Қазіргі таңдағы көмірдің жаңа әдістері мен қолдану бағыттары

КІРІСПЕ

Көмір 350 миллион жыл бұрын пайда болды. Ұзақ уақыт бойына өсімдіктің заттары тығыз сығылғаны соншалықты, жұмасақ қара - қоңыр жынысқа айналды. Көмірді басқа жыныстардың арасынан қабатталып жатқан жерінен табады. Оны терең шахталар мен туннелдерді бұрғылау арқылы немесе ашық әдіспен өндіру деп алатын, жер бетіне жақын жатқан көмір қабаттарын ашу арқылы өндіреді.

Көмір өсімдік қалдықтарынан түзілген жанғыш қатты шөгінді кен жынысы. Көмір құрамында әр түрлі мөлшерде минералдық қоспалар (50%-дан аспайды) бар, ол басқа шөгінді кен жыныстарының арасында қабаттар түрінде кездеседі.

Мақсаты: Қазіргі таңдағы көмірдің жаңа әдістері мен қолдану бағыттарын анықтау.

Міндеттері:

Көмірдің түрлерін және өндіру әдістерін анықтау, қолдану бағыттарын қарастыру;

Көмір өндірісінің жаңа өндіріс әдістері мен жаңа қолдану бағыттарын анықтау;

Оның экологияға әсерін жан-жақты қарастыру.

Өзектілігі: Көмір өнеркәсібі - еліміздегі пайдаланатын отынның 1/2 бөлігі - көмірдің үлесіне тиеді. Елдің халық шаруашылығындағы және минералдық-шикізат кешеніндегі базалық салалардың бірі. Ол энергетиканы, металлургияны, химия өндірісін, өнеркәсіптік және коммуналдық қазандықтарды, ауыл шаруашылығын, халықты отынмен қамтамасыз етеді, сондай-ақ қазба көмірді өндіру және өңдеу (байыту мен брикеттеу) шараларын да қамтиды. Көмірден түрлі әдістермен шаруашылықтың әр саласына қажетті 350-ден астам құнды заттар алынады. Көмір өндірісі отын энеркетикалық кешенінде, тіпті шаруашылықта маңызы өте зор, сондықтан осы курстық жұмысты зерттеу өзекті мәселелердің бірі болып табылады.

Зерттеу әдістері: жүйелеу, талдау

І. КӨМІР ТҮРЛЕРІ МЕН ОНЫҢ ӨНДІРІС ТӘСІЛДЕРІНЕ ЖАЛПЫ СИПАТТАМА

1. 1 Көмір түрлері мен оның қолдану бағыттары

Көмір - өсімдік қалдықтарынан түзілген жанғыш, қатты шөгінді кен жынысы. Көмір құрамында әр түрлі мөлшерде минералдық қоспалар (50%-дан аспайды) бар, ол басқа шөгінді кен жыныстарының арасында қабаттар түрінде кездеседі. Көмірдің басты технологиялық көрсеткіштері - ұшпа заттардың шығымы, біріккіштігі, күлділігі. Көмір - бағалы металлургиялық және химиялық өнеркәсіп шикізаты, отын ретінде кеңінен пайдаланылады; бітімі қабатты, түйіршікті, құрылымы біртекті және жолақты; түсі қоңырдан сұр қараға дейін, күңгірттен металл түске дейін жылтырайды. Көмір көп таралған пайдалы қазба [1] .

Химиялық құрамының, физикалық және технологиялық қасиеттерінің өзгешеліктеріне қарай көмір мынадай негізгі табиғи түрлерге ажыратылады: қоңыр көмір, таскөмір, антрацит. Көмірдің қасиеттері оның петрографиялық құрамына, көмірлену дәрежесіне және минералдық микроқұрауыштардың мөлшеріне байланысты болады. Көмірдің тығыздығы 0, 92 - 1, 7 г/см ³ аралығында, бұл көрсеткіштің мәні күлділік азайған сайын төмендейді; қаттылығы Моос шкаласы бойынша 1 - 3 аралығында. Органикалық массасының элементтік құрамы көміртектің басымдылығымен (қоңыр көмірде 65%, антрацитте 98%), оттек (тиісінше 30-дан 1%-ға дейін) және сутек (6-дан 1%-ға дейін) мөлшерімен сипатталады [2] .

Қоңыр көмір - пайдалы қазынды. Геологиялық жасы, құрамы, жанғыштығы жөнінен шымтезек пен тас көмір аралығынан орын алады. Шымтезектен тығыздығының жоғарылығымен, ал тас көмірден түрлі реңді қоңыр, қоңырқай түстерімен ажыратылады. Ауада ұсақ бөлшектерге үгілетін қоңыр көмір гумин қышқылды, су тартқыш және ылғалы мол келеді. Жанатын массасында көміртек 55 - 78%, сутек 4 - 6, 5%, оттек 15 - 30%, т. б. шайыр 5 - 20%, ұшпа заттар болады, 5400 - 7400 ккал/кг жылу бөле жанады.
Генетикалық белгілеріне қарай қоңыр көмір тығыз және борпылдақ (лигниттер) болып бөлінеді. Өнеркәсіптік жіктемеде табиғи ылғалдылығы бойынша қоңыр көмір 1Б, 2Б, 3Б сатыларына бөлінеді. Сыртқы белгілері бойынша қоңыр көмір жер сияқты қопсымалы және тығыз түрлерге ажыратылады. Сыну коэффициенті 1, 60 - 1, 72 аралығында, органикалық массасының меншікті салмағы 1, 34 - 1, 60. Спирт-бензол экстрактының өнімділігі 3 - 20%, бастапқы шайыр шығымы 5 - 20%. Гумин қышқылының мөлшері 60%-ға дейін ауытқиды, кейде одан да асады. Қоңыр көмңрдің адсорбция шамасы жоғары және газ сыйымдылығы мол. Қоңыр көмір генетикалық топтарға, кластарға және петрограф типтерге бөлінеді. қазба көмірлердің көмірлену дәрежесі тұрғысынан жүйеленген тізбегінің ең бастапқы, яғни шымтезек пен тас көмір аралығындағы мүшесі; көмірлену дәрежесі нөлге тең, алайда шымтезектерден біршама каттылығымен ерекшеленеді; қоңыр немесе қоңырқай реңді қара түстерге боялған. Көмірлердің халықаралық жүйесіне сәйкес, Қоңыр көмір мен тас көмірдің аралығындағы шекара оның ылғалды күлсіз массасының жану жылуы 5700 ккал/кг шамасында болуына сәйкес келеді деп есептеледі; Қоңыр көмірлердің орташа жану жылуы 6500-7200 ккал/кг қоңыр көмір әр түрлі геологиялық кезеңдерде қалыптасқан. Қазақстан аумағында негізінен юра кезеңінің қоңыр көмір алаптары мен кен орындары (Майкөбен, Торғай, Қарағанды, Ленгер, Боралдай, т. б. ) көп [3] .

Тас көмір көбінесе күн консервісі деп атайды. Күн байырғы өз энергиясын берді. Өсімдіктер осы энергияның көмегімен қарапайым заттардан: ауадан, көмірқышқыл газынан және минералдық тұздардан күрделі заттарды-өзінің тірі денесін құрды. Жүздеген миллион жылдар бойы тас көмір жер қойнауында жатты. Сөйтіп отқа жаңа отырып, қазір ғана ол бізге өзінің бағы замандарда өсімдіктер арқылы қорланған энергиясын жылу түрінде береді. Тас көмір-тамаша отын. Ол ағаш отынға қарағанда әлдеқайда көп жылу бөледі. Сонымен қатар көмір отын ғана емес, ғажап химиялық шикізат та болып табылады. Одан көптеген қажетті өнімдер, соның ішінде полимерлер мен дәрі-дәрмектер алынады.

Тас көмір -- көмірлену дәрежесі орташа болатын қазба көмір. Түсі қара, қара сұр, құрамдас бөліктеріндегі тығыздығы ең жоғарғысы инертинит 1, 48 - 1, 5 г/см3, ал ең төмені липтинит 1, 12 - 1, 18 г/см3.

Тас көмірдің петрографиялық құрамы макротиптер немесе литотиптер (жылтыр - кларен, жартылай жылтыр - дюрен-кларен, жартылай күңгірт - кларен-дюрен, күңгірт - дюрен және витрен) мен олардың басқа түрөзгерістерінен тұрады. Тас көмірдің органикалық бөлігіне кіретін элементтер: көміртек 75 - 97 ^o С, сутек 1, 5 - 5, 5 ^o С, оттек 2 - 18 ^o С, азот 0, 3 - 3 ^o С аралығында, олардан басқа зиянды қоспа саналатын күкірт пен фосфор және кейбір сирек элементтер болады. Қазба көмір құрамында битумдар, гумин қышқылдары, фульвоқышқылдары және қалдық көмір кездеседі [4] .

Тас көмірді техникалық талдау нәтижесінде оның пайдалану үшін қажетті физика-механикалық қасиеттері: күлділігі, ылғалдылығы, күкірт пен фосфор мөлшері, ұшқыш заттар шығымы, қызу бөлгіштігі, т. б. анықталады. Тас Көмірді қолдану ауқымы әр алуан. Ол тұрмыстық, энергетикалық отын, металлургия және химиялық өнеркәсіп үшін шикізат ретінде (қ. Кокс, Кокс химиясы көмірөнеркәсібі), сондай-ақ одан сирек және шашыраңқы элементтерді алу үшін пайдаланады. Тас көмірдің Қазақстандағы қоры 71, 6 млрд. т-ға тең, оның ішінде кокстелетіні 17%-ды құрайды [5] .

Антрацит - көмірленудің ең жоғарғы дәрежесіне жеткен көмір. Сыртқы белгілері: түсі қара сұр немесе сұр қара, металдай жылтыр, құрылымы әр түрлі, қолға жұқпайды. Эндогенді жіктер мен сызаттарының арасы 2 - 20 мм, кейде 80 мм болып келеді. Меншікті салмағы 1, 37 - 1, 68 г/см3, органикалық массасының меншікті салмағы 1, 5 - 1, 8 г/см3, ылғалдылығы 1 - 3%, газ бөлінуі 2 - 4%. Химиялық құрамында 94 - 97% көміртек; 1 - 3%-дай сутек пен оттек; 1 - 2%-дай күкірт пен азот бар. Жылу қуаты 8, 1 - 8, 2 мың ккал/кг, кокстегенде түйіршіктері бірікпейді. Антрацит жақсы электр өткізгіш, өздігінен тұтанбайды, қасиетін өзгертпейді, ұзақ уақыт сақталады. Каротаж диаграммаларында антрацит қабаттары электр өткізгіштігімен ерекшеленеді. Антрацит домна пештерінде пайдаланылады, жіксіз таза кесектерінен ток өткізгіш электрод жасайды [6, 7] .

1-кесте. 2009 жылы дәлелденген көмір қорлары, млн тонна

1. 2 Өндіру әдістері

Көмір өнеркәсібі - елдің халық шаруашылығында және минералдық - шикізат кешенінде базалық салалардың бірі. Ол энергетиканы, металлургияны, химия өндірісін, өнеркәсіптік және коммуналдық қазандықтарды, ауыл шаруашылығын, халықты отынмен қамтамасыз етеді, сондай-ақ қазба көмірді өндіру және өңдеу (байыту мен брикеттеу) шараларын да қамтиды. Көмірден түрлі әдістермен шаруашылықтың әр саласына қажетті 350-ден астам құнды заттар алынады. 2-кестеде қазіргі таңдағы аса ірі көмір өндіруші елдер топтамасы беріліп, олардың дүниежүзі бойынша үлесі және барланған қоры берілген.

2-кесте. Аса ірі көмір өндіруші елдер топтамасы

Біздің және әлемдегі көптеген елдердің басты экономика салаларына көмір өнеркәсібі үлкен рөл атқарады.

Көмір кені - көмір қоры өндірістік пайдалануға жарамды әрі тиімді дәрежеде шоғырланған кен орны. Алаптар көмірлі аудандар телімдер мен шахта өрістеріне жіктеледі. Іргетас жағдайында түзілген алаптарда (мысалы, Мәскеу қоңыр көмір алабы) көмір қабаттарынның саны 1-7, ол бөктерлік және шикі ойпаңдардағы алаптарда (мыс Доценк көмір алабы, Қарағанды көмір алабы) ондап, жүздеп есептеледі. Көмір қабаттарының қалыңдығы бірнеше см-ден ондаған м-ге дейін әдетте, 1-2 шамасында болады. Көмір қабаттары горизонталь немесе сәл еңіс болса, оларды 1-топқа (Мәскеу, Иркутск, Майкүбі, т. б. көмір кеңдері) : қарапайым қатпарлы құрылымдарын 2-топқа (Донбасс, Қарағандының Промышленная телімі), көмір қабатының құрылымы күрделі қатпарлы әрі шытынан жарылған болса, олар 3-топқа жатқызылады. Көмір қабаттарының қалдығына қарай. Көмір кеңдері тұрақты және тұрақсыз болып бөлінеді. Барлау дәрежесіне қарай көмір кеңдері қорлары А, В, С және С ² категорияларына бөлінеді. Көмірді өндіру - ашық жерлерден табылған кен орында шахталардан көмірді шығару болып табылады. Дұрыс ұйымдастырылған көмір өндіру тек ел экономикасына ғана әсерін тигізіп қана қоймай, қоршаған ортаны қорғауға және жер астын дұрыс пайдалана алуға мүмкіндік береді.

Көмір өндірісінің әртүрлі әдістері бар, олар көмірдің қаншалықты тереңдікте жатқанына қатысты болады. Егер, көмір пласты жүз метрге дейін болса, онда ашық әдіспен (карьерлі), егер керісінше терең жатқан болса жабық әдіспен (шахталы) өндіріледі. Қазіргі таңда ашық әдіспен көмірді өндіру 65% үлесін алып отыр.

Көмірді ашық әдіспен өндірген кезде бастапқыда үстінгі қабатын жойып, бұрғылық жарылыс уатымы жүреді. Уатымнан кейін вагондар мен автотехникалардың көмегімен өндіру орындарынан көмірді алып кетіп отырады. Үстінгі қабатын жою барысында үстінгі қабат жыныстарының құрамы мен көлеміне қатысты болады, егер қабаты аса қалың болмаса, бульдозер көмегімен жерді қазып алады. ал егер, керісінше қабаты қалың болса, роторлы экскаваторлар, күректер және драглайндар қолданылады.

Көмірді ашық әдіспен өндіру технологиясының әдістемесі үлкен ерекшеліктерге ие. Көмірді ашық әдіспен өндірген кезде қоршаған ортаға үлкен әсерін тигізуі мүмкін, сондықтан әрбір жынысты өндіргенде оның дұрыс жобалануы және қатты қадағалануы, үрдісті дұрыс басқару керек.

Көмірді өндірудің ашық әдісін қарастырған кезде, ол үшін үш тәсіл қолданылады: бірожаулы экскаватор және жүк автомобилі; драглайнтар; көпожаулы роторлы экскаваторлар және ұнтақтаушы (бұл өндірудің ашық әдісін қолдануының сирек түрі) . Бірожаулы экскаваторлар және жүк автомобильдері, драглайнтар, көпожаулы роторлы экскаваторлар да кеңінен қолданылады.

Көмірді ашық әдіспен өндірудің ерекшелігі арнайы қондырғылардың және әдістемелердің қолданылуы, үлкен территорияларды қамту мүмкіндігі болып табылады.

Ашық көмір өндірісінің жұмыстарының кезеңдері. Бірінші кезең болашақ карьер түсетін жерді тазарту ( түрлі құрылыстан, ағаш - орманнан, т. б. ) ; суын ағызу (құрғату жұмыстары ) және су баспайтын бөгет салу ; карьер түсетін жердің құнарлы топырағын жинау ; кен сілемі үстінде жатқан бос тау жыныстарынан үйінді салу (сыртқы және ішкі үйінді жасау) ; аршылған көмірді қазып алу ; бүлінген жер бетін қалпына келтіру және үйінді беткейлерін (қиябет) өсімдік шығатындай күйге келтіру, яғни техникалық өңдеу немесе қазаншұңқырларды толтырып тегістеу.

Ашық кен қазу тәсілімен жер бетіне таяу жатқан қатты кен байлықтың барлық түрі қазылады. Жерасты кен қазу тәсілімен салыстырғанда ашық кен қазу жұмысында қауіпсіздік және еңбектің санитарлық - гигиеналық талабы қатаң; қуатты қондырғылар мен механизмдер қолданылғандықтан еңбек өнімділігі өте жоғары, әрә өндірілетін өнімнің өзіндік құны төмен; еңбекті ұйымдастыру да, жұмыс жүргізу де күрделі емес; кен түріне қарай бөлектеп, қалдырмай алу мүмкіндігі мол; қуаттылығы деңгейлес шахтаны салып іске қосу мерзімі және оған жұмсалатын күрделі қаржының меншікті шамасы жағынан да карьер қуатын тез игеріп, өсіре беру мүмкіншілігі мол.

Дегенмен ашық кен қазу тәсілінің осындай артықшылышғымен қатар елеулі кемшіліктер де бар. Ашық кен қазу тәсілін ауа райы қытымыр аймақта қолдану онша тимді емес. Әсіресе, қыс кезінде қалың түсетін қар еңбек өнімділігін күрт төмендетіп жібереді. Ашық кен қазу жұмыстарының пәрменділігіне кедергі келтіретін екінші жағдай - кеннің жату тереңдігі . Егер кен сілемі тереңде жатса, әрі оның жату бұрышы күрт, қуаты шамалы болса, онда алынатын кен көлемінен қазылатын бос тау жынысының көлемі әлденеше есе өсіп кетеді. Ашық кен қазудың ендігі бір бісты кемшілігі - карьер салынатын жерде құнарлы топырақты немесе басқа табиғи байлықтарды бүлдіріп жарамсыз күйге ұшырататындығы . Бұған қоса, аттыру жұмыстарының зиянды газдары, карьерден шығарылатын бос тау жынысының шаң - тозаңдары және әр түрлі өндірістік үдерістер кезінде бөлінетін зиянды қалдықтар (ауыр жүк машиналары маторынан шығатын және аттырудан бөлінетін түрлі улы газдар, тозаңдар) қоршаған ортаны ластайды. Бұзылған жер бетін қалпына келтіру, яғни техникалық және биологиялық өңдеу, сонай - ақ бөлінетін зиянды газдар және тозаңдармен күрсетің пәрменділігін арттыру қосымша қаржы жұмсаумен ғана шектелмейді, бұған қоса ғылыми техникалық зертеу жұмыстарын жүргізуді қажет етеді.

Ашық кен қазу негізінен екі жұмыс түрінен тұрады.

1. Біріншісі - кен сілемінің үстінде жатқан бос тау жыныстарын алып, оған жол ашу, яғни аршу,
2. екіншісі - ашылған кен сілемін қазу.

Көмір карьері көмірді ашық әдіспен өндірудің тау өнеркәсібі.

Карьер (французша carrіere - тас алынатын шұңқыр) - кен байлықтарын ашық кен өндіру әдісімен алу кезінде пайда болатын тау-кен қазбаларының жиынтығы; кен байлықтарын ашық әдіспен өндіретін тау-кен кәсіпорны. Көмір өндірісінде карьер көмір қимасы деп аталады.

Ауданы бірнеше км², тереңдігі 300 - 400 м-ге жететін, қабырғалары көлбей сатыланған өте үлкен шұңқыр түрінде қазылған.

Кен қалыңдығы 10 - 20 м-лік қабаттармен сатылап қазылып алынды.

Қазіргі карьерлерде жұмыс өнімділігі жоғары машиналар мен механизмдер жұмыс істейді. Қопару ұңғыларын бұрғылау үшін бұрғылау қондырғылары қолданылады. Аршу, өндіру жұмыстарында кентас, бос жыныстарды тасымалдау үшін жүк көтергіштігі 100 - 300 т карьерлік автокөліктер пайдаланылады. Сондай-ақ, электрлендіру, желдету, судан құрғату жұмыстары жүргізіледі. Қазақстанда аса ірі Қоңырат, Соколов-Сарыбай кен орындарында, Екібастұзда (мысалы, “Богатырь” көмір қимасы) көптеген карьерлер бар.

Көмірді өндірудің жабық әдісі терең жатқан жыныстарды өндіру үшін қолданылады, ол шахталар арқылы жүзеге асады. Мысалы Ресейде ең терең шахталар 1200 метрге дейін жетіп отыр.

Көмір қорлары бар орындарда тұтынушылық мәні жоғары георесурстар кездеседі. Оларға құрылыс индустриясының шикізаттары, жерасты сулары, көмір пластары, метан, сирек кездесетін, соның ішінде бағалы элементтер мен оның қосылыстары жатады. Мысалы кейбір көмір германиймен байытылған.

Жабық әдіспен көмірді өндірген кезде жер бетінде террикон деп аталатын қалдықтар шығарылады.

Террикон ( фр. terri - тау жыпыстарының үйіндісі, conique - конусты ) - шахта немесе кеніш оқпаны жапындағы жер бетіндегі бос тау жыпыстарының конус тәріздес үйіндісі. Террикон көлемі бірнеше ондаған миллион м3-ге, биіктігі 100 м және одан жоғары, аумағы ондаған гектрарға жетеді. Әдетте, террикон ұлы жыныстардан тұрады. Террикон төбесінің басына тау жыныстары рельс жолы бойымен, скиптермен немесе аудармалы вагоншалармен жеткізіледі (1-сурет) [8] .

1-сурет. Қимадағы (разрез) көмір шахтасы: 1 - штректар; 2 - көмір пластары; 3 - беткей; 4 - жүрістер; 5 - шахта үстіндегі ғимараттар; 6 - әкімшілік-тұрмыстық комбинат; 7 - склад; 8 - көмір қоймасы; 9 - террикондар.

ІІ. КӨМІР ӨНДІРІСІНІҢ ЖАҢА ТӘСІЛДЕРІ. ЭКОЛОГИЯЛЫҚ МАҢЫЗЫ

2. 1 Көмір өндірісінің жаңа әдістері

Көмір өндірудің гидрогравликалық әдісі - бұл жер астындағы көмірді сұйық сорғалау арқылы көмірді өндіру әдісі. Сұйықтықтар ретінде, әдетте жерасты суларын жиірек қолданылады.

Қирату аспабы ретінде тазарту және ұңғымалық комбайндардың орынына сорғалауды қолдану үлкен қызығушылық тудырады. Жоғарғы жылдамдықты сорғылаудың үздіксіз және импульсті әрекетінен техника мен технологиясының тұрақты өсуі байқалады.

ТМД және шет елдердің осы әдісті қолданылуларына сүйенетіп болсақ, жоғары жылдамдықты сұйық сорғылауды пайдалану тиімді екендігін аңғартады. Осы әдіспен Кузнецк, Донецк және 150 млн. тонна көмір өндірілген. Бүгінде бұл әдіске арналған 9 гидрошахталар құрылған.

Қазіргі таңда гидравликалық өндіру жеке дара технологиялық бағыт ретінде анықталды. Ол өзінің технологиялардың аз қолданылуымен, жоғарғы еңбек өндірісімен, төменгі өзіндік құнымен, еңбектің жақсылануымен, тазарту және даярлайтын забойларда тау жұмыстарды жүргiзудiң қауiпсiздiгi байқалады.

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс