Некоторые физические свойства углей Кузнецкого угольного бассейна

26.03.2020

Под физическими свойствами углей понимают их блеск, структуру, текстуру, излом, твердость, хрупкость (вязкость), трещиноватость, удельный вес, объемный вес и некоторые другие признаки. Характеристика углей по блеску, структуре и текстуре была приведена при описании вещественного состава, поэтому здесь они не рассматриваются.

Твердость углей Кузбасса по методу вдавливания алмазной пирамиды на приборе ПМТ-3 конструкции М.М. Хрущова и Б.С. Берковича изучалась в ИГИРГИ. Микротвердость витринита из длиннопламенных углей составляет 17—20 кг/мм2, газовых, жирных, коксовых и отощенных 22—35 кг/мм2, и только начиная от стадии метаморфизма VI3 и выше резко возрастает — до 80—130 кг/мм2. Установлено также, что микротвердость слабо первично окисленных углей несколько ниже, чем первично окисленных. Микрокомпоненты группы фюзинита одной и той же стадии метаморфизма имеют микротвердость от 20 до 80 кг/мм2.

Хрупкость углей измерялась по способности давать трещины при нанесении отпечатков призмой индентора. Установлено, что микрохрупкость витринита в ряду метаморфизма углей изменяется по кривой с максимумом в области IV стадии. Слабо первично окисленные угли более хрупкие, что является одной из причин слабой их механической устойчивости по отношению к различным разрушающим факторам. По этому признаку в Кузбассе наименее первично окисленными являются жирные угли Никитинского месторождения (ильинская свита) и отощенные спекающиеся угли Низовского месторождения (алыкаевская подсвита). Хрупкость (вязкость) угольного вещества в пластах зависит также от петрографического состава угля. Наиболее вязки, как правило, матовые микринитовые угли пластов Мощного, Волковского, прослои лейптинитовых углей Крапивинского месторождения, а также угли с повышенным содержанием тонко рассеянных дисперсных минеральных примесей (Чертинское и Распадское месторождения). Блестящие, преимущественно витринитовые угли кольчугинской серии в целом более хрупки, чем балахонские.

По трещиноватости углей наиболее полные исследования в Кузнецком бассейне проведены И.И. Аммосовым и И.В. Ереминым. Установлено, что наблюдаемая в шахтах и разрезах различная трещиноватость углей обусловлена следующими основными геолого-генетическими факторами: петрографическим составом, степенью метаморфизма, интенсивностью складчатости и степенью выветрелости.

Наиболее трещиноватыми являются пласты и прослои, сложенные витринитовыми разностями углей и, наоборот, в матовых микринитовых углях трещиноватость минимальная. Имеет значение характер распределения фюзинита и минеральных примесей: при равномерном тонко дисперсном содержании последних эндогенная трещиноватость углей уменьшается. Так, например, жирные и газовые угли Чертинского и Распадского месторождений, отличающиеся повышенной тонкорассеянной минерализацией, дают при прочих равных условиях значительно более высокий выход крупных классов, чем аналогичные угли других месторождений.

На сильно дислоцированных месторождениях широко развита экзогенная трещиноватость, которая проявляется весьма неравномерно даже в пределах одного шахтного поля. Обычно более трещиноватыми являются крутопадающие пласты, а также находящиеся вблизи разрывных нарушений. В мощных пластах чаще всего перемятыми оказываются прикровельный и припочвенный слои угля мощностью 0,3—1,0 м, но иногда мятые пачки наблюдаются также в средней части пласта, при-урочиваясь к блестящему и полублестящему углю и порой нацело затушевывая эндогенную трещиноватость. Как правило, повышенную экзогенную трещиноватость имеет уголь (а также вмещающие породы) в замочных частях острых складок, что приводит к резкому усилению горного давления на крепь и нередко заставляет отказаться от выемки угля в этих местах.

Различное сочетание указанных природных факторов обусловливает чрезвычайно разнообразный ситовый состав углей при добыче.

В верхней части зоны выветривания (обычно до глубины 1—3 м) уголь превращается в порошкообразную массу (сажу). В пределах этой зоны эндогенная трещиноватость полностью затушевана трещинами выветривания. Ниже, под зоной сажи, в зоне окисления частота трещин та же, что и в неокисленном угле, но выражены они яснее, в связи с чем уголь здесь легко распадается на куски.

Удельный вес углей Кузбасса связан со степенью их метаморфизма и петрографическим составом. При исключении влияния последнего связь истинного удельного веса с метаморфизмом выражается по закону прямой линии.

Удельный вес органической массы углей уменьшается от бурых и длиннопламенных к жирным и коксовым углям, а затем вновь повышается к тощим и полуантрацитам (рис. 36, ж, см. также табл. 26).

Самый низкий удельный вес органической массы (1,23—1,24 г/см3) имеют блестящие жирные угли кольчугинской серии. Полублестящие угли балахонской серии на этих же стадиях метаморфизма вследствие повышенного содержания микрокомпонентов группы фюзинита имеют удельный вес 1,25—1,28 г/см3, наконец, матовые угли пласта Мощного, Волковского и других 1,29—1,30 г/см3. Угли VII стадии метаморфизма Бунгуро-Чумышского района, а также в приконтактовых частях сил-лов и даек изверженных пород показывают самый высокий удельный вес (1,40—1,50 г/см3). В длиннопламенных и бурых углях он равен 1,30—1,40 г/см3.

В.И. Скок, обобщивший данные по удельному весу каменных углей и антрацитов ряда угольных бассейнов, установил, что этот показатель, начиная от стадии метаморфизма II3 и выше, увеличивается с возрастанием степени глубинного метаморфизма по закону прямой линии. На 1 км нормальной мощности угленосной толщи он изменяется на величину 0,025. На основании этого В.И. Скок сделал вывод, что уплотнение вещества угля в процессе глубинного метаморфизма в антрацитовой и каменноугольной стадиях происходит строго пропорционально глубине погружения угленосной толщи.

Объемный вес угля является минимальным на низких и средних стадиях метаморфизма и возрастает у высокометаморфизованных углей. У длиннопламенных, газовых, жирных и коксовых углей объемный вес влажного беззольного угля в зависимости от петрографического состава колеблется в пределах 1,20—1,25 г/см3; в тощих углях и полуантрацитах он возрастает до 1,30—1,35 г/см3.

Удельное электросопротивление по данным исследований малозольных образцов из шахт уменьшается в среднем от 10в10 ом. см у длиннопламенных до до 10в7 ом. см у тощих углей. На контактах с изверженными телами уголь имеет металлическую проводимость. Увеличение зольности угля от 5 до 10% приводит к снижению удельного электросопротивления примерно на 10—12%.

Отражательная способность витринита, широко применяемая в практике углепетрографических исследований для определения стадий метаморфизма углей, увеличивается от бурых и длиннопламенных к тощим углям и полуантрацитам. Количество света, отраженного от полированной поверхности витринитов, составляет примерно для углей марки БД 6,5—7,0%; марки Д 7,0—7,5%; марки Г 7,5—8,2%; марки Ж 8,2—9,3%; марки К 9,3—10,0%; марки ОС 10,0—10,8%; марки T 10,8—13,0%. В углях марок ОС и T становится заметной оптическая анизотропия.





Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна