Добыча горючих полезных ископаемых: Виды и методы

Полезные ископаемые - это минеральные образования земной коры, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства. Скопления полезных ископаемых образуют месторождения, а при больших площадях распространения - районы, провинции и бассейны. Рудное поле представляет собой группу месторождений, объединяемых общностью происхождения и единством геологической структуры. Месторождение представляет собой участок земной коры, из которого технологически возможно и экономически выгодно извлечение полезного компонента.

В Российской Федерации добывается более 60 видов полезных ископаемых. Россия уверенно сохраняет позиции одного из мировых лидеров по ресурсам, запасам, добыче полезных ископаемых и производству минерально-сырьевой продукции, востребованной как внутри страны, так и на мировом рынке. Россия также входит в число ведущих мировых производителей сырой нефти, природного газа, угля, железных руд, меди, никеля, кобальта, алюминия, золота, платиноидов, алмазов и ряда других видов продукции, получаемой из минерального сырья.

Количество минерального сырья в недрах называется его запасами. Качество минерального сырья, идущего на переработку, определяется содержанием в нем ценных компонентов. Для промышленной оценки некоторых видов полезных ископаемых, кроме того, имеет значение наличие в них вредных компонентов, затрудняющих переработку и использование руд.

Минеральное сырье используется для нужд промышленности как непосредственно - без предварительной переработки, так и для извлечения из него ценных, необходимых для народного хозяйства, природных химических соединений или элементов. Руда представляет собой минеральный агрегат, в котором содержится ценного компонента (или компонентов) достаточно для промышленного извлечения. Таким образом, не всякое природное скопление минерального сырья является месторождением полезного ископаемого. К ним относятся только такие, которые при минимально допустимом для промышленного извлечения количестве этого сырья характеризуются и соответствующим качеством руды.

С учетом возможности практического использования в народном хозяйстве запасы полезных ископаемых делятся на балансовые и забалансовые, которые соответственно отвечают или не отвечают требованиям промышленности по качеству и количеству П. и. Балансовые запасы - это запасы, извлечение которых на момент оценки согласно технико-экономическим расчётам не обеспечивает экономически приемлемую эффективность их разработки в условиях конкурентного рынка из-за низких технико-экономических показателей, но освоение которых становится экономически возможным при осуществлении со стороны государства специальной поддержки недропользователя в виде налоговых льгот, субсидий и т. п. Забалансовые запасы - это запасы, извлечение которых на момент оценки нерентабельно. Оценка балансовой принадлежности запасов полезных ископаемых производится на основании специальных технико-экономических обоснований, подтверждённых государственной экспертизой.

Полезные ископаемые делятся на металлические, неметаллические (горнохимические и строительные) и горючие.

Горючие полезные ископаемые включают:

• Газы природные горючие.
• Каменный уголь и бурый уголь.
• Торф.
• Горючие сланцы.

К газообразным относятся горючие газы углеводородного состава и негорючие инертные газы, такие как гелий, неон, аргон, криптон и др. К жидким - нефть и подземные воды.

По происхождению полезные ископаемые делятся на магматогенные, метаморфогенные и экзогенные. Экзогенные П. и. имеют более дробное деление. Природной основой при образовании П. и. являются магма, коровые (или гранитные) магмы и осадочный чехол.

Скопления П. и. образуют собой месторождения. Месторождения могут быть открытыми или к закрытым (слепым), если полностью находятся в недрах. Месторождение называется промышленным, если его эксплуатация экономически целесообразна. Месторождения, которые не отвечают этому требованию, относятся к непромышленным. При изменении экономических условий непромышленные месторождения могут стать промышленными.

Виды горючих полезных ископаемых

Ископаемое топливо - углеводородсодержащий материал, образующийся естественным образом в земной коре из останков погибших растений и животных и используемое человечеством как источник энергии. Так как на образование горючих полезных ископаемых требуются десятки тысяч лет, их принято считать не возобновляемыми ресурсами. Сейчас ископаемое топливо является основным источником энергии.

При сжигании всех видов ископаемого топлива выделяется большое количество энергии, за счет высокой удельной теплоты сгорания угля, торфа, нефти и метана. Но ископаемые топливные ресурсы используют не только как источник энергии. Уголь применяют в металлургической и химической промышленности как сырье для производства, как фильтр для питьевых и сточных вод.

Ископаемым твердым топливом (твердым горючим полезным ископаемым) называются естественные твердые горючие вещества органического происхождения, образовавшиеся из остатков отмерших растений и планктонов в результате бактериального воздействия.

• Сапропелиты - продукты преобразования низших растений на дне болот или водоемов. К этой группе относятся богхеды, горючие сланцы.
• Гумолиты - группа ископаемых углей, образовавшихся из высших растений.

Нефть - жидкое горючее полезное ископаемое. Химический состав нефти, как и ее физические свойства (такие как плотность, вязкость, газосодержание, теплота сгорания и другие) зависят от месторождения и типа добываемой нефти.

Природный газ - бесцветная газовая смесь, образовавшаяся в недрах Земли при бескислородном разложении органических веществ.

Добыча нефти и газа: современные технологии

Методы добычи горючих полезных ископаемых

Добыча горючих полезных ископаемых производится открытым и подземным методом.

Добыча угля

• Шахтный - применяется при добыче угля с больших глубин и имеет неоспоримое преимущество перед открытыми методами разработки угля, так как уголь на большой глубине более качественный и практически не содержит примесей.
• Угольный разрез - к такому способу прибегают в случае, когда уголь залегает на небольших глубинах.
• Гидравлический - вид разработки угля подземным способом, при котором выемка и транспортировка породы осуществляется с помощью потоков жидкости. Наименее распространенный способ добычи.

Угольный разрез в Кузбассе

Добыча нефти

Комплекс, оборудованный для добычи нефти и попутных нефтяных продуктов на нефтяном месторождении называется нефтяным промыслом.

• Фонтанный - жидкость и газ поднимаются на поверхность под действием пластовой энергии.
• Газлифтный - жидкость поднимается за счет нагнетаемого газа.
• Насосный - подъем жидкости осуществляется за счет спускаемых в скважину насосов.

Нефтяная качалка

Основные регионы добычи в России

Рассматривая географию нефтедобычи в России можно выделить ХМАО, ЯНАО, Татарстан, Красноярский край и Оренбургскую область - последние несколько лет наиболее активная разработка нефтяных месторождений ведется в этих регионах. Крупнейшее нефтяное месторождение в России - Самотлорское - расположено в Ханты-Мансийском автономном округе. Доказанные запасы нефти на территории России - 107,8 млрд баррелей, что составляет 6,2 % от общемировых запасов.

Перспективными регионами для добычи газа являются полуостров Ямал, Дальневосточный федеральный округ и континентальный шельф России. Крупнейшее в России и мире газовое месторождение - Уренгойское, находится на севере Тюменской области. За 2022 год добыча газа в России - 630,759 млрд м3, экспорт - 184,4 млрд м3. По этим показателям Россия занимает второе место в мире

Основные регионы, в которых ведется промышленная добыча угля - Кузбасс, Красноярский край, Республика Хакасия и Якутия. Самое крупное угольное месторождение России - Кузнецкий угольный бассейн.

Кузнецкий угольный бассейн на карте России

Экологические аспекты добычи

Добыча и переработка значительных масс полезных ископаемых оказывает существенное воздействие на природу. Происходит включение в природные миграционные циклы химических элементов. Многие из них загрязняют воду, воздух, пищевые продукты. Особенно токсичны металлы (Hg, Sb, Cd, Pb, V, Cr, Cu, Ni, Zn), а также As, F и S.

Металлургические или химические предприятия по переработке П. и. также оказывают негативное воздействие на природу. Специфическими особенностями разрабатываемых месторождений П. и. является накопление тяжелых металлов и др. вредных веществ в почвах, растениях и водных системах, если концентрации химических элементов превышают предельно допустимые.

Минеральные ресурсы невозобновимы, поэтому важной проблемой становится наиболее полное использование минерального сырья.