Урок-экскурсия "Добыча угля открытым способом на Восточно-Бейском угольном разрезе"

Цель: организация и проведение экскурсии на угольный разрез для формирования понятия о работе угольного предприятия

• Образовательные задачи: Ознакомить учащихся с особенностями добычи каменного угля открытым способом, экологической нагрузкой на окружающую среду.
• Воспитательные задачи: Познакомить с основными профессиями людей, работающих на угольном предприятии.
• Развивающие задачи: Развивать умения и навыки исследовательской и проектной деятельности учащихся.

1. Организация экскурсии (предварительная работа) - Начало апреля

Договоренность с администрацией Восточно-Бейского разреза на проведение экскурсии - главным геологом ВБР.

Составление маршрута и транспортное обеспечение (Школьный автобус - Директор школы, водитель. Количество учащихся - не более 20 человек + 2 учителя).

2. Работа с учащимися - Начало апреля

Распределение на группы и знакомство с заданиями

Обсуждение в группах и распределение работы

Предлагаемые проектные задания и исследования:

Проект №1 - Фоторепортеры:

Сделать фотографии объектов экскурсии и оформить в виде слайд-альбома

Проект №2 - Исследователи:

Составить схему с пояснением структурных подразделений ВБР

Проект №3 - Журналисты:

Составить профессиограммы людей, работающих на угледобыче

Проект 4 - Аналитики:

Собрать сведения об объемах добычи каменного угля с 1993 года и составить диаграмму.

Проект 5 - Экологи

Изучить химический состав угля и провести анализ сухой золы.

Проект 6 - Геологи

Изучить геологическую историю Бейского месторождения.

3. Экскурсия - Середина апреля

4. Подготовка проектов и исследований - 2 недели.

5. Представление работ - Конец апреля.

Приложение1 (примерные проекты учащихся)

Приложение2 (Презентация в Power Point)

---

Приложение 1

Проект геологов "Геологическая история Бейского месторождения"

Угольный разрез ВБР производит добычу каменного угля на Бейском каменноугольном месторождении, которое вместе с другими месторождениями угля такими, как Изыхское, Черногорское, Аскизкое входит в состав Минусинского угольного бассейна.

Первые сведения в литературе об углях Минусинского бассейна относятся ко второй половине XVIII века, когда П.С. Палласом были обследованы выход углей в береговом обрыве реки Абакан в близи горы Изых. Но лишь спустя 130 лет Минусинские угли вновь обратили на себя внимание, и в 1904 году на Изыхском участке была начата их кустарная добыча. С этих пор начинаются открытия и исследования других угленосных районов Минусинского бассейна.

Бейское месторождение было открыто в 1920 году геологом В.И. Яворским. В 1922 году геологом Г.Г. Тихоновым впервые были установлены на южном склоне горы Сосновой угольные пласты рабочей мощности, для отработки которых были заложены две небольшие наклонные шахты "Красные копи" проработавшие до 1926 года.

В 1931 году добыча на одной из них было возобновлена и продолжалась Красноярским углепромхозом до 1960 года, когда на соседнем Изыхском месторождении началась открытая разработка угля.

Геологоразведочные работы на месторождении производились в несколько этапов: 1926 - 1929 годы, в 1943 годах. Начиная с 1963 года на месторождении постоянно работает Черногорская геолого-разведывательная партия, и производила разведку большинства участков месторождения: Аршановский -1, Аршановский -2, Майрыхский, Кирбинский, Чалпан и Центральный. Сосновоозерский участок Анее (1954 год) был разведан видным Красноярским геологом Иваном Ананьевичем Санжа, который занимался изучением угольных месторождений также во Вьетнаме и Африке.

Детальная разведка Восточно-Бейского месторождения была запрещена в 1987 году. При этом были посчитаны запасы угля на участке Восточно-Бейский, которые составили 521 млн. тонн изучено строение угольных пластов с полнотой необходимой для промышленной разработки. В результате проведенных работ было рекомендовано строить здесь большой разрез с годовой производительностью 12 млн. тонн угля. Однако в силу сложившихся обстоятельств этим планом не суждено было реализоваться. Темпы освоения Бейского месторождения оказались значительно меньшими. К примеру, действующий разрез "Восточно-Бейский" 2000 году добыл 912 тыс. тонн угля. Но и эти результаты работы разреза "Восточно-Бейский" оказались значительными по сравнению с другими угольными предприятиями Хакасии, которые за последние годы снизили количество добываемого угля.

Строительство угольного разреза "Восточно-Бейский" было начато в 1991

году. В 1993 был в скрыт угольный пласт 16 и началась добыча угля. С 1993 года по 2000год объем добычи угля возрос с 50 тыс. до 912 тыс. тонн в год. Вначале предприятие относилось к разрезу "Изыхский" и числилось одним из его горных участков, затем разрез стал самостоятельным предприятием, каким он является и в настоящее время.

Проект исследователей "Структурные подразделения ВБР"

На разрезе имеется несколько участков. Горный участок производит вскрышные работы и добычу угля, транспортный участок занимается перевозками угля и породы, эксплуатацией и ремонтом карьерных автосамосвалов, автобусов, грузовых и легковых автомашин. Погрузочно-транспортный участок отвечает за перевозки угля на железнодорожную станцию и погрузку угля в железнодорожные вагоны. Кроме основных участков на разрезе имеются отделы и службы, которые занимаются подготовкой, обслуживанием и решением специальных задач: это электромеханическая, экономическая, маркшейдерская, геологическая и экономическая службы, бухгалтерия, охрана и др.

Технология работ такова. На горном участке производится вскрытие угольных пластов и добыча угля. Эти работы выполняются с помощью экскаваторов ЭКГ - 5А с емкостью ковша - 5 куб. метров. Машина электрическая на гусеничном ходу, может погрузить за смену 2,5 тыс. куб. метров породы . Самый верхний (первый) уступ сложенный рыхлыми и полускальными породами, экскаватор разрабатывает без предварительного взрывания. А нижележащие уступы № 2,3,4 сложенные крепкими породами, уже необходимо взрывать. Для этого буровыми станками СБШ, СБР, БТС в породах бурятся скважины диаметром 150-250 мм, в которые закладывается взрывчатка и затем производится взрывание. И после взорванную рыхлую породу грузят в карьерные самосвалы БелАЗ - 75485, грузоподъемностью 42 тонн и вывозят на отвалы. Таким образом породы удаляют с разреза на отвалы, а вскрытый уголь также с применением буровзрывной технологии дробят и вывозят на угольный склад, а затем на углепогрузочную станцию.

Весь цикл работ по вскрытию и добыче угля повторяется на каждом пласте, а основных пластов четыре: 19', 18, 16 слитный и 16'

Транспортный цех базируется на промплощадке, расположенной в 3,5 км. От горного участка возле автодороги Абакан - Бея. На промплощадке имеются ремонтные и стояночные боксы для БелАЗов, автосамосвалов МАЗ и КАМАЗ, бульдозеров, погрузчиков, ремонтные мастерские, котельная, материальный склад, автозаправочная станция и весовая. В сферу деятельности транспортного цеха входит обслуживание и ремонт карьерного и прочего автотранспорта, бульдозерно-тракторной техники, погрузчиков, грейдеров. По количеству работников транспортный цех самый большой на предприятии.

В обязанности погрузочно-транспортного цеха входит перевозка угля с угольного склада горного участка на железнодорожную станцию и погрузка вагонов. На перевозках используются самосвалы МАЗ и КАМАЗ. Погрузка угля осуществляется экскаватором ЭКГ - 4 и погрузчиками.

Электроцех обеспечивает исправную работу линии электропередачи, электрооборудования на всех участках предприятия.

Ремонтно-строительный участок занимается ремонтом зданий и сооружений, строительством новых зданий и помещений. В своем распоряжении он имеет деревообрабатывающий цех и необходимые механизмы: автокран, трактороно-бульдозерную технику. Строительством специальных сооружений таких как железнодорожный путь, линии электропередач, крупные производственные здания занимаются подрядные строительные организации специализирующиеся на этих видах строительства.

Отделы и службы разреза как правило располагаются в административном здании в поселке Кирба. Перечислим основные из них: отдел снабжения организовывает закупку и поставки необходимого оборудования, техники, материалов, запасных частей, горюче-смазочных материалов и т.п. Отдел сбыта занимается продажей угля, обеспечивает необходимые поставки вагонов и перевозки угля потребителям. Планово-экономический отдел отвечает за планирование эффективной работы предприятия на месяц, год и на несколько лет вперед. Бухгалтерия ведет учет всего имеющегося на предприятии оборудования и материалов, производит расчеты со сторонними организациями за продажу угля, оказания услуг, выполнение различных работ. Производит начисление заработной платы, уплату налогов и т.п. Маркшейдерский отдел ведет точный учет объемов угля, вынутой и перевезенной на отвалы породы, составляет маркшейдерские планы, участка горных пород. Геологическая служба занимается изучением геологического строения участка, угольных пластов, качества угля, состава и строения вмещающих горных пород. Отдел технического контроля (ОТК) следит за выполнением необходимых требований к качеству угля, занимается изучением качества угля и опробованием угля. В своем составе имеет химическую лабораторию производящую определение показателей качества угля: зольности, влажности, удельного веса теплоты сгорания угля и т.п.

Количество работающих на разрезе 602 человека. Это жители села Белый Яр, Краснополья, п. Кирба, а также г. Абакан. Доставка на работу осуществляется автобусами.

В связи с тем, что разрез "Восточно-Бейский" является горным предприятием добывающем уголь, то вся его деятельность определятся типом добываемого полезного ископаемого и геологическим строением месторождения.

Проект геологов "Геологическая история Бейского месторождения"

Бейское месторождение, как и другие месторождения угля Республики Хакасия -Изыхское, Черногорское и Аскизкое, входит в состав Минусинского угленосного бассейна, который в географическом отношении расположен на территории Минусинской межгорной котловины.

В современном рельефе она представляет собой обширную впадину окруженную горами: на западе Кузбаским Алатау, на востоке Восточным Саяном, на юге Западным Саяном, на севере хребтом Арга. Ширина котловины в меридиональном направлений - 300км и прослеживается она от п. Балохта на севере до г. Саяногорска на юге.

Рельеф внутри котловины холмистый, а ландшафт преимущественно степной и лесостепной. В пределах котловины распространены горные породы девонского, каменноугольного и пермского возраста

В геологии принято называть возраст по геологическим периодам. В общепринятой системе отчета времени в годах возраст пород будет следующим: девонские 410-350 млн. лет, каменноугольные 350-285 млн. лет пермский 285-240 млн. лет. Распространены также современные отложения возрастом не старше 1,5 млн. лет

Минусинский прогиб (геологический аналог котловины ) возник в начале девонского времени т.е. 410 млн. лет назад. При этом он, как и сейчас, представлял собой в рельефе впадину, периодически заполняемую морем или заболоченную, куда из окружающих ее возвышенностей сносился материал в виде гальки, песка, илов, из которых и образовывались горные породы Минусинской котловины. Для того, чтобы определить условия образования пород, древний рельеф и климат необходимо изучить горные породы того времени и по ним воссоздать полную картину.

Предварительно для лучшего понимания охарактеризуем некоторые геологические термины, применяемые для обозначения горных пород. Вулканогенные породы - являются продуктами вулканических извержений. К ним относятся различные туфы, а если они содержат примесь осадочных пород, то их называют туффиды. Осадочные хемогенные породы- морские отложения карбонатного состав - известняки, доломиты, мергели. Терригенные породы - тоже осадочные породы, но образованные из материала других горных пород, разрушенных и перенесенных водой или ветром и отложившихся в другом месте. К ним относятся песчаники - образованные из песка, алевролиты - образовавшиеся из смеси очень тонкозернистого песка и ила, аргиллиты - образовавшиеся из галек и гравия.

Девонские и нижняя половина каменноугольных отложений представлена терригенными, вулканогенными и карбонатными породами.

Преобладающий цвет пород серый и зеленый, в девоне цвет преимущественно красновата - коричневый.

Верхняя часть каменноугольных отложений и пермские отложения представляют собой толщу угленосных отложений, сложенную серо-цветными терригенными породами - песчаниками, алевролитами, иглистыми породами и углями.

Мощность угленосных отложений 1500м, нижних каменноугольных отложений - 1500м, и девонских отложений 1000 - 2000м.

Современные отложения возрастом моложе 1,5 млн. лет заполняют древнюю долину рек Енисей и Абакан. В настоящие время эта низменность, в пределах которой расположены п. Кирба, д. Дмитревка, с. Новоникалаевка, а также урочище Сорокоозерки. Ранее здесь протекала река Енисей, но после образования нового русла реки Енисея, прежняя долина реки превратилась в низменность, на которой от прежнего русла осталось цепочка разобщенных озер и заболоченных участков. Пологие возвышенности между озерами представляют собой бывшие острова старой речной долины. Здесь распространены галечники, пески, супеси, глины, суглинки.

Теперь исходя из состава и цвета пород, типа переслаивания и мощности отложений представим историю геологического развития района. В преддевонское время более 350 млн. лет тому назад в результате мощных горообразовательных процессов, произошедших в каледонскую эпоху тектонической активности, появились новые участки суши на месте гор Восточного и Западного Саяны и Кузнецкого Алатау, а на площади между горами образовалась обширная котловина (Минусинская) залитая мелководным морем. С окрестных участков суши в нее переносился оболочный материал из разрешаемых на суше пород образуя красноцветные терригенные породы песчаники, алевролиты, аргиллиты. Красный цвет пород обусловлен существовавшим тогда засушливым ЖАРКИМ; климатом, из-за которого в осадках накапливалось окисное железо. Красноцветные отложения девона имеются на многих участках современных континентов, что свидетельствует о существовании засушливых условий на больших участках суши древней. В раннедевонское время суше появлялось впервые растения - псилофиты имели простое строение, у них даже не было веток и листьев, их заменяли филлонды выросты стволов по форме напоминающие листья. Из этих растений и образовались первые угольные пласты в девонское время.

В Минусинской котловине эти древние угольные пласты не обнаружены и вероятно, не образовались. Кроме красноцветных терригеновых отложений во впадину падали туфы с действующих вулканов, расположенных на окружающих котловину возвышенностях, из воды мелководного моря покрывающего котловину осаждались карбонатные породы - известняки и доломиты. Такие климатические и ландшафтные условия просуществовали достаточно долго около 90 млн. лет (до середины каменноугольного периода). За это время образовалась мощная толща пород, в которой имеются и Красноцветные осадки снесенные с суши и морские и вулканические отложения. Мощность толщ пород достигла 3 км.

В середине каменноугольного периода климат из засушливого сменился на влажный на море обмелело разделившись на множество отдельных водоемов лагун, похожих на современные лиманы Азовского моря, В заболоченных лагунах

начала бурно произрастать растительность. Каменноугольный период является началом накопления углей по всему земному шару. Угленосные отложения встречаются на всех континентах Земли и имеют сходное строение везде. В прибрежных болотах произрастали мощные торфяники, из которых и образовались угольные платы. Однако растения той эпохи не были похожи на современные. Это были различные плауны в виде трав, кустарников и больших деревьев высотой до ЗО м называемых лепидодендронами и сагиляриями. В пермское время их сменили голосеменные растения, которые имели семена, но у них еще не было цветов, наиболее распространенными были кордаиты.

Современными исследованиями установлена скорость роста торфа на болотах, она составляем около 1 мм в год Известно также, что для угольного пласта мощностью 1 м требуется мировая толща торфа. Учитывая, что наибольшая мощность пласта на разрез "Восточно-Бейский осуществляет 10 - 12м. его образования понадобилось 120 метровой толщины слой торфа который образовывался в течении 120 тысяч лет.

Образование торфяников происходило в те периоды времени когда дно болота и торфяника медленно погружалось со скоростью 1-2 мм в год. При этом на месте погрузившеюся на глубину торфа вырастал новый. В случае когда погружение было более быстрым, что обычно сопровождалось поднятием сопредельных участков суши, тогда в болота и лагуны сносилось много обломочного материала, торфо-бразование прекращалось и образовывались мощные толщи песков и илов, которые в последствии превращались в песчаники, алевролиты и аргиллиты. Подобная обстановка существовала в Минусинской котловине длительное время - более 50 млн. лет. В результате накопилась толща серо-цветных терригенных пород 1,5-2 км мощностью, содержание многочисленные слои торфяников.

Однако чтобы из торфа образовался уголь, требуется дополнительные условия. Первое - слои торфа должны перекрыться сверху другими отложениями, а сам погрузиться на глубине более 1 километра. Так и происходило в Минусинской котловине. При погружении угленосной толщи слои торфа сжимались, уменьшались в мощности, из них выдавливалась лишняя вода и под давлением толщ вышележащих пород и повышенной температуры в недрах в торфяниках наступали химические преобразования. Торф превращался в бурый уголь, а затем в каменный уголь. При этом растительное вещество торфа преобразуется в твердые гумусовые вещества. Этот процесс превращения торфа в уголь называется углефикацией. В бурых и каменных углях под микроскопом видны сохранившиеся части листьев, веток, спор. А в наиболее преобразованных углях - антрацитах уже невозможно различить растительные остатки.

В продуктивной угленосной толще Бейского месторождения насчитывается 56 угольных пластов, имеющих мощность от 60 см до 22 м и 32 пропластка угля мощностью менее 60см

В древности угленосные отложения покрывали всю площадь Минусинской котловины, но затем под давлением окружающих ее гор дно котловины было смято и покороблено, в результате чего часть угленосных отложений оказались на

поднятиях, а часть в пониженных местах. Это привело к разрушению и смыву угленосных отложений на поднятиях к сохранению их во впадинах. Вот эти сохранившиеся впадины и представляют собой разделенные между собой угольные месторождения: Бейское, Изыхские, Чержиорское и Аскизкое. В настоящее время вся площадь Минусинской котловины представляет собой сушу, поверхность которой медленно разрушается, а разрушенные горные породы уносятся реками.

В современных условиях Бейское месторождение представляет собой чашеобразную геологическую структуру (синклиналь), у которой северное крыло имеет пологие УГЛЫ наклона (5-10), а южное крутое (до 45°). Большая часть месторождения расположена под водой и речной долине. И только два относительно небольших участка (участок Сосновоозерский и участок Восточно-Бейский) располагается на склонах долины и не обводнены. Участок Восточно-Бейский более благоприятный для углеразработки. Он имеет запасы "сухих" скальных пластов в количестве 158 млн. тонн, которых хватит для разработки на многие десятки лет.

Проект экологов

Химический состав угля

Анализ золы (Сухая зола)