Добыча сланцев

В настоящее время высокоразвитая сланцевая промышленность есть только в России и КНР.

В промышленных масштабах добыча горючих сланцев ведётся только в России (месторождение около Санкт-Петербурга, а также Кашпирское в Волжском бассейне) — до 10 млн т в год, в Эстонии (Эстонское месторождение) — до 20 млн т и в Китае (Фушунь) — десятки миллионов тонн. В США и Бразилии добывается несколько миллионов тонн сланцев для различных исследований их свойств. Половина сланцев добывается экономичным открытым способом, при котором себестоимость добычи в 1.5-2 раза ниже, чем при подземном способе.

На сланцевых месторождениях, на разрезах принята единая система разработки – простоя бестранспортная. Предельная мощность вскрыши 12-18 метров. Внедрение более мощных экскаваторов позволит в перспективе увеличить мощность вскрыши до 40 метров. Сланцевая залежь отрабатывается тремя последовательно и раздельно вынимаемыми слоями. Сланцы верхнего (F-E) и нижнего (C-B) отгружают в автотранспорт, средний слой D идёт вместе с породой в отвалы. При этом безвозвратно теряется около 19 процентов сланца.

Как видим, выбрать весь сланец практически не удается, часть его оставляют в целиках для поддержания кровли. Таким образом, потери сланца, называемые эксплуатационными (существуют еще общешахтные потери и потери по геологическим причинам), составляют 20—30 процентов запасов, а на старых шахтах и в сложных условиях они достигают 45—50 процентов. С подобным положением мириться, конечно, нельзя. Сокращение потерь сланца в недрах и повышение производительности труда возможны только путем обновления технической базы и изменения технологии очистных работ. Основа решения этих задач — создание средств комплексной механизации очистных работ и внедрение поточной организации добычи сланцев. Новые варианты технологий: механизированные лавы, где производится буровзрывная выемка пласта и полное обрушение кровли; комплексно-механизированные лавы слоевой или валовой выемки пласта, то есть комбайновая выемка с полным обрушением кровли; слоевая или валовая выемка импульсными струговыми комплексами.

С введением этих технологий эксплуатационные потери сланца в недрах снизятся в 1,5—2 раза, а производительность труда возрастет в 1,5 раза и более.

В течение последних двадцати лет за рубежом все больше внимания уделяется новому методу получения смолы — перегонке сланцев на месте залегания непосредственно в пласте. Метод очень привлекателен. Отпадает необходимость строить шахты или разрезы, нет нужды избавляться от огромных масс отработанного сланца. Опытные работы в этом направлении ведутся в США в бассейне Пайсенс-Крик. Для этого бурят несколько скважин. В центральную скважину нагнетают воздух. Сланец поджигают, и образовавшиеся газы превращают органическое вещество (кероген) в смолу, которую откачивают из периферических скважин (рис. 2).

Рис. 2. Схема перегонки горючих сланцев на месте залегания:

1 — скважина для ввода сжатого воздуха, 2 — перекрывающие породы, 3 — скважина для вывода продуктов перегонки (сланцевой смолы и газа), 4 — сгоревший сланец, 5 — зона горения, 6 — зона перегнанного сланца, 7— зона перегонки, 8 — сырой сланец

Несмотря на то, что идея метода очень проста, его реальное осуществление связано с решением весьма сложных инженерных задач. Одна из них заключается в создании трещиноватости, которая необходима для получения должной проницаемости пород, особенно при сравнительно большой глубине залегания сланцев. Большую трудность представляет также управление фронтом горения. Возникают проблемы, связанные с охраной окружающей среды, например загрязнение грунтовых вод растворимыми продуктами перегонки.

По имеющимся сведениям, в КНР на месторождениях Фушунь и Маомин открытым и подземным способом добывается до 20 миллионов тонн сланцев в год.

В США добывается и перерабатывается на полупромышленных установках 1,5—2 миллиона тонн сланцев. В Бразилии для опытной установки на месторождении Сан - Матеус -ду - Сул формации Ирати открытым способом осуществляется добыча 0,8 миллиона тонн сланцев. В Израиле также работает опытная установка по сжиганию сланцевой нефти, сырье для испытаний поставляет небольшая шахта.