Каменный уголь (III)

Каменный угольКАМЕННЫЙ УГОЛЬ. [Cм. Каменный уголь (I), Каменный уголь (II)] За последние годы изучение ископаемых углей сильно подвинулось вперед. С одной стороны, много нового внесено в проблему образования углей и вообще их химизма, с другой, геологические исследования и разведочные работы последних лет на территории СССР дополнительно осветили уже известные раньше месторождения и открыли новые обширные угленосные бассейны в нашей стране. По вопросу происхождения углей, где значительную роль сыграли и работы советских ученых (профессор Стадников, профессор Орлов и др.), до сих пор, правда, нет единого мнения относительно того, что из основных составных частей растительных остатков послужило исходным материалом при образовании гумусовых углей - целлюлоза или лигнин. При этом выяснилось, что погребенные растительные остатки, прежде всего, проходили стадию торфа, затем стадию бурого угля, каменного угля и антрацита. Результат и скорость прохождения зависели как от свойств исходного растительного материала, так и от условий, в которых он подвергался превращению. Поэтому мы встречаем иногда бурые угли в древних геологических системах, тогда как в молодых системах часто находим угли каменноугольной стадии.

Запасы ископаемых углей в результате произведенных геологических исследований и разведок увеличились в СССР за последние годы более чем вдвое: с 553617 млн. т в 1928 г. до 1180000 млн. т. Запасы углей Европейской части СССР определяются на 1/V 1934 г. в 142570 млн. т (вместо 78696 млн. т); по Азиатской части 1037430 млн. т (вместо 474921 млн. т). В связи с этим увеличиваются и мировые запасы до 8342087 млн. т (вместо 7714407 млн. т), а доля СССР в мировых запасах достигает около 15% (вместо 7,2%). Т. о. даже без учета тонких пластов угля, принимаемых во внимание в других странах, СССР стал по запасам ископаемых углей на второе место рядом с Канадой и решительно перегнал Китай. На 1/V 1934 г. запасы ископаемых углей в СССР по данным Главного геолого-гидро-геодезического управления Наркомтяжпрома выражались суммарными цифрами, приведенными в табл. 1.

Запасы ископаемых углей в СССР

Запасы ископаемых углей в СССР

В настоящее время площадь Подмосковного бассейна исчисляется примерно в 120000 км2; запасы же его по более детальным разведкам определяются около 5930 млн. т; их следует отнести гл. образом к гумусовым углям. Более тщательные исследования показали, что сапропелевыми разностями можно считать здесь лишь богхеды, имеющие сравнительно незначительное распространение. С другой стороны, к месторождениям сапропелитовых, вернее сапромикситовых, углей необходимо отнести угли Барзасского района, расположенного на северо-восточной окраине Кузнецкого бассейна. Они залегают в отложениях девонской системы в верхнем ее отделе. Химический анализ их показал содержание до 30% первичной смолы. После небольших разведок этого месторождения была пройдена шахта, которая в 1932 г. пересекла пласт мощностью 2,3 м. Подсчитанные в настоящее время запасы этих углей, которые могут быть использованными для выработки жидкого моторного топлива, составляют по категории А 9116 тыс. т, по категории Б 7064 тыс. т, по категории C1 (до глубины 360 м) 10528 тыс. т, по категории С2 (до глубины 650 м) 22600 тыс. т; всего около 49250 тыс. т. Из месторождений гумусовых углей необходимо остановиться на Челябинском бассейне, запасы которого в настоящее время исчисляются в 1750 млн. т. На общем протяжении с севера на юг около 150 км от реки Миасса до реки Тогузака близ г. Троицка неглубоко от поверхности залегает полоса юрской угленосной толщи, содержащая местами 10—11 рабочих пластов угля. Они непостоянны по мощности, из тонких переходят в очень мощные: до 8—10 м на южной группе центральной площади Челябинских копей, до 20 м в Еманжелинском районе, до 40 м (а в одном месте даже до 100 м) в Коркинском районе. Запасы Богословского района, содержащего бурые угли юрского возраста, ориентировочно определяют в настоящее время в 300 млн. т. Огромные буроугольные бассейны известны в настоящее время в Сибири. Один из них - Чулымо-Енисейский - вытянут вдоль Томской ж. д. почти на 400 км от Мариинска до Красноярска и далее на север вдоль р. Енисея почти до Енисейска. Общая площадь бассейна около 20000 км2. Его геологическое строение еще неясно. Известно, однако, что юрская угленосная толща подстилается складчатым палеозоем окружающих горных кряжей. Залегание угленосной юры в общем спокойное, лишь в Ачинском районе имеются довольно крутые складки с падением на юго-запад до 30—40°. Общая мощность юры здесь 220—260 м, причем выявляются три угленосные горизонта с различной мощностью пластов 1—12 м. Угли всего бассейна бурые, иногда переходящие в лигниты. Местами встречаются сапропелитовые разности. Анализ угля, взятого из месторождения у Щучьего озера в Мариинском районе, дал влаги 16,66%, золы 2,28%, порошкообразного кокса 48,90%, серы 0,20%. В органической массе углерода 54,98%, водорода 5,62%. Удельный вес угля 1,39. Калорийность 4400—5300 Cal.

В Чулымо-Сережском районе был получен такой анализ угля: влаги 11,68%, золы 1,56%, порошкообразного кокса 47,83%, серы 0,25%; в органической массе углерода 60,48%, водорода 5,31%; калорийность 5300. В районе Ачинска в 1931 г. открыто Соболевское месторождение горючего сланца мощностью до 4 м. Перегонка полученной из него пробы дала 32% первичной смолы. Наиболее распространены в бассейне, как уже было указано, бурые угли, а также гумито-сапропелиты с зольностью 20—40% и с выходом первичного дегтя 10—12%. Запасы этого бассейна исчислены профессором И. К. Коровиным в 20 млрд. т. Другим огромным буроугольным бассейном является Канский бассейн, расположенный к востоку от р. Енисея. Он тянется вдоль Томской ж. д. от ст. Балай (100 км от Красноярска) до р. Бирюсы на востоке. Геологическое строение, угленосность и свойства углей еще недостаточно изучены. Общая площадь его превышает 20000 км2. Угленосность наблюдается в отложениях пермокарбона и юры. Мощность первого угленосного горизонта, с которым связаны немногие известные угленосные отложения каменного угля, достигают 60—70 м. Мощность угольных пластов (Унжикское месторождение) до 2,4 м. Юрская толща имеет более 200 м мощности, отличаясь в разных районах различной угленосностью. В крайнем западном Рыбинском районе установлены 4 угленосных горизонта с 16 пластами бурого угля с суммарной мощностью 34 м. В Бородинском месторождении, в 10 км к югу от ж. д. (ст. Кэмала), бурением открыт пласт мощностью более 17 м. В Саяно-Партизанском районе юрские угли относятся к каменным блестящим углям и отличаются большой крепостью. В большинстве случаев угли бассейна относятся к типичным бурым и характеризуются умеренной зольностью (7—10%), значительной влажностью (в сыром угле 15—20%, в сухом 8—10%) и хорошей калорийностью в свежем состоянии (5000—6500 Cal с глубины 16—20 м). На небольшой глубине угли выветриваются и отличаются низкой калорийностью (2500—4000 Cal в рабочем топливе). Битуминозность канских бурых углей по-видимому низка: анализы различных пластов дали 2—4% первичного дегтя, в редких случаях 5—6%. Каменноугольные разности канских углей дают калорийность до 6500 и выше. Наряду с бурыми углями в Канском бассейне встречаются также сапропелиты, чаще всего в виде горючих сланцев, реже - богхедов. Многие из них отличаются высокой битуминозностью и обладают пропластками небольшой мощности (0,20—0,30 м). Калбысовское месторождение дает 46,8% первичного дегтя, 26,7% золы; Крутологовское 34,2% дегтя, 21% золы; Тугушинское 42,6% дегтя, 30,8% золы; Александровское (богхед) 32,8% дегтя, 14,12% золы. Запасы бассейна ориентировочно исчисляются в 40 млрд. т. В Якутской АССР кроме Кангалакского месторождения необходимо отметить в низовьях реки Лены Булунский район с рядом угольных месторождений, сильно дислоцированных и имеющих близкие к каменным блестящие угли, иногда матовые, до 1 м мощности. Выше по р. Лене расположен Чигайский район, отличающийся довольно высокой угленосностью. Он содержит до 20 пластов бурого угля мощностью 0,65—2,7 м при суммарной мощности угля 23 м. Среди месторождений в районе устья р. Вилюя интересно Сангарское месторождение, содержащее до 20 пластов и пропластков угля, 4 из которых являются рабочими с суммарной мощностью около 5 м. Ряд месторождений известен по р. Алдану. Общие запасы Якутской АССР исчисляют ориентировочно в 60 млрд. т.

Переходя к каменноугольным месторождениям, необходимо, прежде всего, отметить растущее значение Донецкого бассейна, запасы которого исчисляются в настоящее время в 71 млрд. т. Необходимо также указать, что все время расширяется и угленосная площадь Донецкого бассейна, прикрытая осадками более молодых отложений. К востоку угленосные отложения Донбасса, прикрытые третичной толщей, достигают р. Дона; к югу через те же отложения пласты угля встречены по р. Дону у хутора Каныгинского и станицы Раздорской. В северном направлении на глубине 600—700 м угленосная толща карбона с тремя пластами угля (один из них 2 м мощности) встречена Луганской буровой скважины, пересекшей 600 м мезозойской толщи. Имеются настолько большие надежды «протянуть» Донбасс и к северу-западу, что в высокоавторитетных геологических кругах зреет уже мысль о Большом Донбассе.

Много нового внесено за последние годы и в изучение Кузнецкого бассейна. Его нижняя угленосная толща - Балаханская свита, - относящаяся к каменноугольному возрасту, содержит 29 пластов рабочей мощности 0,7—15 м. Две вышележащие свиты - Безугольная и Кольчугинская - принадлежат, как выяснилось, к пермскому возрасту. В Кольчугинской свите содержатся 35 рабочих пластов углей, имеющих до 15% выхода первичных смол; 22 рабочих пласта той же свиты с суммарной мощностью около 40 м с содержанием первичных смол 14—16% выявлены в Плотниково-Пиньгинском районе, расположенном вблизи Кемерово. Палеозойская толща Кузнецкого бассейна несогласно покрывается юрскими угленосными отложениями, содержащими угли двух типов: местами встречены обыкновенные бурые угли, местами довольно мощные (2—3 м и более) сапропелитовые угли с большим выходом первичных смол. Анализ показал содержание их (например, у дер. Ново-Казанки) 23—24%. Угленосная толща юры очень мало изучена.

Что касается западного склона Урала, то за последнее время выяснено, что от Луньевки до р. Усьвы к югу угленосные отложения нижнего карбона идут несколькими параллельными меридиональными складками и содержат в своих недрах до 2,7 млрд. т запасов. Продолжением нижнекаменноугольной толщи Кизеловской полосы Урала являются, как известно, Печорские месторождения каменного угля. За последние годы выявлена большая угленосная площадь в этом районе, сложенная пермскими угленосными отложениями. Угли этого возраста являются гл. обр. бурыми и лишь на крайнем северо-востоке переходят в каменные, причем в бассейне реки Варкуты встречены 3 пласта рабочей мощности коксующегося угля; в настоящее время там пройдена шахта. Общие запасы Печорской угленосной площади ориентировочно исчисляются в 60 млрд. т.

Вследствие непрерывно продолжающихся разведок решительно изменились наши представления о Караганде. В настоящее время это уже оформленный каменноугольный бассейн, небольшой пока по площади (около 2000 км2), но с запасами до 32 млрд. т коксующихся каменных углей, причем запасы эти имеют тенденцию возрастать с расширением разведки. Здесь выявлено 26 пластов рабочей мощности 0,6—8 м с суммарной мощностью около 52 м. Залегание пластов довольно спокойное с падением к югу 8—40°. Значительные тектонические нарушения встречены пока к восточной границе бассейна, представляющего, по-видимому, форму грабена. Угленосная толща Караганды делится на 2 свиты. Пласты верхней свиты отличаются лучшими качествами: они содержат в среднем до 1% серы и дают зольность 8,75—20%. Пласты нижней угленосной свиты содержат 1,5—3% серы и более 20% (иногда до 35%) золы. Необходимо отметить при этом, что некоторые зольные пласты нижней свиты к тому же трудно обогащаются. Значительным преимуществом карагандинских углей перед кузнецкими является меньшее содержание в первых фосфора (обычно 0,01—0,02%). Нижнекаменноугольная толща Караганды прикрывается сверху несогласно налегающими юрскими отложениями, мощность которых превышает 280 м и по данным геофизиков не менее 400 м. Ив каменноугольных и в юрских отложениях бурением обнаружены запасы артезианских вод.

Запасы Иркутского каменноугольного бассейна, площадь которого превышает 30000 км2, исчисляют теперь в 75 млрд. т. Мощность пород юрской толщи, слагающей бассейн, превышает местами 400 м. Калорийность углей в сыром топливе дает 6200—6500 единиц. Зольность в пластовых пробах редко бывает выше 10—12%; зольность товарных проб больше (иногда до 20%). Уголь из наиболее глубоких горизонтов Черемховского района и особенно района Забитуй-Заларинского дает промышленный кокс. В этом бассейне встречены на отдельных площадях (Хахарейская, Матаганская) высокоценные богхеды с содержанием среднего выхода первичного дегтя 13—16%, причем в некоторых точках выход этот повышается до 45%. К северу от этого бассейна по системе гл. обр. правых притоков р. Енисея расположена огромная площадь (не менее 1000000 км2) Тунгусского угленосного края. Осадочная толща этого огромного района относится гл. обр. к верхнепалеозойским отложениям и содержит многочисленные пласты каменного угля. Местами (Норильское месторождение) обнаружены коксующиеся разности; местами встречены тощие угли, переходящие в антрацит и даже в графит (Курейское месторождение). Район этот совершенно не изучен, в нем очень распространены основные изверженные породы - траппы. Запасы угля, совершенно ориентировочно, исчисляются в 300 млрд. т. Другой огромный бассейн освещен за последние годы на Дальнем Востоке в бассейне р. Бурей, притока р. Амура. Угленосная толща юры, слагающая этот каменноугольный бассейн, занимает площадь не менее 11000 км2. Она разбивается на 2 угленосные свиты: нижняя свита т. н. Умальтинского месторождения содержит 20 пластов угля с суммарной мощностью 23 м, верхняя свита - около 19 пластов с суммарной мощностью 12 м. В Ургальском месторождении обнаружено 14 пластов (0,75—3,6 м) с суммарной мощностью в 26 м. По своим свойствам угли Бурейского бассейна разнообразны. В общем этот уголь легко загорается, дает среднее или длинное коптящее пламя. Лучшие сорта угля спекаются и дают кокс. Угли Ургальского месторождения содержат 30—42% летучих веществ, 0,4—0,7% серы, 18—23% золы. Их теплотворная способность 6200 Cal против средней по Донбассу 6900 Cal. Расположенные вблизи крупного месторождения Мало-Хинганских железных руд угли Бурейского бассейна быстро дадут возможность развития здесь тяжелой промышленности. Запасы Бурей исчисляются на 1/V 1934 г. в 60 млрд. т. Из других месторождений углей Дальнего Востока необходимо указать на Верхне-Суйфунское месторождение. Сложенное меловыми осадками, оно содержит пласты угля, дающие при перегонке выход первичных смол в 15—30%. Анализ угля Липовецкого пласта с средней мощностью 1,5 м дал 8,29% золы, 0,2—0,4% серы, 2—4,9% влаги, 28—36% летучих веществ.

Прослойки же рабдописситового угля дают до 85% летучих (органической массы). Теплотворная способность 5700—7200 Cal. Разведки последних лет уточнили запасы высокоценных углей Сучанского месторождения, в юго-западной части которого распространены полуантрациты с содержанием летучих около 6%, далее к северо-востоку идут коксовые угли, а еще далее пламенные с содержанием летучих до 30%. Выявленные запасы оцениваются там в 42 млн. т, причем предусматривается прирост углесодержащих площадей. Месторождения Тихоокеанского побережья недостаточно обследованы, тем не менее, здесь констатированы выходы углей в Чукотско-Анадырском крае и по побережью Берингова моря (бухта Угольная, Анадырский лиман, мыс Сердце-Камень и др.), а также по восточному и западному побережью Камчатки. На восточном берегу в окрестностях бухты Корфа встречено 11 рабочих пластов лигнита и бурого угля плиоценового возраста с общими запасами свыше 30 млн. т. Усть-Камчатское месторождение на том же восточном берегу содержит по-видимому каменный уголь. Известны каменные угли на западном берегу Камчатки в районе рек Паланной, Харюзовой и Подкагерной. Запасы их не учтены. Новые данные имеются и о запасах углей на о. Сахалине, отличающихся высокими качествами и принадлежащих к отложениям меловой и третичной систем. Калорийность сахалинских углей, даже длиннопламенных, достигает 7800 Cal и более, а у паровичных превышает обычно 8000 Cal. Малая зольность и способность коксоваться делают эти угли высокоценным экспортным топливом. В результате изучения Сахалина запасы углей в нем с 2 млрд. т увеличились до 6—10 млрд. т.

Добыча каменного угля. Каменный уголь как в б. Российской империи, так и в СССР является основным видом топлива. Его роль в топливном балансе видна из табл. 2.

Роль каменного угля в топливном балансе

Повышение удельного веса каменноугольного топлива в общем топливном балансе имеет большое народнохозяйственное значение, т. к. за счет такого увеличения и увеличения потребления торфа должно уменьшиться потребление в виде топлива, дров и нефти. Во второй пятилетке добыча угля развивается еще более высокими темпами, чем это было в первой пятилетке, что видно из табл. 3.

Добыча каменного угля

Как видно из табл. 3, резкий перелом в добыче каменного угля наступил в 1933 г. Перелом в работе каменноугольной промышленности, происшедший во второй половине 1933 г., объясняется проведением в жизнь мероприятий, декретированных постановлением СНК СССР и ЦК ВКП(б) от 8/IV 1933 г. о каменноугольной промышленности, касающихся организационных вопросов каменноугольной промышленности, борьбы с текучестью, системы оплаты труда, проблемы кадров. В результате принятых в соответствии с этим постановлением мер значительно увеличилось количество инженеров на шахтах, изменилось к лучшему соотношение между числом подземных и поверхностных рабочих, сократилась текучесть. Число горных инженеров на участках за 14 месяцев после постановления увеличилось в десять раз. Число подземных рабочих составляло в 1930 г, 61,8% от всего числа трудящихся, а в 1934 г. достигло 68,2%. Вместе с тем была перестроена и система заработной платы в направлении полной ликвидации уравниловки в оплате труда, обеспечения более высокой зарплаты подземных рабочих, введением законченной прогрессивно-премиальной системы оплаты труда, премированием за сохранность механизмов и т. д. Вместе с осуществлением указанного выше постановления, создавшего условия для высоких темпов роста добычи каменного угля, каменноугольная промышленность за годы второй пятилетки делает дальнейшие шаги по осуществлению указаний т. Сталина на XVI и XVII съездах ВКП(б) о создании новых угольных баз. На XVI съезде ВКП(б) т. Сталин указал, что старая наша угольно-металлургическая база - Украина - недостаточна для промышленного развития Союза. Он говорил: «новое состоит в том, чтобы, всемерно развивая эту базу и в дальнейшем, начать вместе с тем немедленно создавать вторую угольно-металлургическую, базу. Этой базой должен быть Урало-Кузнецкий комбинат, соединение кузнецкого коксующегося угля с уральской рудой» (Сталин, Политический отчет Центрального комитета XVI съезду). На XVII съезде ВКП(б) т. Сталин указал как на один из главных недостатков промышленности, на недооценку «серьезнейшего значения развития добычи местных углей в общем топливном балансе страны (Подмосковный район, Кавказ, Урал, Караганда, Средняя Азия, Сибирь, Дальний Восток, Северный край и т. д.)»; далее т. Сталин указал на необходимость «развернуть во всю добычу местных углей во всех известных уже районах, организовать новые районы угледобычи (например, в Бурейском районе Дальнего Востока), превратить Кузбасс во второй Донбасс» [Сталин, Отчетный доклад XVII съезду ВКП(б)]. Выполнение этих директив т. Сталина видно ив следующего (табл. 4).

Добыча каменного угля по районам

Как видно из табл. 4, роль Донбасса, остающегося основным решающим районом в снабжении страны углем, из года в год снижается. Значительно повышается удельный вес районов, входящих в Урало-Кузнецкий комбинат (Западная Сибирь, Урал и Казахстан), которые в 1932 г. давали 17,8% от всей добычи каменного угля; в 1934 г. их доля составила уже 20,7%, а по плану на 1935 г. доходит до 22,1%. В 1930 г. удельный вес УКК по добыче угля составлял всего 12,7%, в 1913 г. районы, входящие в УКК, дали 7,1% от всей добычи каменного угля. За годы первой пятилетки и первые два года второй вошли в эксплуатацию новые угольные бассейны и месторождения, которые раньше не разрабатывались совершенно; так, Карагандинский бассейн в Казахстане впервые дал уголь в 1929/30 г. в количестве 11,9 тыс. т, а в 1934 г. добыча угля в Караганде достигла 1831 тыс. т, в 1931 г. началась добыча в Печорском бассейне, с 1934 г. началась добыча в Ткварчелах (ЗСФСР). Значительно развивается добыча бурых и местных углей. С 1931 г. начинается добыча украинских месторождений бурого угля, в 1932 г. - Крымского и Боровичского месторождений. Получают громадное развитие мощные буроугольные бассейны - Подмосковный и Челябинский. Подмосковный бассейн дал в 1934 г. 4,9 млн. т угля (включая попутную добычу огнеупорной глины) против 2,6 млн. т в 1932 г. и 0,3 млн. т в 1913 г.; Челябинский бассейн в 1934 г. дал 2,1 млн. т против 0,9 млн. т в 1932 г. и 0,1 млн. т в 1913 г. Общее количество добытого в 1933 г. бурого угля составило 8,9 млн. т против 6,9 млн. т в 1932 г. и 1,2 млн. т в 1913 г. Рост добычи каменного угля возможен был благодаря как вводу в эксплуатацию новых шахт, так и механизации работ. В первую пятилетку введено в эксплуатацию 129 крупных шахт общей мощностью около 50 млн. т. В 1933 г. введено в эксплуатацию 40 новых шахт мощностью в 19,5 млн. т и в 1934 г. (по промышленности, подведомственной НКТП) 17 шахт мощностью 8,4 млн. т. Механизация добычи каменного угля внедрялась за последние годы чрезвычайно быстрыми темпами. В 1932 г. механизированная добыча составляла 65,1% от всей добычи по Союзу, в 1933 г. - 70%, а в 1934 г. - 74,1 % (по промышленности, подведомственной НКТП, составлявшей в 1934 г. 93,6% от всей каменноугольной промышленности). По Донбассу процент механизированной добычи в 1927 /28 г. составлял 19,4%, в 1932 г. - 72,3%, в 1933 г. - 77,0%, в 1934 г. - 79,1%. В 1935 г. механизация добычи по трестам НКТП доводится до 80,1% (по плану), в том числе по Донбассу - до 83,2%. Такая степень механизации значительно выше механизации добычи каменного угля в США, где она перед кризисом в 1929 г. равнялась 75,4%. Еще большей величины механизация достигла в доставке угля. В 1932 г. по всему Союзу механизация доставки составляла 74,2%, в 1933 г. - 76,0%, в 1934 г. в Донбассе механизация доставки достигла 86,7% против 49,3% в 1930 г. Медленнее внедряется механизация откатки: в 1932 г. откатка была механизирована на 19,7%, в 1933 г. - 37,6%. В Донбассе механизированная откатка в 1934 г. составила 48,8% против 6,4% в 1930 г. Количество оборудования для механизированной добычи возрастает из года в год. Это видно из табл. 5.

Наличие врубовых машин и отбойных молотков

Наличие такого количества механизмов могло обеспечить еще больший процент механизированной добычи в общей добыче каменного угля, однако освоение механизмов шло недостаточно интенсивно. Так, в начале 1935 г. производительность рабочего на отбойном молотке в среднем составляла 6—7 т в смену, между тем в Германии, в Руре, она достигла в среднем 10 и даже 17 т. Введение в эксплуатацию новых шахт, внедрение новой техники надо было дополнить еще освоением этой техники. Еще в 1933 объединенном пленуме ЦК и ЦКК ВКП(б) тов. Сталин говорил, что пафос нового строительства «должны мы дополнить энтузиазмом, пафосом освоения новых заводов и новой техники, серьезным поднятием производительности труда, серьезным сокращением себестоимости». В 1935 г. в своей исторической речи на 1 Всесоюзном совещании стахановцев тов. Сталин говорил: «чтобы новая техника могла дать свои результаты, надо иметь еще людей, кадры рабочих и работниц, способных стать во главе техники и двинуть ее вперед». И дальше: «очевидно, что за эти два года шло освоение этой новой техники и нарождение новых кадров. Теперь ясно, что такие кадры уже имеются у нас». Нижеприведенные данные блестяще подтверждают эти слова вождя. В 1932 г. средняя месячная добыча одного рабочего составила 16,1 т каменного угля, в августе же 1935 г. - 23,6 т, т. е. возросла за истекший период на 46,5%, тогда как за всю первую пятилетку - на 24%. В результате дальнейшей борьбы за освоение техники в середине 1935 г. в каменноугольной промышленности новые механизмы начинают давать невиданные результаты.

Производительность отбойного молотка увеличивается во много раз. Уже в конце августа т. Стаханов на своем отбойном молотке в шахте «Ирмино» дал 102 т угля в смену. Это было лишь начало новых методов добычи угля, связанных с действительным освоением новой техники. Стахановское движение, охватившее всю промышленность СССР, сказалось в каменноугольной промышленности значительным повышением среднесуточной добычи угля. Это видно из табл. 6.

Среднесуточная добыча угля по Союзу

Как видно из табл. 6, за 2 месяца с начала стахановского движения среднесуточная добыча поднялась на 18,5%. Стахановское движение, вызвавшее такой рост среднесуточной добычи угля, базируется прежде всего на новой технике; «стахановское движение было бы немыслимо без новой высокой техники» (Сталин). Вторым пятилетним планом на 1937 г. была намечена добыча угля в количестве 152,5 млн. т. Благодаря стахановскому движению уже в настоящее время открывается возможность выполнить вторую пятилетку каменноугольной промышленности в 4 года, т. е. в 1936 г. дать около 152,5 млн. т угля. В соответствии с ростом добычи каменного угля резко изменился характер нашей внешней торговли каменным углем. Импорт каменного угля из года в год снижается, а экспорт увеличивается (табл. 7).

Внешняя торговля СССР каменным углем

В то время как у нас добыча каменного угля за последние годы росла, в капиталистическом мире она под влиянием мирового кризиса непрерывно падала. Лишь с 1933 г. начинается в капиталистических странах медленное увеличение добычи каменного угля. Это видно из табл. 8.

Добыча каменного угля в капиталистических странах

Методика исследования каменного угля. Исследование углей ведется в связи с тем или иным их применением. Чаще всего дают определение общего состава, т. е. балласта в виде влаги и золы (иногда серы) и вывода летучих и кокса (с характеристикой последнего), или технический анализ с добавлением к предыдущим определениям теплотворной способности. В частности 1) для углей, предназначенных для энергетического использования, требуются такие характеристики: V, спекаемость, плавкость золы в полувосстановительной и окислительной среде, Wp, Ас, Scб, Sck, Qв, Qн, размер кусков и содержание мелочи, процентное содержание С, Н, О, удельный вес, изменяемость при хранении и перевозке, а при сжигании в виде угольной пыли также сопротивляемость размолу; 2) для углей, сжигаемых в печах специального назначения, надлежит еще указывать размер и характер пламени, реакционную способность кокса, состав золы и т. д.; 3) для газогенераторных углей необходимы такие показатели: Vг, плавкость золы, размер кусков и содержание мелочи, спекаемость в цифровом выражении, прочность в отношении воздействия огня, реакционная способность, Wp, Ас, Scoб., Q; 4) для углей, подвергающихся сухой перегонке при низких температурах, - содержание битумов, выход первичной смолы в алюминиевой реторте, на горючую массу - Wp, Ас, Сг, Нг, Ог характер первичной смолы, выход фракций, кипящих до 300°С (за вычетом фенолов и оснований), содержание в них серы, процент и характер полукокса, выход первичного газа, его Qи т. д.; 5) для углей, подвергающихся экстрагированию, - Wp, Ас, Сг, Нг, Ог, содержание битумов, экстрагируемых спиртобензолом. Целый ряд характеристик требуется и для углей, идущих для коксования (самостоятельно или в виде присадок), получения светильного газа, для целей обогащения, брикетирования, гидрирования и т. д. По Стадникову угли для коксования (каменные сапропелитово-гумусовые и гумусово-сапропелитовые) должны содержать 4,5—6% Н в органической части, 18—25% летучих и при испытании в пластомере по методу Сапожникова показывать толщину пластичного слоя около 22 мм при величине усадки 18—16 мм. Содержание Soб. д. б. не свыше 1,5%, Ас 7%. По К. Бунте в ряде случаев необходимо еще определение витрена, кларена, дюрена и фюзена, теплоты коксования и кривой плавкости золы. Кроме перечисленных выше чисто лабораторных определений требуется в известных случаях проведение опытов в полузаводском масштабе, например, на опытном газовом заводе, коксовой установке и т. д.

Анализ и исследование каменного угля. Почти во всех государствах (США, Англия, Германия, Франция, Бельгия, Швейцария, Польша, Швеция, Чехо-Словакия, Голландия) для наиболее ходовых определений углей имеется стандартизированная методика; единой международной методики для большинства определений пока не имеется (кроме, например, метода Эшка для серы). В СССР теперь унифицированные методы пересмотрены, уточнены, пополнены и сделаны стандартными (ОСТ 7151).

1) Влага по прежнему унифицированному методу определялась в двустенном сушильном шкафу при 102—105°С; теперь такой способ применяется только при анализе кокса, антрацита, тощих углей и марок углей ПЖ, Г и ПС. Для прочих введен метод прямой отгонки с тяжелым грозненским бензином или с ксилолом в видоизмененном аппарате Дина и Старка. Метод дает более точные показания (разница для легко изменяющихся углей в сторону увеличения, иногда до 1,5% и более), оперирует с большими навесками, что дает возможность применять его и для углей со степенью измельчения до 3 мм, для определения не только влаги воздушно-сухого угля, но и всей влаги рабочего угля, не требует квалифицированного персонала и продолжается не более 1,5—2 ч. Пары бензина с водой конденсируются в холодильнике Либиха, стекают в градуированный приемник, где влага собирается в нижней части, выполненной в виде шара, для больших количеств воды. Если берется ксилол, надлежит обращать особое внимание на чистоту трубки холодильника и приемника, обрабатывая их сухим паром, затем теплым раствором хромпика с 80% серной кислоты и высушивая после промывки в токе сухого воздуха. Допускаемые у нас расхождения: а) в одной лаборатории 0,3%, б) в разных - 0,5%. Для целей производственного контроля (при сушке, подготовке шихты и т. п.) имеется ряд быстрых методов, дающих результаты через несколько минут, например, диэлектрический, криогидратный и т. п. Как известно, диэлектрический коэффициент сухих воздуха и газов близок к 1, жидких и твердых тел - чаще до 10 и воды 81. Изменение диэлектрического коэффициента углей с различным процентом влаги зависит почти исключительно от количества последней. С помощью несложного измерительного аппарата и конденсатора опыт удается провести в 1,5—2 м. (не более 4), причем для углей с 5—25% влаги, как показала позднейшая проверка, по сравнению с нормальным ксилольным методом достигается точность 0,5% в 59 случаях из ста и 1 % - в 94 случаях (аппарат появился в 1928 г. и премирован в Германии). По Дольху и Штрубе определение влажности углей занимает 15—20 мин.; результаты близки к нормальным по ксилольному методу (разница не выше 0,3%, чаще же менее 0,2%). Определение проводится путем экстрагирования влаги из аналитической пробы (степень измельчения - прохождение через сито с 900 отверстиями на 1 см2) или из обычной лабораторной пробы (крупностью до 2—3 мм) и установления температуры расслоения смеси оводненного спирта и керосина (или, например, ксилола).

2) При определении количества лабораторной золы в углях надлежит учитывать условный характер последней, т. к. она отличается как от истинной золыu), так и от золы, получающейся в топках котлов или паровозов или в газогенераторах. Самый цвет находится иногда в зависимости от условий прокаливания; процент ее, определенный в муфельной печи и в лодочке, при элементарном анализе обычно не совпадает. Характеристика по проценту золы очень важна и является обязательной при всех анализах углей. Определение золы как остатка при прокаливании производят путем нагревания в фарфоровых или платиновых протвешках до 800°C (для сланцев 900°C) при доступе воздуха до постоянного веса. Путем постепенного подогрева и внесения затем в раскаленный муфель можно ускорить определение до  45—60 мин. для углей. Истинная зола м. б. вычислена, если сделаны соответствующие определения карбонатов, разновидностей серы, железа, гидратной воды по формулам Вейссера, Мейера, Фольмана, Караваева, также Бринсмейда и т. д.; и в них первая наиболее полная; последние 3 дают более правильные результаты, совпадающие с полученными по Бринсмейду. Однако для возможности применения их требуются очень длительные определения. Общего коэффициента для пересчетов не установлено; примерно для ряда углей он равен 1,12—1,14 (по Парру - старый коэффициент 1,08). Допускаемые расхождения в СССР для золы: при содержании Ас менее 12% для одной лаборатории 0,2%, для разных - 0,5%; для многозольных углей 0,3% и 0,5%. При сжигании углей играет роль не только плавкость золы, но и легкость внедрения расплавленного шлака в поры кладки, изменение микроструктуры, размывание размягченного слоя свежими массами шлака, что вынуждает проводить специальные испытания на химическую активность золы. Для определения состава золы делается анализ на SiО2, ТiO2, Аl2O3, Fe2O3, MnO, CaO, SO3, Na2O + К2О, Р2O5 и примесь редких элементов.

3) При определении летучих надлежит пользоваться матовыми подержанными тиглями, т. к. новые дают значительно более высокий процент (их разница может доходить до 3,5%). Важны постоянство и высота температур, проверяемой или оптическими термометрами по степени раскала платинового тигля или по показаниям термопары. Угли неспекающиеся или с большим содержанием летучих смешивают с хорошо коксующимися или смачивают керосином по Парру; иногда их брикетируют. Отсутствие уноса угля контролируется процентом содержания золы коксовых корольков. Для определения вспучиваемости этих корольков надо применять метод Лессинга. При анализе надлежит учитывать и процент СО2. За границей наиболее распространен американский метод - нагрев ровно 7 мин. на газовой горелке или в электрической печи при температуре около 950°С. На базе этого метода в Англии для массовых определений (сразу 8 проб) применяется нагрев в муфеле, где во избежание возможного окисления раскаленных коксовых корольков поддерживается нейтральная атмосфера внесением древесного угля. Нормирование срока нагрева устраняет возможность ошибки от недогрева или перегрева. Допускаемые у нас расхождения: а) в одной лаборатории для спекающихся углей 0,5%, неспекающихся 1%; б) в разных лабораториях соответственно 1 и 2%.

4) Определение плавкости золы в СССР (ВТИ) ведется в криптоловой печи с электрическим подогревом в полувосстановительной среде, реже в газовой печи. По Дольху и Пехмюллеру удобно пользоваться микрометодом, нагревая небольшие количества золы (например, после законченного определения ее в муфеле на платиновой пластинке в особой печи) в месте спая термопары и наблюдая при помощи небольшого микроскопа явления размягчения и окончательного плавления с одновременной отметкой температуры. Восстановительная атмосфера может быть получена с помощью специального аппарата. По Бунте-Бауму-Рирингу надежнее получать кривую хода температуры, которая является характерной для данного вида и сорта угля. Она вычерчивается самопишущим прибором. Этот метод признается в Германии наилучшим, что подтверждается и новейшими исследованиями.

5) Для определения серы общей по ОСТ 7151 применяют принятый за границей метод Эшка. Есть ряд экспресс-методов, например, сжигание в токе О в кварцевой трубке в печи Марса при 1200°С и улавливание окислов серы. Для определения различных видов серы чаще всего применяют метод Поуелла и Парра. За границей распространено определение серы по смыву бомбы при калориметрировании. В СССР требуется сходимость по методу Эшка для одной лаборатории 0,1%, для разных лабораторий 0,2%.

6) Изменяемость углей при хранении зависит от степени поглощения ими кислорода при обыкновенной температуре; для определения этого поглощения берут очень тонкий порошок (проходящий через сито с 4900 отверстиями на 1 см2). Исследования различных сортов угля, произведенные Бунте и Брюкнером, показали, что 20 г угля поглощали за сутки 0,5—21 см3, через 2 месяца 27—112 см3 кислорода. При этом меняется у некоторых углей и температура начала пластического состояния. Последнее определяют прибором Сапожникова, причем получаемые параметры - толщина пластического слоя и усадки - дают руководящие указания при подборе шихты для коксования, а по Стадникову м. б. приняты за базу для промышленной классификации углей СССР. Пенетрометрический метод не всегда дает надежные результаты. Вообще же изменяемость углей изучается комбинированным методом наблюдений за опытными штабелями и одновременного опробования в лаборатории и получения ряда характеристик по унифицированным приемам. Повышение температуры в штабелях до 60—65°С уже опасна.

7) Изучение углей методом сухой перегонки ведется для низких температурах в алюминиевой реторте Фишера и Шрадера, которая и теперь является наиболее ходовым прибором, дающим примерно максимальный процент первичной смолы при навесках 20—50 г. Для больших количеств применяется непрерывно работающая вращающаяся печь Фишера. Райтель сконструировал лабораторную печь с электрическим обогревом (до 300 г угля). Зейденшнуром разработан тип печи, успешно применяемой в Германском буроугольном институте с электрическим обогревом для непрерывного полукоксования, перегонки и газификации твердых топлив, для крекинга смолы и т. п. Дольхом предложен лабораторный аппарат из стали V2 А с электрическим обогревом до 1000°С, пригодный и для целей полукоксования и коксования и для газификации, если нужно, с предварительной подсушкой в струе инертного газа. Этот аппарат рекомендуется и для определения выхода летучих и кокса (навеска около 20 г). Пробы на коксование и определение выходов продуктов сухой перегонки в лабораторном масштабе ведутся различными приемами. Наиболее старым и распространенным является метод Бауера; в этот метод внесен теперь ряд видоизменений (нагревание в запаянной с одного конца стеклянной трубке и улавливание побочных продуктов); навеска 20 г, продолжительность опыта 2,5 ч. По Иенкнеру данные, сходные с производственными, получаются при температуре 800°С и нагреве зоны коксования до 750°С. Однако требуется проверка опытным коксованием на экспериментальной установке и затем и в заводских условиях, аналогично тому, как это имеет место в газовом производстве (впрочем в последнее время в Германии считают надежными лабораторные показания прибора Гейперта) и при полукоксовании. При использовании углей для целей коксования играет роль содержание фосфора, который обычно переходит в кокс. Допустимое содержание его 0,015%,что требует применения очень точных методов анализа. По стандартным английским и американским способам получаются не всегда удовлетворительные результаты. По английским исследованиям лучшие результаты дает французский метод (обработка золы кокса дважды плавиковой и азотной кислотой, снова плавиковой кислотой, выпаривание до малого объема, разбавление, фильтрование, определение в фильтрате по осаждении аммиаком Р, по фосфорно-молибденовому объемному способу). На углях СССР этот способ еще не проверен.

8) Смерзаемость углей, вызывая потерю «сыпучести» угля в зимнее время, является иногда причиной неполадок и срывов на электростанциях. Особенно это имеет место при углях с высоким процентом влаги. Выяснено, что подмосковный уголь при влажности меньше 22% не смерзается даже при —20°С. Размораживание угля требует меньше тепла, чем предполагалось по подсчетам, исходя из процента влаги. Механические и пневматические методы борьбы со смерзанием не вполне достигают цели и связаны с большим расходом энергии. Радикальным способом является предварительное подсушивание или размораживание за счет сообщения известного количества тепла.

9) Определение макро- и микроструктуры углей является теперь обязательным не только при изучении углей новых месторождений, но и для целей промышленной классификации. Отдельные петрографические части различных углей могут оказывать неодинаковое влияние на реакционную способность кокса, например, фюзен дает наиболее реакционный кокс (по Л. Майеру). В Германии недавно разрешена задача почти полного разделения составных частей путем соответственного измельчения и просеивания, сконструированы особые мельницы, позволяющие вести такое облагораживание углей в промышленном масштабе.

10) Подробное исследование углей по Стадникову сводится к определению различных составных частей как углеобразователей, так и самих углей; сюда входят определения весовым способом и калориметрически: «метоксильного» числа (процент содержания метоксила), пентозанов, сахаров, целлюлозы, лигнина, гуминовых кислот. Определение растворимости - извлечение частей, растворимых в воде, щелочью (для гуминовых кислот с выделением лигнина и целлюлозы) может рассматриваться как первая стадия всестороннего исследования. Более подробно исследуются лигнины, гуминовые кислоты, битумы, остаточный уголь. Для изучения битумов Стадников рекомендует брать смесь равных объемов этилового спирта (96%) и бензола, обработку вести в аппарате Сокслета на холоде, под давлением согласно данным Фишера и Глууда; получаются битумы А и В; при обработке угля 10%-ной соляной кислотой при кипячении извлекаются битумы А и С; если не применять давления, то уголь в этом случае дает битум А. При исследовании битумов находят: точку размягчения (по Кремер-Сарнову), число омыления, йодное число, изучают разложение на составные части методом растворения, разделение последних на омыляемые и неомыляемые и т. д. Важную характеристику дает исследование первичной смолы (для чего требуется не менее 20 г, т. е. необходимо применение большой алюминиевой реторты). В ней определяется количество угольной пыли, влаги, кислот, фенолов, оснований.

Анализ первичного газа позволяет установить возраст угля, а также подвести тепловой и материальные балансы при расчете коксования углей.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Доп. том - 1936 г.