§ 23. Горючие полезные ископаемые. Добыча и использование каменного угля

Определения и обозначения

Горючие полезные ископаемые — природные вещества, которые горят и выделяют тепло. К ним относятся каменный уголь, нефть, природный газ и торф. Это определение помогает понять, почему такие ископаемые используют как топливо.

Каменный уголь — твёрдое горючее полезное ископаемое чёрного цвета, образовавшееся из остатков древних растений. Он находится под землёй и может гореть. По этим признакам уголь отличают от жидкой нефти и газообразного природного газа.

Угольный пласт — слой каменного угля в земной коре. Пласт может находиться близко к поверхности или глубоко под землёй. От его положения зависит, каким способом уголь будут добывать.

Шахта — подземное сооружение, через которое добывают полезные ископаемые. В шахте есть ходы, по которым рабочие и техника добираются до пласта. Это слово помогает отличать подземную добычу от открытой добычи в карьере.

Как это устроено

Много миллионов лет назад в болотистых местах росли древние растения. После их отмирания остатки накапливались, покрывались водой, илом и новыми слоями растений. Без свободного доступа воздуха, под действием давления верхних слоёв и тепла, растительное вещество постепенно изменялось и стало каменным углём.

Каменный уголь относится к горючим полезным ископаемым, потому что в нём сохранилось много углерода. Когда уголь нагревают и поджигают, он соединяется с кислородом воздуха. Во время этого процесса выделяется тепло, поэтому уголь можно использовать для отопления и получения энергии.

При открытой добыче верхний слой земли снимают, чтобы добраться до угольного пласта. Работы ведут в карьере — большой выработке, которая открыта сверху. При подземной добыче к пласту прокладывают шахту и подземные ходы, поэтому поверхность земли затрагивается меньше, но работы становятся сложнее и опаснее.

Выбор способа добычи связан с глубиной залегания пласта. Если уголь находится неглубоко, карьер позволяет быстро убрать покрывающие породы большими машинами. Если пласт лежит глубоко, снимать всю толщу земли невыгодно, поэтому строят шахту и добывают уголь под землёй.

На электростанциях уголь сжигают в печах, чтобы нагреть воду и получить пар, который приводит в движение турбины. На промышленных предприятиях уголь используют как топливо, а в быту — для отопления, если есть подходящая печь. Добыча разрушает почву и растительный покров, а сжигание даёт дым и отходы, поэтому нужны очистные сооружения и восстановление нарушенных земель.

Горючие полезные ископаемые

Сначала найдите в таблице состояние вещества: уголь и торф твёрдые, нефть жидкая, а газ находится в газообразном состоянии. Затем сравните назначение и способ добычи. Так легче увидеть, что все эти вещества горят, но выглядят и добываются по-разному.

Разбор задач

Задача 1. Как узнать каменный уголь?

Даны три описания: чёрное твёрдое вещество, которое горит; бесцветный газ; тёмная жидкость. Нужно выбрать каменный уголь и назвать его главный признак. Для решения сравним состояние, цвет и способность гореть.

1. Чёрное твёрдое вещество подходит по внешнему виду каменного угля.
2. Бесцветный газ — это не уголь, а возможное описание природного газа.
3. Тёмная жидкость не подходит, потому что нефть жидкая, а уголь твёрдый.

Ответ: каменный уголь — чёрное твёрдое вещество, способное гореть. Его главный признак в этой задаче — твёрдое состояние и чёрный цвет вместе со способностью выделять тепло при горении.

Задача 2. Как добывают уголь?

Угольный пласт в первом случае находится близко к поверхности, а во втором — глубоко под землёй. Нужно определить способ добычи для каждого случая. Сравним глубину пласта с условиями работы.

1. Близкий к поверхности пласт добывают открытым способом, снимая верхние породы в карьере.
2. Глубокий пласт добывать карьером невыгодно, потому что пришлось бы убрать слишком много земли.
3. Для глубокого пласта строят шахту и прокладывают подземные ходы.

Ответ: неглубокий уголь добывают в карьере, а глубокий — в шахте. Главный признак выбора — глубина залегания угольного пласта.

Задача 3. Как уголь попадает на электростанцию?

Нужно составить путь угля от пласта до получения энергии и назвать вред для природы. Нельзя пропускать промежуточные действия, потому что добытый уголь ещё нужно доставить к месту работы. Рассмотрим цепочку по порядку.

1. Уголь добывают открытым или подземным способом, затем отделяют от лишних пород.
2. Подготовленный уголь перевозят на электростанцию по железной дороге, автомобилями или другим транспортом.
3. На станции уголь сжигают, получают тепло и превращают его в электрическую энергию.
4. При добыче могут разрушаться почва и растительность, а при сжигании появляются дым и отходы.

Ответ: цепочка выглядит так: добыча — подготовка — перевозка — сжигание — получение энергии. Возможный вред — нарушение поверхности земли, загрязнение воды, воздуха и образование отходов.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Каменный уголь называют рудой. Так происходит, потому что все полезные ископаемые иногда ошибочно считают рудами. Проверьте себя: руда содержит металлы, а уголь горит и относится к горючим ископаемым.

Ошибка 2. Карьер путают с шахтой. Карьер открыт сверху, а шахта имеет подземные ходы. Чтобы проверить ответ, спросите себя: видна ли выработка с поверхности или к пласту ведут подземные сооружения?

Ошибка 3. Считают, что весь уголь добывают только в карьерах. Это неверно, потому что пласты залегают на разной глубине. Сначала определите глубину: близкий пласт связан с карьером, глубокий — с шахтой.

Ошибка 4. Каменный уголь называют возобновляемым ресурсом. Его запасы ограничены, а образование занимает очень длительное время, поэтому природа не успевает быстро восстановить их. Проверка простая: если вещество образуется миллионы лет, его нельзя считать быстро возобновляемым.

Связь с другими темами

До изучения темы нужно знать, чем полезные ископаемые отличаются от горных пород. Полезные ископаемые добывают и используют, а находятся они в земной коре. Это помогает понять, почему уголь является природным богатством.

Также пригодятся знания об остатках органического происхождения. Растения и животные после отмирания оставляют органические остатки, но только при особых условиях растительные остатки могут превратиться в уголь.

Дальше тема связана с природными ресурсами, промышленностью и энергетикой. Знания об угле помогут понять, как получают электричество и почему необходимо охранять воздух, воду и почву.

Что запомнить

• Горючие полезные ископаемые горят и выделяют тепло.
• К ним относятся каменный уголь, нефть, природный газ и торф.
• Каменный уголь образовался из остатков древних растений.
• Уголь залегает в земной коре пластами.
• Близко расположенный к поверхности уголь добывают открытым способом в карьере.
• Глубоко залегающий уголь добывают подземным способом в шахте.
• Каменный уголь используют как топливо, но его добыча и сжигание могут вредить природе.