Угольная промышленность

Угольная промышленность, занимается добычей и первичной переработкой (обогащением) каменного и бурого угля, и является самой крупной отраслью топливной промышленности по численности рабочих и стоимости производственных основных фондов.

Угольная промышленность является самой старой из всех отраслей топливно-энергетического комплекса в промышленно развитых странах, но остается одной из ведущих отраслей мировой энергетики, она лучше обеспечена ресурсами. Уголь используется и как топливо, и как сырье для химической промышленности. Мировые запасы угля составляют примерно 1 трлн т, из них около 66 % приходится на экономически развитые страны: США, страны СНГ, ФРГ, Австралию и др. По добыче угля лидируют следующие регионы: Азия, Западная Европа, страны СНГ. Ведущие страны - США, Китай, Польша, Россия, ФРГ, Украина, ЮАР, Казахстан и др. Крупнейшие угольные бассейны мира: Тунгусский, Ленский, Канско-Ачинский, Кузнецкий, Печорский - в России, Рурский - в ФРГ, Аппалачский и Западный - в США, Донецкий - в России и на Украине. Экономичной является разработка месторождений каменного и бурового угля открытым способом (карьерным).

Основными источниками энергии на сегодня являются геологические топливно-энергетические ресурсы: нефть, уголь, газ, горючие сланцы, торф, уран и т.д. На их долю приходится до 93% производимой в мире энергии. Оставшиеся 7% возмещаются использованием возобновляемых источников энергии, т.е. воды, солнца, ветра, биомассы и другой геотермики. Очевидно, что в этих условиях развитие мировой энергетики, его динамика и конъюнктура в значительной мере зависит от степени освоения человечеством геологических топливно-энергетических ресурсов.

В основе развития угольной промышленности лежат крупные запасы, которые могут обеспечивать добычу угля на протяжении 240 лет. Основные залежи каменного угля расположены в восточной части материка. Страна обладает самыми крупными в мире ресурсами высококачественных коксующихся углей. Месторождения энергетических углей отличаются очень благоприятными горно-геологическими условиями. Наиболее крупные месторождения, разрабатываемые в настоящее время, находятся в районе городов Ньюкасл и Литтоу в штате Новый Южный Уэльс и в окрестностях городов Коллинсвилл, Блэр-Атол, Блафф, Баралаба и Моура-Кианта в штате Квинсленд. Обнаружены крупные месторождения бурого угля в Кингстоне, на юго-востоке страны -- в Южной Австралии, в Эсперансе в Западной Австралии и в Розвейле в Тасмании. Старейшие угольные разработки находятся близ Ньюкасла (Новый Южный Уэльс), которые эксплуатируются с 1800 г. Почти 50% добычи в этом штате будут давать новые или рекон-струируемые шахты, которые должны быть введены в строй к 2012--2013 гг. Добыча будет смещаться на новые разрезы в районе г. Аппер-Хантер. Новые проекты уже осуществляются, в их числе разрез «Верфис-Крик» (1,5 млн т) и разрез «Каруна», ориентированные на экспорт. В Новом Южном Уэльсе на новые месторождения уже перемещено порядка 30 шахт и 28 разрезов.

В размещении отрасли сейчас происходят изменения, которые были характерны для США, Канады в 1980-е годы. По мере истощения месторождений в старых районах угледобычи происходят сдвиги в размещении отрасли в новые районы. Создание предприятий здесь происходит с применением новой техники и новых технологий. В таких районах совершается комплексное преобразование экономики, улучшается социальная обстановка, создается современная транспортная инфраструктура. Угольная промышленность становится локомотивом развития тех районов, где она является основным спонсором для социальных программ (в частности, для образовательных учреждений).

Основным потребителем угля в Австралии стала электроэнергетика, она потребляет 80% угля. Этот показатель в два раза выше среднемирового. По своей экологичности австралийские ТЭС превосходят аналогичные станции в других странах. Здесь углекислый газ после улавливания закачивается под землю, часто его закачивают в нефтяные скважины вместо воды для повышения давления в нефтяных пластах. Как правило, ТЭС размещаются в непосредственной близости от месторождений. Так, в штате Виктория у месторождения бурых углей строится новая ТЭС на чистых технологиях, у которой потребление воды для охлаждения снизится на 50%, а выбросы углекислого газа уменьшатся на треть по сравнению с существующими ТЭС.

Австралия свой экспортный потенциал не может полностью реализовать из-за недостаточной пропускной способности железных дорог и морских портов. Крупными потребителями австралийского угля стали Япония (около половины австралийского экспорта), Республика Корея, Тайвань. Китай приобрел лицензии на право проведения геологоразведочных работ в стране.

Россия, устойчиво занимает в последние годы пятое место, в советские времена по добыче угля она занимала третье место. Это произошло как вследствие падения добычи, начавшегося во второй половине 1990-х, так и из-за роста добычи угля в странах, которые стали его крупными экспортерами. Максимум добычи был достигнут в 1988 г. -- 426 млн т. В 2007 г. добыто 314 млн т.

Россия обладает большими запасами угля, второе место в мире. Прогнозные ресурсы еще более значительны ввиду малой изученности большей части территории Сибири и Дальнего Востока. Основные месторождения, разрабатываемые в настоящее время, находятся в границах следующих угольных бассейнов: Печорский, Восточный Донбасс, Канско-Ачинский, Кузнецкий, Южно-Якутский. В Сибири находится большое число месторождений с огромными запасами углей различного качества, в т.ч. гигантский Ленский бассейн, освоение которых затруднено из-за их неблагоприятного экономико-географического положения. Федеральное значение имеют Кузнецкий и Канско-Ачинский бассейны, поставляющие уголь в 68 регионов России. Региональное значение имеют Донецкий и Печорский бассейны, обеспечивающие Европейскую часть и частично Урал.

Кризис в угольной промышленности России начался в 1960-е годы после перестройки ТЭБ страны в пользу углеводородного топлива. К моменту распада СССР производительность в угледобыче была в 4 ра-за ниже, чем в США. Необходимость модернизации и ре-структуризации стала очевидной. Главной целью реформ стало повышение эффективности отрасли до уровня, который позволил бы значительно снизить или совсем отказаться от государственных субсидий. На реформирование отрасли отводилось 12--15 лет против 20--30 лет согласно мировому опыту. Трудности в проведении реформы заключались в следующем. Большинство предприятий угольной промышленности имели градообразующее значение. Они давали 70--90% бюджетных поступлений и на них работало больше половины самодеятельного населения городов и поселков. В случаях сокращения числа занятых в добыче и переработке угля в шахтерских поселениях уровень безработицы многократно возрастал, т.к. слаборазвитая социальная инфраструктура не могла обеспечить освободившихся шахтеров рабочими местами. Если в Австралии, США и др. западных странах доля занятых в социальной сфере и производствах, не связанных с добычей угля, составляет в таких населенных пунктах примерно 70%, то в России -- всего 30--40%. На рост безработицы оказал большое влияние такой фактор, как низкий уровень предпринимательской активности населения, не желающего или не имеющего возможности заниматься собственным бизнесом. Положение усугублялось высокой долей пенсионеров (40--50%) в шахтерских городах (работающие в угледобыче имеют право на льготный выход на пенсию). Высокий престиж шахтерской профессии в советское время, с одной стороны, мешал проведению реформ: большинство шахтеров не хотели смены профессии; с другой стороны, этот же фактор способствовал трудовой миграции: более трети шахтеров были готовы сменить место жительства и переехать в те города, где имелись перспективные предприятия угольной промышленности.

Перестройка отрасли началась во второй половине 1990-х. В 70 шахтах с ежегодной добычей 20--23 млн т добывался уголь, относящийся к некондиционным маркам по международным параметрам. Для их закрытия была разработана специальная программа. Более половины эксплуатируемых шахт имели возраст свыше 40 лет, только 18 предприятий -- относительно новые, работающие не более 20 лет.

Кризис в отрасли имел следующие последствия: практически прекратил свое существование шахтерский район Подмосковного угольного бассейна; на 39% снизилась добыча в Кузбассе и на Дальнем Востоке, на половину уменьшилась добыча на Урале. В этот же период началось строительство 11 новых шахт и 15 разрезов в Кузбассе, Ростовской и Амурской областях, в Приморье и Бурятии. В результате реформ увеличилась доля угля, добываемого открытым способом, с 65 до 70--80%, реконструкции подверглось свыше 100 действующих предприятий, повысилась безопасность труда. Производительность труда выросла на 80% в шахтах и почти в 2 раза на открытых разработках.

1. Введение

Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце прошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу и существованию биосферы, и самого человека.

Среди весьма серьезных проблем экологического плана наибольшее беспокойство вызывает нарастающее загрязнение воздушного бассейна Земли примесями, имеющими антропогенную природу. Атмосферный воздух является основной средой деятельности биосферы, в том числе человека. В период промышленной и научно-технической революции увеличился объем эмиссии в атмосферу газов и аэрозолей антропогенного происхождения. По ориентировочным данным ежегодно в атмосферу поступают сотни миллионов тонн оксидов серы, азота, галогенопроизводных и других соединений. Основными источниками атмосферных загрязнений являются энергетические установки, в которых используется минеральное топливо, предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, авиационный и автомобильный транспорт.

2. Термин «кислотные дожди»

Термином «кислотные дожди» называют все виды метеорологических осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, рН которых меньше, чем среднее значение рН дождевой воды (средний рН для дождевой воды равняется 5.6). Выделяющиеся в процессе человеческой деятельности двуокись серы (SO2) и окислы азота (NОx) трансформируются в атмосфере земли в кислотообразующие частицы. Эти частицы вступают в реакцию с водой атмосферы, превращая ее в растворы кислот, которые и понижают рН дождевой воды. Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским исследователем Ангусом Смитом. Его внимание привлек викторианский смог в Манчестере. И хотя ученые того времени отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели жизни в водоемах, лесов, урожаев, и растительности. Кроме того кислотные дожди разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность автомобили, понижают плодородие почв и могут приводить к просачиванию токсичных металлов в водоносные слои почвы.

Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как двуокись углерода (СО2), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота (CO2 + H2O -> H2CO3). Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 5.6-5.7, в реальной жизни показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.

Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы (SO2) и различными оксидами азота (NOх). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий и электростанций, а также при сжигании угля и древесины. Вступая в реакцию с водой атмосферы, они превращаются в растворы кислот - серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.

Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США, Германии, Чехии, Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, республиках бывшей Югославии и еще во многих странах земного шара.

Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы - озера, реки, заливы, пруды - повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН между 7 и 9.2. С увеличением кислотности (показатели рН удаляются влево от точки отсчета 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи. При кислотности рН 6 погибают пресноводные креветки. Когда кислотность повышается до рН 5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон - крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.

Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего дня механизм до конца еще не изучен, сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы в совокупности приводят к деградации лесов.

3. Соединения серы и  азота в атмосфере