Горю́чі кори́сні копа́лини — природні органічні сполуки, що здатні горіти. Їх використовують як джерело теплової енергії. Поширені у природі у твердому (кам'яне та буре вугілля, торф, горючі сланці, сапропеліти), рідкому (нафта, нафтоподібні речовини — рідинні та затверділі — природні асфальти, озокерит, кір тощо) й газоподібному (природні горючі гази) стані.

Загальний опис Горючі корисні копалини утворюються в результаті природних процесів, таких як анаеробне розкладання органічних решток, покритих шарами порід. Вік організмів і утвореного з них викопного палива, як правило, становить мільйони років, а іноді перевищує 650 мільйонів років. Викопні види палива містять високий відсоток вуглецю. Вони різняться за процентним складом вуглецю та летких речовин, що варіюється від низького співвідношення вуглець: водень, як у метану, до речовин, що складаються майже з чистого вуглецю, таких як антрацит. Метан виявляється в газових родовищах, видобувається разом з нафтою, а також у вигляді гідрату метану. Викопні види палива утворюються зі скам'янілих решток відмерлих рослин під впливом тепла і тиску у земній корі протягом мільйонів років. Теорія біогенного походження вперше була висловлена Ґеорґіусом Аґріколою в 1556 році і розвинута Михайлом Ломоносовим у 18 столітті.

Ефективність палива залежить від кількості енергії, яку можна отримати з одиниці його маси, що називається теплотворною здатністю і вимірюється у джоулях на кілограм (Дж/кг). Теплотворна здатність деяких видів палива така: торф — 18663 Дж/кг, деревини — 19770 Дж/кг, бурого вугілля — 27200 Дж/кг, кам'яного вугілля — 32100 Дж/кг, антрациту — 32560 Дж/кг, природного газу — 35600 Дж/кг, мазуту — 39200 Дж/кг, бензину — 44000 Дж/кг. Для порівняння запасів і обліку різних палив часто використовують поняття «умовне паливо», де одиниця умовного палива прирівнюється до 1 кг палива з теплотою згоряння 29,3 МДж.Енергетика: історія, сучасність і майбутнє. Кн. 1 /6.1. Процес горіння , 2013.

Якщо теплота згоряння досить велика і реакція окислення проходить швидко, утворюється полум'я, що складається з розпеченого вуглекислого газу, азоту, водяної пари і незгорілого палива. Яскравість полум'я залежить від властивостей горючої речовини. Полум'я, що сильно світиться, отримують за присутності твердих частинок, як вугілля. У ряді випадків полум'я штучно підсвічують, вводячи в нього надлишкове паливо, що дозволяє збільшити тепловіддачу від факела до кладки печі або матеріалу, що нагрівається.

Горючі корисні копалини належать до невідновлюваних ресурсів, оскільки їх формування триває мільйони років, а запаси виснажуються значно швидше, ніж утворюються нові. Видобування та використання викопних видів палива призводить до екологічних проблем. Глобальний рух за створення відновлюваної енергетики спрямований на зменшення попиту на викопне паливо.

Спалювання горючих корисних копалин виробляє близько 21,3 гігатонн двоокису вуглецю (CO2) на рік, хоча природні процеси можуть поглинути лише близько половини цього обсягу. Це призводить до чистого збільшення викидів CO2 на понад 10 млрд тонн щорічно. Вуглекислий газ є одним із парникових газів, що підвищує радіаційний вплив і сприяє глобальному потеплінню, через що середня температура Землі зростає. Більшість вчених-кліматологів передбачає серйозні негативні наслідки цього явища.

Характеристика викопних видів палива Горючі корисні копалини складаються з горючої маси (вуглець, водень, кисень, сірка) та баласту (золи). Згідно з даними Управління з енергетичної інформації ( — незалежне агентство федеральної статистичної системи США), у 2007 році як первинні джерела енергії використовували: нафта — 36,0 %, вугілля — 27,4 %, природний газ — 23,0 %. Частка викопного палива становила 86,4% від усіх джерел первинної енергії у світі. Серед невикопних джерел енергії: гідроелектростанції — 6,3 %, ядерна енергія — 8,5 %, інші (геотермальна, сонячна, припливна, вітрова, спалювання деревини та відходів) — 0,9 %.

Нафта

Нафта (від ; , від  — камінь) — горюча корисна копалина, складна суміш вуглеводнів різних класів з невеликою кількістю органічних кисневих, сірчистих і азотних сполук, що являє собою густу оліїсту рідину. Забарвлення в неї червоно-коричневе, буває жовто-зелене і чорне, іноді зустрічається безбарвна нафтаСкаткін М. М. Природознавство: підручник для 4 класу. — К.: Радянська школа, 1967. — 256 с. — С. 68-69. Нафта має характерний запах, легша за воду, у воді нерозчинна.

Вугілля

Вугілля або викопне вугілля () — тверда порода, горюча копалина, утворена шляхом вуглефікації рослинних залишків без доступу кисню. Викопне вугілля — переважно чорна, блискуча, тьмяно-блискуча, матова речовина, що характеризується різними відтінками кольору і блиску, різною текстурою (землистою, шаруватою, монолітною) та структурою (смугастою, штриховою, однорідною тощо) та поверхнею зламу (зернистою, гладенькою, напівраковинною), різною тріщинністю з плитчастою, кутасто-грудкуватою та ін. ознаками; поодинокими включеннями вуглефікованих фрагментів різних частин рослин; прошарками осадових порід та мінеральних включень. У складі викопного вугілля виділяють фітерали (залишки рослинного матеріалу) та мацерали (вуглеутворюючі компоненти). Колір — від бурого до чорного. Густина 1,2–1,7. Виділяють гумоліти (кам'яне вугілля, буре вугілля та антрацити), сапропеліти й сапрогумоліти. Викопне вугілля — один з найпоширеніших видів корисних копалин, що виявлені на всіх континентах земної кулі.

Горючі сланці

Горючі сланці () — тверді горючі корисні копалини, осадові породи, що містять переважно аквагенну органічну речовину (вимерлих морських і озерних тварин, альгу тощо), що ріднить їх з нафтою. Горючі сланці — осадові (глинисті, вапнякові та піщанисті) гірські породи карбонатно-глинистого (мергелистого), глинистого або кременистого складу, що містять 10–50%, рідше до 60% органічної речовини (керогену), сингенетичної з осадонакопиченням. Зазвичай, це рештки найпростіших водоростей. Залежно від переважання в них мінеральних речовин, сланці забарвлені в різний колір — темно-сірий, жовтий, коричневий і чорний. В грудках всі сланці є досить твердими і щільними утвореннями, що іноді розшаровуються на плитки. Горючі сланці, крім того, легко спалахують і горять полум'ям, що коптить. Сланцевий газ і нафтоподібна рідина, умовно звана сланцевою нафтою, добуваються з горючих сланців.

Природний газ

Природний газ () — суміш газів, що утворилася в надрах Землі при анаеробному розкладанні органічних речовин. Зазвичай, це суміш газоподібних вуглеводнів (метану, етану, пропану, бутану тощо), яка утворюється в земній корі та яку широко використовують як високоекономічне паливо, а також, як сировину для отримання багатьох органічних сполук. Природний газ часто є побічним газом при видобутку нафти. Природний газ у пластових умовах (умовах залягання в земних надрах) перебуває в газоподібному стані у вигляді окремих скупчень (газові поклади) або у вигляді газової шапки нафтогазових родовищ — це вільний газ, або в розчиненому стані в нафті чи воді (у пластових умовах). За нормальних умов перебуває лише в газоподібному стані. Також природний газ може перебувати у вигляді кристалічних природних газогідратів.

Торф

Торф () — органічні частково мінералізовані відклади, які формуються в умовах застійного надмірного зволоження із залишків розкладання болотних рослин (трав, мохів та деревини) і мінеральних речовинДСТУ 3517-97 Гідрологія суші. Терміни та визначення основних понять.. Містить 50-60% вуглецю. Використовують комплексно як паливо, добриво, теплоізоляційний матеріал тощо. Усі торф'яники зазвичай дуже заводнені й заболочені. Для боліт характерним є відкладення на поверхні ґрунту органічної речовини, що розклалася неповністю й перетворюється на подальшому в торф. Шар торфу в болотах становить не менше 30 см (якщо менше, то це вважається заболоченими землями).

Поклади Доведені запаси викопного палива станом на 2005–2006 роки були наступними: Викопне вугілля: 905 000 000 000 метричних тоннWorld Estimated Recoverable Coal. eia.doe.gov. Retrieved on 2012-01-27., або 4416 млрд барелів (702,1 км³) у перерахунку на нафтовий еквівалент; Нафта: 1119 млрд барелів (177,9 км³) чи 1317 млрд барелів (209,4 км³) у нафтовому еквівалентіWorld Proved Reserves of Oil and Natural Gas, Most Recent Estimates . eia.doe.gov. Retrieved on 2012-01-27.; Природний газ: 6,183—6,381 трильйона кубічних футів (175–181 трильйонів м³) або 1161 млрд барелів (184,6×109 м³) у перерахунку на нафтовий еквівалент. Горючий сланець: близько 650 трлн т.

Видобування

Нафтовидобування

Нафтовидобування () — технологічний процес видобування нафти і супутніх нафтових газів із земних надр, збирання цих продуктів і попереднє очищення їх від води та твердих домішок. Основні способи нафтовидобування: фонтанний (з використанням природного фонтанування нафти); компресорний; глибинонасосний (найпоширеніший — із застосуванням занурених у бурову свердловину штангових та інших насосів). З видобутої нафти в сепараторах відокремлюють супутній газ і тверді домішки, на спеціальних установках її зневоднюють і знесолюють, після чого перекачують по нафтопроводах за призначенням.

Видобування вугілля

Для видобування вугілля з великих глибин здавна використовують шахтовий метод. Найглибші вугільні шахти сягають відміток до 1500 метрів. У вугленосних відкладеннях поряд з вугіллям містяться інші значущі георесурси. До них належать породи, що є сировиною для будіндустрії, підземні води, метан вугільних пластів, рідкісні хімічні елементи, у тому числі цінні метали та їх сполуки. Поряд із оснащенням механічним інструментом виконавчих органів очисних і прохідницьких комбайнів для відбійних робіт спостерігається постійне зростання в розробці копалин техніки і технології руйнування вугілля, гірських порід високошвидкісними струменями безперервної, пульсової та імпульсної дії.

Розробляються технології підземної газифікація вугілля — сучасні газогенератори володіють потужністю для трансформації твердого палива у газ з продуктивністю від 60000 м³/год до 80000 м³/год. Техніка газифікації розвивається в напрямку підвищення продуктивності (до 200000 м³/год) і збільшення ККД (до 90%) шляхом підвищення температури і тиску при здійсненні цього технологічного процесу (до 2000 °С та 10 МПа відповідно). Постійно проводяться дослідження з підземної газифікації вугілля, видобуток яких з різних причин є економічно невигідним.

Видобування вугілля, що знаходиться на малих глибинах проводять також у вугільних розрізах (вугільних кар'єрах) — гірничих підприємствах, призначених для розробки твердого викопного палива відкритим способом.

Видобування сланцевого газу

Не дивлячись на те, що сланцевий газ міститься у невеликих обсягах (0,2–3,2 млрд м³/км²), тим не менше, за рахунок розкриття великих площ можна отримувати значну кількість такого газу. Для видобування сланцевого газу використовують похило-скероване буріння (), гідравлічний розрив пластів () й сейсмічне моделювання.

Видобування природного газу Природний газ знаходиться в земній корі на глибинах від 1000 метрів до декількох кілометрів. Газ добувають з надр землі за допомогою свердловин. Глибина сучасних свердловин сягає 7-8 км. Газ у надрах заповнює мікроскопічні порожнини (пори). Пори сполучені між собою мікроскопічними каналами — тріщинами. По цих каналах газ надходить з пор із вищим тиском у пори з нижчим тиском доти, поки не потрапить у свердловину.

Свердловини намагаються розмістити якомога рівномірніше на всій території родовища. Це робиться з метою забезпечення рівномірного падіння пластового тиску в покладі. Інакше можливі перетікання газу між областями родовища, а так само передчасне обводнювання покладу. Газ виходить з надр внаслідок того, що в шарі перебуває під тиском, що значно перевищує атмосферний. Таким чином, рушійною силою є різниця тисків газу у шарі і системі збору.

Видобування торфу