CC BY
34
7. Шувалов Ю.В., Ильченкова С.А., Гас- горных пород / Горный информа-ционно-
паръян H.A., Булъбашев А.П. Снижение пылеоб- аналитический бюллетень, М., 2004, № 10.
разования и переноса пыли при разрушении
— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------
Шувалов Ю.В. - профессор, доктор технических наук, заслуженный деятель науки РФ, Ильченкова С.А. - аспирантка,
Гаспаръян H.A. - студент,
Смирнов Ю.В. - студент,
Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет), Булъбашев А.П. - кандидат технический наук, директор Афанасьевского карьера.
--------------------------------- © А.Е. Воробьев, А.В. Мозолькова,
2005
УДК 662.73.002.2
А.Е. Воробьев, A.B. Мозолькова
РЕСУРСОВОСПРОИЗВОДЯЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Семинар № 7
растать [1, 2].
В общем балансе мировых запасов угля Россия занимает первое место (рис. 1) [1]. Однако значительная часть разведанных месторождений России представлена бурыми и каменными углями низкого качества, что затрудняет их эффективное использование для технологических и энергетических целей, а также увеличивает объем и токсичность выбросов при их сжигании, существенно снижает конкурентоспособность российских углей на международном рынке, уменьшает их рыночную стоимость.
Низкокачественные угли перед использованием обычно обогащают. Наиболее распространенными методами обогащения углей являются гравитаци-
Согласно имеющимся прогнозам уголь сохранит свою роль основного энергоресурса и в дальнейшем, а его добыча в обозримом будущем будет воз-
онные методы и флотация. При обогащении из углей удаляются сера, минеральные примеси и фосфор. Обогащение с одной стороны несколько улучшает качество углей, а с другой - резко увеличивает их себестоимость.
Если уголь низкого качества и залегает в сложных геологических условиях, то его добыча может быть убыточной. Примером такой ситуации служит Подмосковный буроугольный бассейн. Он располагается в Центральном экономическом районе РФ и удовлетворяет собственные потребности района в угле лишь на 40%, остальной уголь доставляется преимущественно из Кузбасса, а также Донбасса, Канско-Ачинского и Печерского бассейнов. Хотя угольные запасы Подмосковного буроугольного бассейна позволяют удвоить существующий на данный момент объем добычи угля, однако, на практике происходит не рост добычи угля, а наоборот, снижение в связи с ее убыточностью в рассматриваемом бассейне, месторождения которого характеризуются в основном сложными геологическими условиями и низким качеством угля (таблица) [3].
Таким образом, актуальным вопросом является совершенствование технологии недропользования в направлении создания условий для эффективного вовлечения в разработку месторождений низкокачественных углей
Традиционно совершенствование технологий добычи полезных ископаемых шло экстенсивным путем, в угледобывающей промышленности звено «кайло - «корзина» сменилось первоначально на «отбойный молоток - вагонетка», затем на «комбайн - транспортер», однако сущность технологии остается прежней. Совершенствование угледобычи в этом направлении приводит к созданию технологий малоэффективных для месторождений углей низкого качества со сложными геологическими условиями.
Следовательно, перед выемкой нужно улучшать качество ископаемого угля, таким образом, чтобы повысить его теплотворную способность и улучшить технологические свойства. Такие методы воздействия на полезное ископаемое рассматриваются в рамках ресурсовоспроизводящих технологий [4, 6]. Концепция воспроизводства минеральных ресурсов из отходов горного и обогатительного производства, также бедных и убогих или забалансовых руд и углеводородов как на дневной поверхности так и в недрах литосферы является относительно новым направлением в горных науках (под «ресурсовоспроизводством» в данном случае понимается искусственное образование полезного.
Рис. 1. Распределение мировых угольных запасов
ископаемого или повышение его качества). Основной идеей ресурсовоспро-изводства, является не количественное получение новых элементов, а перераспределение уже имеющихся в данном ми-
неральном объекте и улучшение исходных свойств и форм нахождения минерального сырья.
Концепция ресурсовоспроизводства базируется на следующих основных принципах:
1. Предварительная и целенаправленная геохимическая подготовка месторождений полезных ископаемых к последующему освоению еще на стадии геологоразведки.
2. Обеспечение техногенного геохимического воспроизводства минеральных ресурсов.
3. Контролируемое изменение состояния сбрасываемых минеральных отходов добычи и переработки, адаптированное к геохимическим особен-ностям ландшафта, расположения и функционирования горного предприятия.
В рамках этой концепции разработаны технологии формирования техногенных месторождений руд и углеводородов. Сущность этих технологий заключается:
1. В избирательном растворении одного или нескольких компонентов из горной породы, их переносом и локализацией в ограниченном объеме под действием геохимических барьеров.
2. Улучшении природных свойств минерального объекта, за счет воздействия на него различных факторов, интенсифицирующих процесс образования полезного ископаемого.
Особенность ресурсовоспроизводящих технологий является возможность воздействия на горную породу в течение нескольких лет или даже десятилетий, что недостижимо при обогащении полезных ископаемых по любой из известных технологий в условиях обогатительной фабрики. С другой стороны, длительность процесса обуславливает использование в ресурсовоспроизводящих технологиях в основном природных источников энергии (горное давление, внутрипластовая энергия, температура недр, электрический ток, радиоактивность и т.п.).
Для улучшения свойств угля необходимо удалить из него технологически вредные примеси и увеличить степень ме-
Рис. 2. Схема формирования техногенного угольного месторождения в массиве радиоактивных пород
таморфизма. Поэтому ресурсовоспроизводящие технологии будут принципиально отличаться в зависимости от того, какую из этих целей они преследуют.
Для повышения степени метаморфизма угля нужно создать в угольном массиве условия для интенсификации процесса уг-лефикации, то есть повысить температуру и давление. Источниками энергии для такого воздействия могут быть: горное давление, внутрипластовая энергия, температура недр, электрический ток, радиоактивность, экзотермические химические (в частности биохимические) реакции, а также реакции с выделением газообразных продуктов.
Примером такой обработки является способ формирования техногенных угольных месторождений в отвалах радиоактивных пород (рис. 2) [5]. Для формирования техногенного месторождения на спланированной площадке устраивается про-тивофильтрационный экран 1, затем формируется слой 2 из радиоактивных пород (например, из приконтактовых зон уранового месторождения) с оставлением ниш. Ниши заполняются низкокачественным углем 3, а боковые и верхнюю поверхность отвала покрывают защитными экранами 4. На поверхность наносят слой грунта 5 и производят биологическую рекультивацию. При таком хранении под воздействием ионизирующего излучения интенсифицируются процессы углефи-кации, приводящие к повышению степени метаморфизма угля. Затем производят разработку отвального массива и отгружают обработанный уголь потребителю.
Для удаления из угля вредных примесей (зола, сера, фосфор и др.) можно применять различные методы, разработанные в рамках скважинной геотехнологии [7]. Однако, в отличие от рудного массива, где
целью воздействия является извлечение из вмещающих пород полезного компонента (например, и или Аи), концентрация его в ограниченном объеме и извлечение на поверхность, целью обработки угольного месторождения является очистка от примесей угля, который с точки зрения скважинной геотехнологии является вмещающей породой.
В обобщенном виде технологии удаления примесей заключаются в обеспечении предварительной дегазации угольного
1. Малышев Ю.Н. Уголь и альтернативная экологически чистая энергетика. Общеэкономические аспекты. - М.: изд. Академии Горных Наук, 2000. - 96 с.
2. Крапивин И.П., Куриное Ю.С. Уголь, сегодня, завтра (технология, экология, экономика). - М.: «Издательский дом «НОВЫЙ ВЕК», 2001. -216 с.
3. Угольная база России. Том I. - М.: ЗАО «Геоинформарк». 2000.
4. Воробьев А.Е. Ресурсовоспроизводящие технологии горных отраслей. - М.: МГГУ, 2001, -150 с.
пласта через пробуренные с поверхности скважины, затем, через эти же скважины в пласт закачиваются специальные растворы, обеспечивающие выщелачивание технологически вредных примесей.
При этом малометаморфизованный, влажный уголь с высоким содержанием золы является более благоприятным объектом для обработки выщелачивающими растворами, потому что имеет более высокую пористость и лучше смачивается водой, чем высококачественный уголь.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
5. Воробьев А.Е., Чекушина Т.В. Способ складирования горных пород. Пат.5000205/03.
6. Воробьев А.Е., Балыхин Г.А., Гладуш А.Д. Техногенное воспроизводство углеводородного сырья в литосфере: факторы, механизмы и перспективы. - М.: «Учеба», 2003, - 417 с.
7. Воробьев А.Е. Геотехнология: нетрадиционные методы недропользования// В кн.: Геотехнология (нетрадиционные способы освоения месторождении полезных ископаемых). - М.: РУДН, 2003. С. 3-4.
— Коротко об авторах
Воробьев А.Е., Мозолькова A.B. - Российский университет дружбы народов.
-------------------------------------- © Н.А. Никифорова, 2005
УДК 622.8.807 H.A. Никифорова
К ВОПРОСУ О ДИНАМИКЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА ЦЕНТРАЛЬНОГО РАЙОНА г. ЧИТЫ
Семинар № 7
~П озникающие в городе Чита экологические проблемы и экологическая обстановка в целом обусловлены местными природными условиями и харак-
тером воздействия на них промышленности, транспорта, коммунального хозяйства, определяемого спецификой размещения предприятий как в городе, так и в об-
Характеристика угольных пластов Подмосковного буроуголъного бассейна и качество угля по промышленным пластам
Месторо^де ние Мощность Строение А* С1“ Н1“ 0,г
Угленосных отложений Рабочих пластов
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Вадинское 2 - 84 1,9 - 3,19 Преимущест венно сложное 9,3 - 39 9,3 - 39 29,9 - 60,6 59,1 - 69 4,4 - 6,1 5,2 4,68 27,14 11,4
40 2,05 30,8 30,8 48,1 64,1
Сафоновское 0 -15 4 - 5 0,2 - 5,45 2,0 Простое 4 - 25 12 14 - 43 28 40 - 58 45 63 - 65 64 4 - 5 О + N 0 - 30 1 - 6 3 - -
Дорогобужс- кое 40 - 45 0,9 - 3,75 1,52 Сложное - 14 - 45 35 36 - 65 50 68,9 5,7 О + N 25,3 0,7 - 7 2 - 3 27,1 16,7
Чипляевское 2-40 2 - 6,35 2,05 Сложное 9,3 32,7-34,1 51,2-56,5 63,8-65,3 5,6-5,5 - 2,4-3,3 29,1 17,3
Шлиповское 30 - 45 30 - 35 1,1 - 4,7 1,5 Преимущест венно простое 2,8 - 25 8,6 13 - 45 33,7 46 - 63,7 52,9 58,7 - 69,8 67,2 3,9 - 7,2 5,9 О+№Б 14 -19,4 16,8 0,6 - 4,4 2,2 26,4 15,9
Воротынское 20-25 1,7 - 6,9 Сложное 23,3 - 46 17,1 - 45 39,5 - 62 59,5 - 72,6 4,9 - 5,9 О+№Б 13,4 -19 16,7 3,1 27,7 10,6
1,86 32,9 35,5 50,8 65,6 5,5
Северо- Агеевское 6,6 -11,5 8,7 0,9 - 6,4 2,0 В основном простое 5 -14 9,5 33 - 38 36 25 - 36,8 32 58,9 - 74,5 67,1 4,7 - 6,2 5,5 О+№Б 13,4 - 22,6 18,6 1 - 2,9 2 26,3 9,42
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Деевское 8,0 - 40 1,7 - 2,2 Преимущест венно сложное 10,2 - 31,3 17,1 - 41,9 43,1 - 52,2 40 40 1 «о ся 2,2 - 4,1 3,7 О+Ы+Б 10,4-18,8 16,8 1,8 - 8,7 2,3 - 2,8 27,8 20,0
17 - 25 1,95 25 - 32 25 - 32 46 - 48 50,5
Рюриковское 15 - 50 1,1 - 3,4 Простое
17 - 20 2,0
Никулинское 10-42 1,1 - 3,95 1,96 Преимущест венно сложное
Варфоло- меевское 20-25 1,2 - 4,0 1,67 Преимущест венно сложное 20,5 -38,4 31,8 18 - 45 31,9 - 77,4 48,4 -62,5 3,6 - 4,9 О+Ы+Б 15,9 -19 18 1,1 -10,5 28,8 12,2
30,8 47 - 52 55,8 4,3 4,5
Бельцевское 0,15 - 31,1 8 -12 1,1 - 4,05 2,32 Преимущест венно простое 22,2-39,9 34,2 20,5-45 35,6 - - - 0,6 - 9,5 2,9 28,3 11,1
Казначеевс- кое 18-22 1,1 - 6,0 - 22,4-41,1 15,4-43,1 43,9-53 71,2 5,4 - 1 -11,4 28,1 12,2
1,95 35,4 24,6 45-48 3,52
Веригинское 0 - 45 15 - 20 1,1 - 3,5 1,62 - 22,2-39 32,7 22,5-45 35,8 41,8-57,7 42,3 52,8-71,5 67,4 4,8-7,8 5,8 - 1,5 - 6,1 3,3 28,8 10,0
