит применение в процессе производства строительных материалов: цемента, известняка, глинозёма. Кроме того, отходы переработки и сжигания этого минерала активно употребляются в качестве заполнителей при выполнении земляных работ, а также – для изготовления кровельных, облицовочных, стеновых материалов. Также имеет место использование этого материала в качестве гигроскопического средства, позволяющего нейтрализовать вредные запахи и нормализовать уровень влажности в помещениях.

В медицине

Медицинский аспект применения активированного угля основан на его свойствах – связывать и выводить из организма яды и вредные вещества, что является крайне необходимым при целом ряде заболеваний и отравлений.

В дополнение к этому можно отметить его фильтрующие свойства при очистке воды и воздуха.

Месторождение в России и мире

Десятка крупнейших мировых месторождений угля выглядит следующим образом:

  • Тунгусский бассейн с запасами в 2,299 трлн. тонн занимает в списке первое место. Россия. Иркутская область, Красноярский край, Республика Саха (Якутия).
  • Ленский бассейн площадью 750 тыс. км2 с запасами в 1,647 трлн. тонн располагается на втором месте. Россия. Центральноякутская низменность.
  • Канско-Ачинский бассейн с 638 млрд. тонн и протяжённостью в 800 км по Транссибу занимает в списке третье место. Россия. Красноярский край, Иркутская и Кемеровская области.
  • Кузбасс – 635 млрд. тонн. Россия. Кемеровская область, Алтайский край, Новосибирская область.
  • Иллинойский бассейн – 365 млрд. тонн. Площадь бассейна составляет 122 тыс. км2. США. Штаты Иллинойс, Кентукки, Индиана. 9 пластов, из которых 2 дают 90% продукции: «Харрисбург», «Херрин».
  • Рурский бассейн – 287 млрд. тонн, 6,2 тыс. км2. Германия. Один из старейших угольных районов мира, где добыча началась ещё в XIII веке.
  • Аппалачский бассейн – 284 млрд. тонн, 180 тыс. км2. США. Штаты: Алабама, Западная Виргиния, Кентукки, Мэриленд, Огайо, Пенсильвания.
  • Печорский бассейн – 265 млрд. тонн, 90 км2. Россия. Ненецкий АО и Республика Коми.
  • Таймырский бассейн – 217 млрд. тонн, 80 тыс. км2. Россия. Полуостров Таймыр.
  • Донбасс – 141 млрд. тонн, 60 тыс. км2. Украина, Россия, ДНР и ЛНР.

Всего в мире насчитывается 50 месторождений, ведущих активную угледобычу.

Запасы угля в России

Общие геологические запасы угля на территории Российской Федерации оцениваются в 4 трлн. тонн. Это одна треть мировых запасов. Однако значительная их часть располагается в районах вечной мерзлоты и недоступна к разработке.

Утверждённой в 2020 году программой развития угольной промышленности России, предусматривается увеличение добычи этого природного полезного ископаемого с 435 млн. тонн в 2018 году до 485 млн. тонн, а в дальнейшем – до 668 млн. тонн ежегодно.

Страны, добывающие уголь

Лидерами по объёмам добычи угля, согласно данным «Статистического обзора мировой энергетики», в 2019 году стали:

  • Китай – 3 846 млн. тонн.
  • Индия – 756,4 млн. тонн.
  • США – 639,8 млн. тонн.
  • Индонезия – 610,0 млн. тонн.
  • Австралия – 506,7 млн. тонн.
  • Россия – 440 млн. тонн.
  • ЮАР – 254,3 млн. тонн.
  • Германия – 133,9 млн. тонн.
  • Казахстан – 115,4 млн. тонн.
  • Польша – 112,4 млн. тонн.

Автор:
Юрий Флоринских
Все статьи этого автора

Источник