Соревнование человека с природой продолжается.

Несколько сот миллионов лет назад зона тропического климата на Земле доходила до широт Шпицбергена и выше. Тепло и высокая влажность способствовали буйному росту растений, в том числе громадных деревьев. В связи с отсутствием в этот период (названный впоследствии геологами карбоновым, или каменноугольным) лесной и целлюлозно-бумажной промышленности деревья умирали, падали и на их остовах вырастали новые деревья. Так было много раз, пока геологические сдвиги и осадочные породы не погребали многометровые толщи остатков растений под слоем горных пород. Так под действием высокой температуры и огромного давления, без доступа кислорода происходила углефикация растительного материала, его обескислороживание и обеднение водородом. По мере протекания этого процесса исчезали узнаваемые детали строения исходных растений, заметные еще в торфе, буром угле и немного в каменном, и образовывался сплошной антрацит, а затем и кристаллический графит; последний на 100 % состоит из углерода (см. таблицу). Угли (каустобиолиты), как и другие породы органического происхождения— янтарь, жемчуг, ракушечник, перламутр, не строго попадают под определение «минерал», находясь где-то вблизи условной границы, разделяющей органический и неорганический миры. Условность этой границы подтверждается тем, что графит может быть и органического, и неорганического происхождения.

В начале палеозойской эры (древней жизни), когда растительный мир был значительно беднее, из органических останков образовывались горючие сланцы, например эстонское месторождение Кохтла-Ярве. В палеозойскую эру, включающую каменноугольный период, образовалось 40 % месторождений угля. В следующую, более сухую мезозойскую эру — всего 5 %. 55 % углей образовалось в первые периоды нашей кайнозойской эры. Последний, четвертичный период кайнозойской эры, соответствующий возрасту человечества — 2 млн лет, оставил нам только торфы и частично бурые угли.

Геологи и палеонтологи изучают каменноугольные пласты и по отпечаткам древних растений и животных раскрывают генезис (происхождение) тех или иных Пластов, а также историю развития жизни на Земле.

Начало использования угля относится только к XII в. нашей эры (Китай). В Европе уголь также упоминается в документах XII в. Но, поскольку при сжигании угля образуется сернистый газ, запах которого ассоциировался с адским пламенем, сжигание угля в средние века было запрещено. Только в конце XVIII в. уголь стал применяться в промышленности.

С развитием производства в XIX в. уголь стал основным источником энергии в промышленности и на транспорте, а кокс использовался как восстановитель железа при доменной плавке.

Огромные запасы угля — сотни миллиардов тонн — позволяют до настоящего времени наращивать его добычу. Сейчас она составляет только в нашей стране около 800 млн т в год. Несмотря на все возрастающую роль нефти, газа, атомной и гидроэнергетики, уголь еще долгое время останется одним из важнейших видов минерального сырья. Его добыча в нашей стране с 1940 г. возросла в 5 раз.

Как правило, угольные пласты залегают неглубоко от поверхности. Поэтому уголь добывается преимущественно открытым способом. С поверхности угольного пласта снимается порода, и уголь черпается из карьера в вагоны прямо ковшом экскаватора. Это самый дешевый и производительный способ добычи угля. В нашей стране таким образом разрабатываются угли в Экибастузе, на Канско-Ачинском топливно-энергетическом комплексе (КАТЭК), частично в Кузбассе и на других месторождениях.

На десятки километров раскинулось крупнейшее месторождение угля — Экибастузское — в Казахстане. На его базе создается энергетический комплекс, в который войдут пять ГРЭС суммарной мощностью 20 млн кВт электроэнергии. Уже шагнули в степь опоры самой большой линии электропередачи постоянного тока напряжением 1500 кВ. Протяженность сверхдальней ЛЭП будет 2415 километров. Электромост перешагнул на своем пути сотни рек, горы Урала; мачты-гиганты высотой 42 м понесли ток Экибастуза в центральную часть России. Экибастузские ГРЭС уже дают промышленный ток.

Угольщики Экибастуза питают топливом 20 электростанций Казахстана, Урала и. Сибири. Ежегодно они отгружают более 70 млн т дешевого угля. Строительство разреза «Богатырь» было начато в 1975 г. А сейчас там каждую минуту добывают более 100 т угля, 54 млн т в год поднимают на-гора. В разрезе «Богатырь» работает современная техника: роторные экскаваторы производительностью от 2 тыс. до 5 тыс. т угля в час. Близок день, когда угольщики Экибастуза добудут миллиардную тонну со дня разработки месторождения.

Горняки Экибастуза были первыми, кому пришлось осваивать эту мощную технику.

Сейчас набирает силу КАТЭК — здесь добывается 50 млн т угля в год. Мощность угольного разреза такова, что в перспективе возможно добывать до 1 млрд т/год самого доступного, дешевого и малосернистого угля. Правда, он обладает высокой зольностью и перевозки его нецелесообразны: он должен перерабатываться на месте.

В Донецком, Воркутинском бассейнах и некоторых других уголь добывается подземным способом. Шахты уходят в глубь Земли на километр и более. Здесь применяются автоматизированные проходческие комплексы, включающие угольные комбайны, которые врубаются в угольный пласт, собирают и грузят уголь в вагонетки. Несмотря на это, производительность труда на шахтах втрое меньше, чем на карьерах. Поэтому сейчас все шире внедряется метод гидродобычи, при котором уголь размывается гидромониторами и в виде суспензии по трубам подается на поверхность. Здесь происходит обогащение и переработка угля.

Пласты угля в Земле в значительной степени перемешаны со сланцевыми, глинистыми и другими породами. Кроме того, в процессе добычи в уголь попадает порода из оконтуривающих угольный пласт слоев — лежачего и висячего боков. Эти бесполезные примеси целесообразно удалить до попадания угля в топку, да и перевозить их нет смысла. Эта так называемая внешняя зольность может быть отделена методами обогащения полезных ископаемых в отличие от внутренней зольности, связанной с самим угольным веществом аналогично золе, остающейся после сгорания древесины.

Плотность угля составляет 1,2–1,35 г/см³, а вмещающих горных пород — 1,8–2. На этом различии основано их разделение в гравитационном поле. Разница в плотности здесь значительно меньше, чем у золота и вмещающих пород, поэтому и гравитационные аппараты для обогащения углей более сложны. Существует множество механических способов разделения минералов по плотности, объединяемых названием «гравитационное обогащение полезных ископаемых». В качестве среды гравитационного поля используются вода, воздух, тяжелые жидкости, суспензии, жидкий электролит, помещенный в скрещенные электрическое и магнитное поля. Среды характеризуются реологическими параметрами: плотностью, вязкостью, предельным сопротивлением сдвигу, устойчивостью и др. Свойства среды оказывают влияние на скорость перемещения разделяемых частиц и эффективность разделения.

Условно минералы делят на три группы: легкие (до 3 г/см³), куда входит и уголь, средние (3–4 г/см³) и тяжелые (более 4 г/см³). Плотность минералов зависит от химического состава и типа кристаллической структуры. В последнюю группу входят, как правило, минералы, содержащие тяжелые металлы. Наибольшая плотность у самородных элементов — золота, серебра и минералов группы платины.