Как добывают уголь в шахтах: от забоя до состава

Добыча угля в шахте начинается с проходки горных выработок к угольному пласту, затем специальный комбайн или буровзрывные работы разрушают уголь в забое, откуда его конвейерами или вагонетками доставляют на поверхность. Глубина современных угольных шахт составляет от 300 до 1200 м, а протяжённость подземных выработок в крупных шахтах превышает сотни километров.

Как шахта устроена изнутри

Шахта — это разветвлённая система подземных выработок, связанных со стволами. Стволы бывают вертикальными и наклонными: вертикальные глубже и служат для подъёма угля и людей в клетях или скипах, наклонные удобнее там, где пласт неглубокий и можно пустить по уклону конвейерную ленту прямо на поверхность.

От ствола на горизонте пласта проходят горизонтальные выработки: штреки (вдоль пласта) и квершлаги (поперёк пласта). Штреки служат транспортными артериями и воздухопроводами. От штреков нарезают очистные блоки — участки, где непосредственно идёт добыча угля. Всё подземное пространство поддерживается крепью: металлическими арочными рамами, анкерными болтами или бетонной набрызг-крепью в зависимости от устойчивости пород.

Два главных метода добычи

Большинство российских угольных шахт применяет систему длинных очистных забоев. Вдоль пласта создают длинный (150–300 м) очистной забой, в котором работает механизированный комплекс: выемочный комбайн на гусеничном ходу режет уголь шнеками с резцами из твёрдого сплава, завальная цепная конвейерная установка (скребковый конвейер) транспортирует уголь вдоль забоя, а механизированная крепь из гидравлических секций удерживает кровлю над рабочей зоной. После прохода комбайна крепь подвигается, кровля за ней обрушается в выработанное пространство. Такая технология позволяет получать 2 000–10 000 тонн угля в сутки с одного очистного забоя.

Второй метод — камерно-столбовая система с буровзрывными работами — применяется при мощных пластах или неправильной форме залежи. Горные рабочие бурят шпуры в угольном массиве, закладывают взрывчатку, взрывают и потом грузят отбитый уголь погрузочными машинами. Производительность ниже, зато метод гибче и позволяет отрабатывать неправильные по форме участки.

Проветривание и безопасность

Главная опасность в угольной шахте — метан: газ постоянно выделяется из угольного пласта. При концентрации 5–15% в воздухе метан взрывоопасен. Поэтому вентиляция шахты критически важна: вентиляторные установки мощностью сотни киловатт непрерывно гонят свежий воздух по одним выработкам и выводят загазованный воздух по другим. Объём подаваемого воздуха в крупных шахтах достигает 1 000 кубометров в секунду.

Газовые датчики следят за концентрацией метана и автоматически отключают электрооборудование при превышении порога. На газоопасных шахтах применяют дегазацию: специальные скважины с откачкой метана из пласта до начала добычи. Извлечённый метан используют для выработки электроэнергии или отопления.

От забоя до железной дороги

Отбитый уголь с забойного конвейера поступает на штрековый конвейер, затем на главный конвейерный уклон или в скиповой ствол. Скип — это большая металлическая ёмкость объёмом 10–25 тонн, которую тросом поднимают по вертикальному стволу. На поверхности уголь выгружается в бункер. Дальше следует обогащение: на обогатительных фабриках уголь промывают, удаляя породу. Зольность рядового угля снижается с 30–40% до 8–12% в концентрате, что повышает его теплоту сгорания и цену. Готовый концентрат грузят в железнодорожные вагоны и отправляют на электростанции, металлургические комбинаты или на экспортные терминалы.

В России основные угольные бассейны: Кузбасс (Кемеровская область, около 60% добычи), Печорский бассейн (Республика Коми), Южно-Якутский бассейн. Суммарная добыча угля в стране составляет около 440 миллионов тонн в год.