Добыча угля — это процесс извлечения угля из-под земли или из шахты. Уголь ценится за свою энергетическую ценность и с 1880-х годов широко используется для выработки электроэнергии. Сталелитейная и цементная промышленность используют уголь в качестве топлива для извлечения железа из железной руды и производства цемента. В Соединенном Королевстве и Южной Африке угольная шахта и ее сооружения называются угольной шахтой , угольная шахта называется «шахтой», а надземные горнодобывающие сооружения называются « шахтным узлом ». В Австралии «угольная шахта» обычно относится к подземной угольной шахте.
Добыча угля претерпела множество изменений за последние годы, от первых дней, когда люди прокладывали туннели, копали и вручную извлекали уголь на тележках, до крупных открытых и длинных забоев. Добыча в таких масштабах требует использования драглайнов , грузовиков, конвейеров , гидравлических домкратов и очистных комбайнов.
Угледобывающая промышленность имеет долгую историю значительного негативного воздействия на окружающую среду местных экосистем, воздействия на здоровье местных сообществ и рабочих, и вносит большой вклад в глобальные экологические кризисы, такие как плохое качество воздуха и изменение климата . По этим причинам уголь был одним из первых ископаемых видов топлива, которое было постепенно выведено из различных частей мировой энергетической экономики . Однако основные страны-производители угля, такие как Китай , Индонезия, Индия и Австралия , не достигли пика производства, а рост производства заменил падение в Европе и Соединенных Штатах [1] и предлагаемые шахты находятся в стадии разработки. [2] В угольной промышленности занято почти 2,7 миллиона рабочих. [3]
История добычи угля насчитывает тысячи лет, первые шахты были задокументированы в Древнем Китае, Римской империи и других ранних исторических экономиках. Она приобрела важное значение в Промышленной революции 19-го и 20-го веков, когда она в основном использовалась для питания паровых двигателей, отопления зданий и выработки электроэнергии. Добыча угля и сегодня остается важной экономической деятельностью, но она начала снижаться из-за сильного вклада угля в глобальное потепление и экологические проблемы, что приводит к снижению спроса и в некоторых регионах к пику добычи угля .
По сравнению с древесным топливом , уголь дает большее количество энергии на единицу массы, удельной энергии или массовой энергии, и его часто можно получить в районах, где древесина нелегко доступна. Хотя исторически он использовался в качестве бытового топлива, в настоящее время уголь в основном используется в промышленности, особенно в выплавке и производстве сплавов , а также для производства электроэнергии . Крупномасштабная добыча угля развивалась во время промышленной революции , и уголь обеспечивал основной источник первичной энергии для промышленности и транспорта в промышленных районах с 18 века по 1950-е годы. Уголь остается важным источником энергии. [4] Сегодня уголь также добывают в больших масштабах открытым способом везде, где угольные пласты выходят на поверхность или находятся относительно неглубоко. Великобритания разработала основные методы подземной добычи угля с конца 18 века и далее, а дальнейший прогресс был обусловлен прогрессом 19 века и начала 20 века. [4] Однако нефть и газ все чаще использовались в качестве альтернатив с 1860-х годов и далее.
К концу 20-го века уголь был, по большей части, заменен в бытовом, промышленном и транспортном использовании нефтью , природным газом или электроэнергией, произведенной из нефти, газа, атомной энергии или возобновляемых источников энергии. К 2010 году уголь производил более четверти мировой энергии. [5]
С 1890 года добыча угля также стала политическим и социальным вопросом. Профсоюзы шахтеров стали влиятельными во многих странах в 20 веке, и часто шахтеры были лидерами левых или социалистических движений (как в Великобритании, Германии, Польше, Японии, Чили, Канаде и США) [6] [7] С 1970 года экологические проблемы стали все более важными, включая здоровье шахтеров, разрушение ландшафта из-за открытых разработок и удаления вершин гор , загрязнение воздуха и вклад сжигания угля в глобальное потепление .Методы добычи угля различаются в зависимости от того, является ли шахта подземной или поверхностной (также называемой открытым карьером). Кроме того, толщина угольного пласта и геология являются факторами при выборе метода добычи. Наиболее экономичным методом добычи угля для открытых шахт является электрический экскаватор или драглайн. Наиболее экономичной формой подземной добычи является длинная стена, которая включает в себя использование двух вращающихся барабанов с твердосплавными коронками, которые проходят вдоль участков угольного пласта. Многие угли, добываемые как на поверхности, так и под землей, требуют промывки на углеобогатительной фабрике . Техническая и экономическая осуществимость оцениваются на основе следующих факторов: региональные геологические условия; характеристики вскрыши ; непрерывность угольного пласта, толщина, структура, качество и глубина; прочность материалов над и под пластом для условий кровли и пола; топография, особенно высота и уклон; климат; право собственности на землю, поскольку оно влияет на доступность земли для добычи и доступа; схемы поверхностного дренажа; состояние грунтовых вод; наличие рабочей силы и материалов; требования покупателя угля с точки зрения тоннажа, качества и назначения; и требования к капитальным инвестициям. [8]
Поверхностная и глубокая подземная добыча являются двумя основными методами добычи. Выбор метода добычи зависит в первую очередь от глубины, плотности, вскрыши и толщины угольного пласта; пласты, расположенные относительно близко к поверхности, на глубине менее примерно 55 м (180 футов), обычно разрабатываются открытым способом. [ необходима цитата ]
Уголь, залегающий на глубине от 55 до 90 м (от 180 до 300 футов), обычно добывают на большой глубине, но в некоторых случаях могут использоваться методы поверхностной добычи. Например, некоторые виды угля на западе США, залегающие на глубине более 60 м (200 футов), добываются открытым способом из-за толщины пласта 20–25 метров (60–90 футов). Угли, залегающие на глубине более 90 м (300 футов), обычно добываются на большой глубине. [9] Однако существуют открытые горные работы, работающие на угольных пластах на глубине до 300–460 метров (1000–1500 футов) ниже уровня земли, например, Tagebau Hambach в Германии.
Когда угольные пласты находятся близко к поверхности, может быть экономичным извлекать уголь открытым способом , также называемым открытым способом, карьером, удалением горной вершины или полосовым способом, методом добычи. Открытая добыча угля извлекает большую часть угольного месторождения, чем подземные методы, так как можно эксплуатировать больше угольных пластов в пластах . Это оборудование может включать следующее: драглайны, которые работают, удаляя вскрышу, экскаваторы, большие грузовики, в которых перевозят вскрышу и уголь, роторные экскаваторы и конвейеры. При этом методе добычи сначала используются взрывчатые вещества, чтобы пробить поверхность или вскрышу в районе добычи. Затем вскрыша удаляется драглайнами или экскаватором и грузовиком. После того, как угольный пласт обнажается, его бурят, дробят и тщательно добывают полосами. Затем уголь загружают на большие грузовики или конвейеры для транспортировки либо на углеобогатительный завод, либо непосредственно туда, где он будет использоваться. [10]
Большинство карьеров в США добывают битуминозный уголь . В Канаде, Австралии и Южной Африке открытая добыча используется как для термических , так и для металлургических углей . В Новом Южном Уэльсе практикуется открытая добыча энергетического угля и антрацита . На долю открытой добычи приходится около 80 процентов добычи в Австралии, тогда как в США она используется для около 67 процентов добычи. Во всем мире около 40 процентов добычи угля приходится на открытую добычу. [10]
Добыча угля открытым способом обнажает уголь путем удаления земли над каждым угольным пластом. Эта земля, которая должна быть удалена, называется «вскрышей» и удаляется длинными полосами. [11] Вскрыша с первой полосы откладывается на участке за пределами запланированной зоны добычи и называется отвалом вне карьера. Вскрыша с последующих полос откладывается в пустоте, оставшейся после добычи угля и вскрыши с предыдущей полосы. Это называется отвалом внутри карьера. [ необходима цитата ]
Часто необходимо фрагментировать вскрышу с помощью взрывчатых веществ. Это достигается путем бурения отверстий в вскрыше, заполнения отверстий взрывчаткой и подрыва взрывчатки. Затем вскрышу удаляют с помощью большого землеройного оборудования, такого как драглайны , лопаты и грузовики, экскаваторы и грузовики или роторные роторы и конвейеры. Эта вскрыша помещается в ранее добытую (и теперь пустую) полосу. Когда вся вскрыша удалена, будет обнажен лежащий под ней угольный пласт («блок» угля). Этот блок угля можно пробурить и взорвать (если он твердый) или иным образом погрузить на грузовики или конвейеры для транспортировки на углеподготовительный (или промывочный) завод. Как только эта полоса опустеет от угля, процесс повторяется, и рядом с ней создается новая полоса. Этот метод наиболее подходит для районов с равнинной местностью. [ необходима цитата ]
Оборудование, которое будет использоваться, зависит от геологических условий. Например, для удаления рыхлых или неконсолидированных вскрышных пород роторный экскаватор может быть наиболее производительным. Срок службы некоторых шахт может превышать 50 лет. [12]
Метод контурной добычи заключается в удалении вскрыши из пласта по схеме, следующей контурам вдоль хребта или вокруг склона холма. Этот метод чаще всего используется в районах с холмистым или крутым рельефом. Когда-то было принято размещать отвал на нисходящей стороне уступа, созданного таким образом, но этот метод утилизации отвала потребовал много дополнительной земли и создал серьезные проблемы с оползнями и эрозией. Чтобы облегчить эти проблемы, были разработаны различные методы использования свежесрезанной вскрыши для заполнения выработанных участков. Эти методы откатки или бокового перемещения обычно состоят из первоначального разреза с отвалом отвала вниз по склону или в каком-то другом месте, и отвала из второго разреза, заполняющего первый. Гребень нетронутого природного материала шириной от 15 до 20 футов (от 5 до 6 м) часто намеренно оставляют на внешнем крае выработанной области. Этот барьер добавляет устойчивости отвоеванному склону, предотвращая оползание или сползание отвала вниз по склону. [ необходима ссылка ]
Ограничения контурной полосовой добычи являются как экономическими, так и техническими. Когда операция достигает заданного коэффициента вскрыши (тонн вскрыши/тонн угля), ее продолжение становится невыгодным. В зависимости от имеющегося оборудования может быть технически нецелесообразно превышать определенную высоту рабочего забоя. На этом этапе можно добывать больше угля с помощью метода шнекового бурения, при котором спиральные буры прокладывают туннели в рабочий забой сбоку от уступа для извлечения угля без удаления вскрыши. [ необходима цитата ]
Добыча угля на вершине горы — это метод открытой добычи, включающий удаление вершин гор для обнажения угольных пластов и утилизацию сопутствующих горных вскрышных пород в прилегающих «засыпках долин». Засыпки долин происходят на крутых склонах, где существуют ограниченные альтернативы утилизации. [13]
Добыча с удалением вершины горы сочетает методы площадной и контурной полосовой добычи. В районах с холмистым или крутым рельефом, где угольный пласт залегает вблизи вершины хребта или холма, вся вершина удаляется серией параллельных разрезов. Вскрышные породы откладываются в близлежащих долинах и впадинах. Этот метод обычно оставляет хребты и вершины холмов в виде сглаженных плато. [9] Процесс является весьма спорным из-за резких изменений в рельефе, практики создания засыпок впадин или заполнения долин горнодобывающим мусором, а также для покрытия ручьев и нарушения экосистем. [14] [15]
Отвал размещается в начале узкой, крутой долины или впадины. При подготовке к заполнению этой области удаляются растительность и почва, а каменный дренаж сооружается посередине заполняемой области, где ранее существовал естественный дренажный канал. Когда заполнение будет завершено, этот нижний дренаж сформирует непрерывную систему стока воды от верхнего конца долины до нижнего конца заполнения. Типичные заполнения оголовка впадины градуируются и террасируются для создания постоянно устойчивых склонов. [12]
Большинство угольных пластов находятся слишком глубоко под землей для открытой добычи и требуют подземной добычи, метода, который в настоящее время составляет около 60 процентов мировой добычи угля. [10] При глубокой добыче камерно-столбовой или бордюро-столбовой метод продвигается вдоль пласта, в то время как столбы и древесина остаются стоять, чтобы поддерживать крышу шахты. После того, как камерно-столбовые шахты были разработаны до точки остановки, ограниченной геологией, вентиляцией или экономикой, обычно начинается дополнительная версия камерно-столбовой добычи, называемая вторичной добычей или отступающей добычей . Шахтеры извлекают уголь из столбов, тем самым извлекая как можно больше угля из угольного пласта. Рабочая зона, участвующая в извлечении столбов, называется секцией столба. [16]
Современные секции столбов используют дистанционно управляемое оборудование, включая большие гидравлические мобильные крепи, которые могут предотвратить обвалы, пока шахтеры и их оборудование не покинут рабочую зону. Мобильные крепи похожи на большой обеденный стол, но с гидравлическими домкратами вместо ножек. После того, как большие столбы угля были выработаны, ноги мобильной крепи укорачиваются, и она убирается в безопасную зону. Крыша шахты обычно обрушается, как только мобильные крепи покидают рабочую зону. [ необходима цитата ]
Существует шесть основных методов подземной добычи:
Уголь добывается в коммерческих целях в более чем 50 странах. В 2019 году было добыто 7921 млн метрических тонн (Мт) угля, что на 70% больше, чем за 20 лет с 1999 года. В 2018 году мировое производство бурого угля (лигнита) составило 803,2 Мт, при этом Германия была крупнейшим в мире производителем с объемом добычи 166,3 Мт. Китай, скорее всего, является вторым по величине производителем и потребителем лигнита в мире, хотя конкретные данные о производстве лигнита не предоставляются. [1] [18]
Добыча угля росла быстрее всего в Азии, в то время как в Европе наблюдался спад. С 2011 года мировая добыча угля была стабильной, а снижение в Европе и США компенсировалось ростом в Китае, Индонезии и Австралии. [19] Крупнейшие страны по добыче угля:
Производство энергии из угля в значительной степени сконцентрировано в определенных юрисдикциях, что также концентрирует большую часть социальных и экономических последствий отрасли в этих регионах. [21] В отрасли напрямую занято более семи миллионов работников по всему миру, что, в свою очередь, создает миллионы косвенных рабочих мест. [21]
В нескольких частях мира производители достигли пика добычи угля , поскольку некоторые экономики отказываются от ископаемого топлива для решения проблемы изменения климата. Исследование 2020 года показало, что рабочие места в сфере возобновляемых источников энергии могут быть реально созданы в этих регионах, чтобы заменить многие рабочие места в сфере добычи угля в рамках справедливого перехода ; однако возобновляемые источники энергии не подходят для некоторых регионов с высокой концентрацией шахтеров, например, в Китае, который является ведущей страной по добыче угля. [21]
Угольные отходы (также называемые угольными отходами, породой, шлаком, угольным хвостом, отходами, каменным куском, штыбом, костью или глиной [23] ) — это материал, остающийся после добычи угля, обычно в виде отвалов или отвалов . На каждую тонну каменного угля, полученного в результате добычи, остается 400 кг (880 фунтов) отходов, включая часть потерянного угля, который частично можно извлечь экономически выгодным способом. [24] Угольные отходы отличаются от побочных продуктов сжигания угля, таких как летучая зола .
Груды угольных отходов могут иметь значительные негативные экологические последствия, включая выщелачивание остатков железа, марганца и алюминия в водные пути и кислотные шахтные дренажи . [25] Сток может загрязнять как поверхностные, так и грунтовые воды. [26] Груды также создают опасность пожара, с потенциалом самовозгорания. Поскольку большинство угольных отходов содержат токсичные компоненты, их нелегко утилизировать путем повторной посадки растений, таких как пляжные травы. [27] [28]
В отходах угля содержится примерно в четыре раза больше токсичной ртути и серы, чем в типичном угле. [23] Штыб — это термин для обозначения отходов антрацитового угля. [23]Использование сложного сенсорного оборудования для контроля качества воздуха стало обычным явлением и заменило использование мелких животных, таких как канарейки, которых часто называют « шахтерскими канарейками ». [29]
В Соединенных Штатах рост технологий значительно сократил рабочую силу в горнодобывающей промышленности. В 2015 году на угольных шахтах США работало 65 971 человек, что является самым низким показателем с тех пор, как EIA начала собирать данные в 1978 году. [30] Однако исследование 2016 года показало, что относительно небольшие инвестиции позволят большинству работников угольной промышленности переквалифицироваться для работы в солнечной энергетике. [31]
Добыча угля всегда была очень опасной деятельностью, и список исторических катастроф в этой области длинный. В США с 1900 года в результате несчастных случаев на шахтах погибло 104 895 шахтеров, [32] 90 процентов смертельных случаев произошли в первой половине 20 века. 3242 человека погибли в 1907 году, худшем году за всю историю; в 2020 году их было пять. [33]
Опасности при открытой разработке месторождений в основном связаны с обрушением бортов шахты и столкновениями транспортных средств; опасности при подземной добыче включают удушье, отравление газом, обрушение кровли, удары горной породы , выбросы и взрывы газа . [ необходима ссылка ]
Взрывы рудничного газа могут спровоцировать гораздо более опасные взрывы угольной пыли , которые могут поглотить целую шахту. Большинство этих рисков значительно снижены в современных шахтах, и инциденты с множественными смертельными исходами теперь редки в большинстве частей развитого мира. Современная добыча угля в США имеет в среднем 23 смерти в год из-за несчастных случаев на шахтах (2001–2020 гг.) [33] [34] Однако в менее развитых странах и некоторых развивающихся странах многие шахтеры продолжают умирать ежегодно, либо из-за прямых несчастных случаев на угольных шахтах, либо из-за неблагоприятных последствий для здоровья из-за работы в плохих условиях. В частности, в Китае самое большое количество смертей, связанных с добычей угля, в мире: официальная статистика утверждает, что в 2004 году произошло 6027 смертей. [35] Для сравнения, в США в том же году было зарегистрировано 28 смертей. [36] Добыча угля в Китае в два раза больше, чем в США, [37] в то время как число шахтеров примерно в 50 раз больше, чем в США, что делает смертельные случаи на угольных шахтах в Китае в 4 раза более частыми на одного рабочего (в 108 раз более частыми на единицу продукции), чем в США. [ необходима цитата ]
Катастрофы на шахтах все еще происходили в последние годы в США, [38] Примерами служат катастрофа на шахте Sago Mine в 2006 году и авария на шахте Crandall Canyon Mine в штате Юта в 2007 году , где погибли девять шахтеров и шесть были погребены. [39] В десятилетие 2005–2014 годов среднее количество смертельных случаев на угольной шахте в США составляло 28 в год. [40] Наибольшее количество смертельных случаев в течение десятилетия 2005–2014 годов составило 48 в 2010 году, в год катастрофы на шахте Upper Big Branch в Западной Вирджинии, в результате которой погибли 29 шахтеров. [41]
Хронические заболевания легких , такие как пневмокониоз (черное легкое), когда-то были распространены среди шахтеров, что приводило к сокращению продолжительности жизни . В некоторых странах, занимающихся добычей полезных ископаемых, черное легкое все еще распространено: в США ежегодно регистрируется 4000 новых случаев черного легкого (4 процента рабочих в год) и 10 000 новых случаев в Китае (0,2 процента рабочих в год). [42] Использование распылителей воды в горнодобывающем оборудовании снижает риск для легких шахтеров. [43]
Скопления опасного газа называются «отстойниками», возможно, от немецкого слова «Dampf» , что означает пар или испарения:
Шум также является фактором, способствующим потенциальному неблагоприятному воздействию на здоровье шахтеров. Воздействие чрезмерного шума может привести к потере слуха, вызванной шумом . Потеря слуха, возникшая в результате профессионального воздействия, называется профессиональной потерей слуха . Чтобы защитить слух шахтеров, рекомендации Управления по безопасности и гигиене труда в шахтах США (MSHA) по шуму устанавливают допустимый предел воздействия (PEL) для шума на уровне 90 дБА, взвешенный по времени в течение 8 часов. Нижний предел, 85 дБА, установлен для работника, попадающего в Уровень действий MSHA, который предписывает включение работников в программы по сохранению слуха. [ необходима ссылка ]
Шумовое воздействие различается в зависимости от метода добычи. Например, исследование показало, что среди операций на поверхностных угольных шахтах оборудование драглайна производило самый громкий звук в диапазоне 88–112 дБА. [45] В пределах участков длинных забоев перегружателями, используемыми для транспортировки угля из забоя, и комбайнами, используемыми для добычи, являются одни из самых высоких шумовых воздействий. Вспомогательные вентиляторы (до 120 дБА), машины непрерывной добычи (до 109 дБА) и анкероустановщики (до 103 дБА) представляют собой одно из самых шумных видов оборудования в пределах участков непрерывной добычи. [46] Воздействие шума, превышающее 90 дБА, может привести к неблагоприятным последствиям для слуха рабочих. Использование административного контроля и инженерного контроля может использоваться для снижения шумового воздействия. [ необходима цитата ]
Улучшения в методах добычи (например, добыча длинными забоями), мониторинг опасных газов (например, предохранительные лампы или более современные электронные газоанализаторы), дегазация, электрооборудование и вентиляция снизили многие риски обвалов, взрывов и нездорового качества воздуха. Газы, выделяемые в процессе добычи, можно рекуперировать для выработки электроэнергии и повышения безопасности работников с помощью газовых двигателей . [47] Еще одним новшеством последних лет является использование респираторов замкнутого цикла , респираторов, содержащих кислород, для ситуаций, когда вентиляция шахты нарушена. [48] Статистический анализ, проведенный Управлением по безопасности и гигиене труда в шахтах (MSHA) Министерства труда США, показывает, что в период с 1990 по 2004 год в отрасли уровень травматизма снизился более чем вдвое, а смертельных случаев — на две трети. Но, по данным Бюро статистики труда , даже в 2006 году горнодобывающая промышленность оставалась второй по опасности профессией в Америке, если измерять уровень смертности . [49] [ требуется проверка ] Однако эти цифры включают все виды горнодобывающей деятельности, а добыча нефти и газа является причиной большинства смертельных случаев. Добыча угля привела к 47 смертельным случаям в том году. [49] Однако одно исследование показало, что опасности современной горнодобывающей промышленности сейчас более значительны, поскольку рабочие сталкиваются с долгосрочными последствиями для здоровья, такими как лишение сна, которые накапливаются с течением времени. [50]
Открытая добыча серьезно изменяет ландшафт, что снижает ценность природной среды на окружающей земле. [51] Поверхность земли отводится под горнодобывающую деятельность до тех пор, пока ее не удастся переделать и рекультивировать. Если добыча разрешена, местное население должно быть переселено с участка добычи; экономическая деятельность, такая как сельское хозяйство или охота и сбор продуктов питания и лекарственных растений, прерывается. То, что становится с поверхностью земли после добычи, определяется способом ведения добычи. Обычно рекультивация нарушенных земель до состояния землепользования не равна первоначальному использованию. Существующие виды землепользования (такие как выпас скота, выращивание сельскохозяйственных культур и производство древесины) временно устраняются в районах добычи. Высокоценные, интенсивно используемые территории, такие как городские и транспортные системы, обычно не затрагиваются горнодобывающими работами. Если минеральные ценности достаточны, эти улучшения могут быть перемещены на соседнюю территорию.
Открытая добыча уничтожает существующую растительность, разрушает генетический профиль почвы, вытесняет или уничтожает дикую природу и среду обитания, изменяет текущее землепользование и в некоторой степени навсегда изменяет общую топографию района добычи. [52] Неблагоприятное воздействие на геологические особенности, представляющие интерес для человека, может иметь место на угольном разрезе. Геоморфологические и геофизические особенности и выдающиеся живописные ресурсы могут быть принесены в жертву беспорядочной добычей. Палеонтологические, культурные и другие исторические ценности могут оказаться под угрозой из-за разрушительной деятельности взрывных работ, подрыва и выемки угля. Вскрытие вскрыши уничтожает археологические и исторические особенности, если они не были удалены заранее. [53] [54]
Удаление растительного покрова и деятельность, связанная со строительством подъездных путей, складирование верхнего слоя почвы, перемещение вскрышных пород и вывозка почвы и угля увеличивают количество пыли вокруг горнодобывающих операций. Пыль ухудшает качество воздуха в непосредственной близости, оказывает неблагоприятное воздействие на растительную жизнь и представляет опасность для здоровья и безопасности шахтеров и близлежащих жителей. [53] [54]
Поверхностная добыча разрушает практически все эстетические элементы ландшафта. Изменение форм рельефа часто навязывает незнакомые и прерывистые конфигурации. По мере извлечения материала и разработки отвалов отходов появляются новые линейные узоры. Различные цвета и текстуры проявляются по мере удаления растительного покрова и сброса вскрышных пород в сторону. Возникают пыль, вибрация и запахи дизельных выхлопов (влияющие на зрение, слух и обоняние). Жители местных общин часто находят такие воздействия тревожными или неприятными. В случае удаления вершин гор , вершины снимаются с гор или холмов, чтобы обнажить толстые угольные пласты под ними. Удаленная почва и горная порода откладываются в близлежащих долинах, впадинах и углублениях, что приводит к блокировке (и загрязнению) водных путей. [53] [54]
Удаление почвы и скальных пород, покрывающих угольные ресурсы, может привести к захоронению и потере верхнего слоя почвы, обнажить материнский материал и создать большие бесплодные пустоши. Нарушение почвы и связанное с этим уплотнение приводят к условиям, способствующим эрозии. Удаление почвы с территории, на которой будет вестись поверхностная добыча, изменяет или разрушает многие естественные характеристики почвы и снижает ее биоразнообразие и производительность для сельского хозяйства. Структура почвы может быть нарушена измельчением или разрушением агрегатов. [53]
В ответ на негативные последствия добычи угля для земель и обилие заброшенных шахт в США федеральное правительство приняло Закон о контроле за поверхностной добычей полезных ископаемых и рекультивации 1977 года , который требует планов рекультивации для будущих участков добычи угля. Эти планы должны быть одобрены федеральными или государственными органами до начала добычи. [52]Десять крупнейших производителей каменного и бурого угля в 2012 году составили (в миллионах метрических тонн): Китай 3621, США 922, Индия 629, Австралия 432, Индонезия 410, Россия 351, Южная Африка 261, Германия 196, Польша 144 и Казахстан 122. [55] [56]
Уголь добывают в каждом штате Австралии, но в основном в Квинсленде, Новом Южном Уэльсе и Виктории. Он в основном используется для выработки электроэнергии, а 75% годовой добычи угля экспортируется, в основном в Восточную Азию.
В 2007 году в Австралии было добыто 428 миллионов тонн угля. [57] В 2007 году уголь обеспечил около 85% производства электроэнергии в Австралии. [58] В финансовом году 2008/09 было добыто 487 миллионов тонн угля, а 261 миллион тонн было экспортировано. [59] В финансовом году 2013/14 было добыто 430,9 миллионов тонн угля, а 375,1 миллионов тонн было экспортировано. [60] В 2013/14 уголь обеспечил около 69% производства электроэнергии в Австралии. [61]
В 2013 году Австралия была пятым по величине производителем угля в мире после Китая, США, Индии и Индонезии. Однако с точки зрения доли экспортируемой продукции Австралия является вторым по величине экспортером угля в мире, поскольку она экспортирует примерно 73% своего добываемого угля. Индонезия экспортирует около 87% своего добываемого угля. [61]
Суд в Австралии сослался на изменение климата, вынося решение против строительства новой угольной шахты. [62]
Канада заняла 15-е место в мире по добыче угля в 2010 году, с общим объемом добычи 67,9 млн тонн. Угольные запасы Канады , 12-е по величине в мире, в основном расположены в провинции Альберта . [63]
Первые угольные шахты в Северной Америке были расположены в Джоггинсе и Порт-Мориене , Новая Шотландия , и разрабатывались французскими поселенцами, начиная с конца 1600-х годов. Уголь использовался для британского гарнизона в Аннаполис-Рояле и при строительстве крепости Луисбург . [ требуется ссылка ]
По сравнению с другими странами Южной Америки, Чили имеет ограниченные запасы угля. Только Аргентина столь же бедна. [64] Уголь в Чили в основном полубитуминозный, за исключением битуминозных углей бассейна Арауко в центральном Чили. [65]
Китай является крупнейшим производителем угля в мире, произведя более 2,8 млрд тонн угля в 2007 году, или примерно 39,8 процентов всего угля, добытого в мире за этот год. [57] Для сравнения, второй по величине производитель, Соединенные Штаты, произвели более 1,1 млрд тонн в 2007 году. По оценкам, в угольной промышленности Китая работают 5 миллионов человек. Ежегодно в результате несчастных случаев погибает около 20 000 шахтеров. [66] Большинство китайских шахт находятся глубоко под землей и не производят поверхностных разрушений, типичных для карьеров. Хотя есть некоторые свидетельства рекультивации выработанных земель для использования в качестве парков, Китай не требует обширной рекультивации и создает значительные площади заброшенных выработанных земель , которые непригодны для сельского хозяйства или других видов использования человеком и негостеприимны для местной дикой природы. Китайские подземные шахты часто испытывают сильное проседание поверхности (6–12 метров), что отрицательно влияет на сельскохозяйственные угодья, поскольку они больше не дренируются должным образом. Китай использует некоторые зоны проседания для прудов аквакультуры , но имеет больше, чем им нужно для этой цели. Рекультивация проседающих земель является значительной проблемой в Китае. Поскольку большая часть китайского угля предназначена для внутреннего потребления и сжигается с небольшим количеством или без какого-либо оборудования для контроля загрязнения воздуха , он вносит большой вклад в видимый дым и сильное загрязнение воздуха в промышленных зонах, использующих уголь в качестве топлива. Общая энергия Китая потребляется 67% из угольных шахт. [ необходима цитата ]
Некоторые из крупнейших в мире запасов угля находятся в Южной Америке, а карьер в Серрехоне в Колумбии является одним из крупнейших в мире карьеров. Добыча на шахте в 2004 году составила 24,9 млн тонн (по сравнению с общим мировым объемом добычи каменного угля в 4600 млн тонн). Серрехон обеспечил около половины экспорта угля из Колумбии в 52 млн тонн в том году, при этом Колумбия заняла шестое место среди основных стран-экспортеров угля. Компания планировала расширить производство до 32 млн тонн к 2008 году. Компания имеет собственную железную дорогу стандартной колеи протяженностью 150 км, соединяющую шахту с ее угольным терминалом в Пуэрто-Боливаре на побережье Карибского моря. Есть два 120-вагонных поезда, каждый из которых перевозит 12 000 тонн угля за рейс. Время в пути туда и обратно для каждого поезда, включая погрузку и разгрузку, составляет около 12 часов. Угольные мощности в порту способны загружать 4800 тонн в час на суда дедвейтом до 175 000 тонн. Шахта, железная дорога и порт работают 24 часа в сутки. На месторождении Серрехон напрямую работают 4600 рабочих, а еще 3800 человек работают по найму у подрядчиков. Запасы в Серрехоне представляют собой малосернистый, малозольный, битуминозный уголь. Уголь в основном используется для выработки электроэнергии, а часть также используется в производстве стали . Поверхностные извлекаемые запасы по текущему контракту составляют 330 миллионов тонн. Однако общие разведанные запасы на глубине 300 метров составляют 3000 миллионов тонн. [ необходима цитата ]
Расширение шахты Серрехон стало причиной принудительного перемещения местных общин. [67] [68]
Германия имеет долгую историю добычи угля, уходящую корнями в Средние века . Добыча угля значительно возросла во время промышленной революции и в последующие десятилетия. Основные районы добычи находились вокруг Аахена и Рурской области, а также во многих более мелких районах в других частях Германии, и до 1945 года также в Верхней Силезии , в то время как Саар неоднократно находился под французским контролем. Эти районы росли и формировались за счет добычи и переработки угля, и это все еще заметно даже после окончания добычи угля. [69] [70]
Добыча угля достигла своего пика в первой половине 20-го века. После 1950 года производители угля начали испытывать финансовые трудности. В 1975 году была введена субсидия ( Kohlepfennig , угольный пенни как часть счета за электроэнергию), которая была прекращена в 1990-х годах. В 2007 году из-за постановлений ЕС Бундестаг решил прекратить субсидии к 2018 году. В результате этого RAG AG , владелец двух оставшихся угольных шахт в Германии, Prosper Haniel и Ibbenbüren, объявил, что закроет все шахты к 2018 году, тем самым положив конец подземной добыче угля в Германии.
Открытая добыча бурого угля для производства электроэнергии продолжается в Северном Рейне-Вестфалии, а также в восточных землях Бранденбург, Саксония и Саксония-Анхальт.
Лигнит добывают в Греции с 1873 года, и сегодня он обеспечивает около 75% энергии страны. Основные районы добычи находятся в Западной Македонии ( Птолемаида ) и Пелопоннесе ( Мегалополис ). [71]
Добыча угля в Индии имеет долгую историю коммерческой эксплуатации, начавшейся в 1774 году с Джона Самнера и Светония Гранта Хитли из Ост-Индской компании на угольном месторождении Ранигандж вдоль западного берега реки Дамодар . Спрос на уголь оставался низким до появления паровозов в 1853 году. После этого добыча выросла до среднегодового значения 1 млн тонн, и Индия производила 6,12 млн тонн в год к 1900 году и 18 млн тонн в год к 1920 году, следуя за возросшим спросом во время Первой мировой войны, но пережила спад в начале тридцатых годов. Производство достигло уровня 29 млн тонн к 1942 году и 30 млн тонн к 1946 году. После обретения независимости страна приступила к пятилетним планам развития. В начале 1-го Плана годовое производство достигло 33 млн тонн. В период 1-го Плана ощущалась необходимость эффективного увеличения добычи угля путем систематического и научного развития угольной промышленности. Создание в 1956 году Национальной корпорации по развитию угля (NCDC), государственного предприятия Индии, с угольными шахтами, принадлежащими железным дорогам, в качестве ее ядра, стало первым крупным шагом на пути к запланированному развитию индийской угольной промышленности. Наряду с Singareni Collieries Company Ltd. (SCCL), которая уже работала с 1945 года и стала государственной компанией под контролем правительства Андхра-Прадеш в 1956 году, в Индии, таким образом, в пятидесятых годах было две государственные угольные компании. SCCL теперь является совместным предприятием правительства Теланганы и правительства Индии. [ необходима цитата ]
Самые богатые месторождения угля в Японии обнаружены на Хоккайдо и Кюсю .
Япония имеет долгую историю добычи угля, которая берет свое начало в средневековой Японии . Говорят, что уголь был впервые обнаружен в 1469 году парой фермеров недалеко от Омута , в центральной части Кюсю. [72] В 1478 году фермеры обнаружили горящие камни на севере острова, что привело к разработке угольного месторождения Тикухо. [73]
После японской индустриализации, на севере Японии были обнаружены дополнительные угольные месторождения. Одной из первых шахт на Хоккайдо была угольная шахта Hokutan Horonai . [74]
Уголь в Польше частично добывается, частично импортируется. В 2012 году было добыто 144 миллиона метрических тонн угля, что обеспечивает 55 процентов первичного потребления энергии в этой стране. Польша является второй по величине страной по добыче угля в Европе после Германии и девятым по величине производителем угля в мире. Страна потребляет почти весь добываемый ею уголь и больше не является крупным экспортером угля. [82]
Угольные шахты сосредоточены в основном в Верхней Силезии . Наиболее прибыльными шахтами были шахта Марсель и шахта Зофиувка . В коммунистические времена (1945–1989) одной из самых важных и крупных шахт была шахта 1 Мая .
В 2020 году уголь играл значительную роль в энергетическом балансе Польши , составляя 69,5% от производства энергии в стране и 68,5% от ее выработки электроэнергии . На его долю приходилось 40,2% от общего энергоснабжения (TES). Наибольшая часть потребления угля приходилась на выработку электроэнергии и тепла, представляя 75,6% от общего спроса. Далее следовал промышленный сектор, потреблявший 14,5%, а на здания приходилось 9,9% потребления угля. [83]
В 2023 году более 60% электроэнергии в Польше было произведено из угля. [84] Однако добыча становится все более сложной и дорогой и стала неконкурентоспособной по сравнению с российским импортом , который дешевле и качественнее. [85] В настоящее время отрасль полагается на государственные субсидии, забирая почти всю ежегодную государственную поддержку энергетического сектора в размере 1,6 млрд евро. В сентябре 2020 года правительство и профсоюз горнодобывающей промышленности согласовали план по поэтапному отказу от угля к 2049 году, [86] но это подверглось критике со стороны экологов как слишком позднее, чтобы соответствовать Парижскому соглашению об ограничении изменения климата . [87]
По состоянию на начало 2022 года Польша импортировала примерно пятую часть своего угля, причем 75% этого импорта поступало из России. [88] В конце марта 2022 года правительство Польши объявило, что запретит импорт российского угля из-за вторжения России в Украину в 2022 году , а импорт из России полностью прекратится к апрелю или маю 2022 года. [89] [90] Эффективность этого решения была поставлена под сомнение, поскольку любой торговый запрет, скорее всего, будет противоречить правилам Европейского союза ( ЕС ), поскольку подавляющее большинство российского угля импортируется частными компаниями. [91] Польское правительство не обрисовало планы относительно того, как оно будет замещать российский импорт (который составил 8,3 млн тонн или около 66% всего угля, импортированного в Польшу в 2021 году [91] ) или как справляться с сокращением поставок угля. Министерство энергетики России выразило сомнение в том, что Польша сможет быстро заменить российский уголь. [92]Россия заняла пятое место в списке стран-производителей угля в 2010 году с общим объемом добычи 316,9 млн тонн. Россия занимает второе место в мире по запасам угля. [93] Хотя российский экспорт нефти и газа привлекает гораздо больше внимания, Россия является третьим по величине экспортером угля в мире, и этот экспорт является важным источником иностранных доходов и важен для угледобывающих сообществ. [94] Россия и Норвегия разделяют угольные ресурсы арктического архипелага Шпицберген в соответствии с Договором о Шпицбергене . [ требуется ссылка ]
Испания заняла 30-е место в мире по производству угля в 2010 году. Шахтеры Испании принимали активное участие в гражданской войне в Испании на стороне республиканцев . В октябре 1934 года в Астурии профсоюзные шахтеры и другие перенесли пятнадцатидневную осаду в Овьедо и Хихоне. В регионе Каталония есть музей, посвященный добыче угля , который называется Музей шахты Серкс . [ требуется ссылка ]
В октябре 2018 года правительство Санчеса и испанские профсоюзы заключили соглашение о закрытии десяти испанских угольных шахт в конце 2018 года. Правительство заранее обязалось потратить 250 миллионов евро на оплату досрочного выхода на пенсию, профессиональную переподготовку и структурные изменения. В 2018 году около 2,3 процента электроэнергии, произведенной в Испании, было произведено на угольных электростанциях . [95]
Южная Африка входит в десятку крупнейших стран-производителей угля [96] [97] и является четвертой по величине страной-экспортером угля [98] в мире.
На Тайване уголь в основном распространен в северной части. Все коммерческие угольные месторождения находились в трех миоценовых угленосных формациях, которые являются Верхними, Средними и Нижними угольными мерами. Средние угольные меры были наиболее важными с их широким распространением, большим количеством угольных пластов и обширными потенциальными запасами. Запасы угля на Тайване оцениваются в 100–180 млн тонн. Однако добыча угля была небольшой, составляя 6948 метрических тонн в месяц из 4 карьеров, прежде чем она фактически прекратила производство в 2000 году. [99]
Заброшенная угольная шахта в районе Пинси , Новый Тайбэй , теперь превратилась в Музей угольных шахт Тайваня . [100]
В 2012 году добыча угля на Украине составила 85,946 млн тонн, что на 4,8% больше, чем в 2011 году. [113] Потребление угля в том же году выросло до 61,207 млн тонн, что на 6,2% больше, чем в 2011 году. [113]
Более 90 процентов добычи угля в Украине приходится на Донецкий бассейн . [114] В угольной промышленности страны занято около 500 000 человек. [115] Украинские угольные шахты являются одними из самых опасных в мире, и несчастные случаи на них случаются часто. [116] Кроме того, страна изобилует чрезвычайно опасными нелегальными шахтами . [117]
Добыча угля в Соединенном Королевстве восходит к временам Римской империи и осуществлялась во многих различных частях страны. Угольные месторождения Великобритании связаны с Нортумберлендом и Даремом , Северным и Южным Уэльсом , Йоркширом , Шотландским Центральным поясом , Ланкаширом , Камбрией , Восточным и Западным Мидлендом и Кентом . После 1972 года добыча угля быстро пришла в упадок и к 21 веку практически исчезла. [118] Потребление угля — в основном для производства электроэнергии — сократилось с 157 миллионов тонн в 1970 году до всего лишь 587 000 тонн в 2023 году. [119] Занятость в угольных шахтах сократилась с пикового значения в 1 191 000 человек в 1920 году до 695 000 человек в 1956 году, 247 000 человек в 1976 году, 44 000 человек в 1993 году, 2 000 человек в 2015 году и до 360 человек в 2022 году. [120]
Почти все наземные угольные ресурсы Великобритании залегают в породах каменноугольного периода , некоторые из которых простираются под Северным морем. Битуминозный уголь присутствует в большинстве угольных месторождений Великобритании и на 86–88% состоит из углерода. В Северной Ирландии имеются обширные залежи лигнита , который менее энергоемок из-за окисления (сгорания) при обычных температурах сгорания. [121] По данным Euracoal, в Великобритании имеется 3,56 млрд тонн выявленных ресурсов каменного угля , а предполагаемые общие остаточные угольные ресурсы могут достигать 187 млрд тонн. [122]
В 2020 году проектируемая глубокая угольная шахта Уайтхейвен получила разрешение на планирование, но работы так и не начались из-за продолжающихся юридических проблем и отсутствия лицензии на добычу полезных ископаемых на морском дне от Организации по управлению морскими ресурсами .Добыча угля в США началась в начале 18 века, а коммерческая добыча началась около 1730 года в Мидлотиане, штат Вирджиния . [123] Доля США в мировой добыче угля оставалась стабильной на уровне около 20 процентов с 1980 по 2005 год, около 1 миллиарда коротких тонн в год. В 2010 году США заняли второе место в мире по добыче угля и обладают крупнейшими запасами угля в мире. В 2008 году тогдашний президент Джордж Буш-младший заявил, что уголь является самым надежным источником электроэнергии. [124]
В 2011 году бывший президент США Барак Обама заявил, что США следует больше полагаться на более чистые источники энергии, которые выбрасывают меньше или вообще не выбрасывают углекислый газ . [125] В течение некоторого времени, в то время как внутреннее потребление угля для производства электроэнергии замещалось природным газом, экспорт рос. [126] Чистый экспорт угля из США увеличился в девять раз с 2006 по 2012 год, достигнув пика в 117 миллионов коротких тонн в 2012 году, а затем снизился до 63 миллионов тонн в 2015 году. В 2015 году 60% чистого экспорта США шло в Европу, 27% в Азию. Добыча угля в США все больше осуществляется на открытых карьерах на западе Соединенных Штатов, таких как бассейн реки Паудер в Вайоминге и Монтане . [11] [127]
Уголь оказался под постоянным ценовым давлением со стороны природного газа и возобновляемых источников энергии , что привело к быстрому снижению спроса на уголь в США и нескольким заметным банкротствам, включая Peabody Energy . 13 апреля 2016 года компания сообщила, что ее выручка сократилась на 17 процентов из-за падения цен на уголь, и что в предыдущем году она потеряла два миллиарда долларов. [128] Затем 13 апреля 2016 года она подала заявление о банкротстве по Главе 11. [128] Harvard Business Review рассмотрел вопрос о переподготовке работников угольной промышленности для работы в сфере фотоэлектрических систем из-за быстрого роста числа рабочих мест в сфере солнечной энергетики в США. [129] Исследование 2016 года показало, что это технически возможно и составит всего 5% от промышленного дохода за один год, чтобы обеспечить работников угольной промышленности гарантиями занятости в энергетической отрасли в целом. [31]
Дональд Трамп пообещал вернуть рабочие места в угольной промышленности во время президентских выборов в США в 2016 году , и, став президентом, он объявил о планах по сокращению защиты окружающей среды, в частности, путем отмены плана Clean Power Plan (CPP). Однако отраслевые наблюдатели предупредили, что это может не привести к буму рабочих мест в горнодобывающей промышленности [130]
Прогноз Управления энергетической информации за 2019 год показал, что добыча угля без CPP будет снижаться в ближайшие десятилетия более быстрыми темпами, чем указано в прогнозе агентства за 2017 год, который предполагал, что CPP действует. [131]
{{cite web}}
: CS1 maint: unfit URL (link){{cite web}}
: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)в этом месяце шахта Maltby в Южном Йоркшире закрылась навсегда. В конце зимы, когда 40% наших энергетических потребностей удовлетворялось за счет угля (большая часть импортировалась), мы стали свидетелями трогательной церемонии закрытия
{{cite report}}
: |author=
имеет общее название ( помощь )