Изменение свойств углей в зоне окисления Кузнецкого угольного бассейна

26.03.2020

Во всех районах и месторождениях Кузнецкого бассейна угольные пласты вблизи выходов под четвертичные рыхлые отложения в той или иной мере являются окисленными. Физические, петрографические, химические и технологические свойства выветрелых и окисленных углей, подробно рассмотренные в ряде специальных работ, по мере возрастания интенсивности воздействия окислительных процессов снизу вверх изменяются следующим образом:

1) уменьшается прочность и связность вплоть до превращения в рыхлую бесструктурную массу — сажу и полного выщелачивания органической массы из зоны интенсивного выветривания;

2) утрачивается блеск, а в зоне «сажи» появляется буроватый оттенок;

3) повышается удельный вес органической массы, в связи с чем ухудшается обогатимость;

4) на поверхности трещин вначале становятся невидимыми пленки и зерна свежего пирита, появляются иридирующие пленки гидроокислов железа, которые выше сменяются бурыми налетами, в самой верхней зоне «сажи» гидроокислы железа отсутствуют;

5) под микроскопом в витрините хорошо различимо увеличение клиновидных трещин выветривания, снижение рельефа вблизи этих трещин. В верхней части зоны окисления снижается отражательная способность, образуются пустоты выщелачивания, а при подсчете микрокомпонентов завышается количество витринита;

6) увеличивается гигроскопичность и влажность угля;

7) в зоне «сажи» сильно возрастает зольность;

8) выход летучих веществ в пересчете на горючую массу вначале несколько уменьшается, а ближе к выходу пласта под наносы возрастает; при этом у кольчугинских углей он обычно остается меньше, чем в неокисленном угле, а у балахонских — значительно выше;

9) уменьшаются содержания углерода, водорода и серы и теплота сгорания, увеличивается содержание кислорода. Уменьшается теплота сгорания летучих веществ вследствие увеличения в составе летучих кислорода;

10) спекаемость и толщина пластического слоя начинают уменьшаться раньше изменения других показателей, а в средней и верхней частях зоны окисления они полностью исчезают;

11) уменьшается выход смолы при полукоксовании;

12) появляются гуминовые кислоты с максимальным содержанием в сажистом угле;

13) увеличивается содержание гидроксилов;

14) в химическом составе золы углей верхней части зоны окисления увеличивается содержание окислов кальция и серы и уменьшается содержание окислов кремния и алюминия;

15) уменьшается температура плавления золы углей.

Отмеченные изменения свойств углей в зоне окисления показаны также в таблицах 35, 36 и 37.

В практике геологоразведочных и эксплуатационных работ для определения нижней границы зоны окисления на месторождениях с коксующимися углями обычно пользуются наиболее чувствительным к окислению показателям — толщиной пластического слоя, а при разведке карьерных полей и участков с энергетическими углями — теплотой сгорания. При теплоте сгорания горючей массы менее 6000 ккал/кг окисленный уголь утрачивает способность гореть в обычных колосниковых топках и считается непригодным для энергетических целей.

Глубина зоны выветривания и окисления углей на площади Кузбасса не является одинаковой.

В северо-западной части бассейна широко развита древняя кора выветривания угленосных отложений. На водоразделах мощность ее местами до 50—70 м, в долинах рек и глубоко врезанных логов она уменьшается до 10—15 м, в руслах молодых рек кора выветривания отсутствует. Угольные пласты в пределах коры выветривания часто совершенно выщелочены, среди слабосцементированных отбеленных боковых пород остаются лишь небольшие примазки сажи, свидетельствующие о местоположении угольного пласта. Ниже по падению боковые породы вскоре приобретают нормальный облик, а угольный пласт — свойственную ему мощность и строение. Еще ниже, через 15—20 м по вертикали, уголь по качеству уже не отличается от неокисленного.


Такие глубокие зоны интенсивного выветривания углей установлены разведочными и эксплуатационными выработками в возвышенной правобережной части р. Ини на Грамотеинском месторождении (см. очерк по Ленинскому району), на шахтах Полысаевских, в Плотниковском районе, где распространены в основном длиннопламенные и газовые угли. По данным поисковой и предварительной разведки, глубокая (до 40—50 м) кора выветривания с выщелачиванием и утонением угольных пластов распространена под мощной толщей рыхлых четвертичных отложений на Каменском и Тарсьминском месторождениях жирных углей, а еще далее на северо-запад известна в пределах Завьяловского района с коксовыми углями и Горловского бассейна антрацитов.

В южной и юго-восточной частях бассейна зона окисления углей распространяется на водоразделах до глубины 30—50 м, в логах до 15—20 м, а под галечниками нижних террас р. Томи и ее крупных притоков практически отсутствует. В отличие от северо-западных районов здесь вследствие глубокого эрозионного среза выветривание менее интенсивно. Глубина, до которой коренные породы местами слабо каолинизированы, а угольные пласты превращены в бесструктурную сажистую массу, не превышает, как правило, 2—5 м, редко 10 м. Явления выщелачивания угольных пластов или значительного сокращения их мощности в зоне окисления в южных районах, за исключением древней долины на р. Шуштулепе, нигде не наблюдается; только на самом контакте коренных пород с наносами можно видеть некоторое уменьшение мощности пластов угля с характерным заворотом и размазыванием сажи вниз по склону.

В юрских отложениях зона выветривания и окисления углей развивается на ту же глубину, что и в палеозойских.

На глубинах ниже наблюдаемой ныне зоны окисления палеозойские угли на контакте с юрскими отложениями не несут следов окисления (см. очерк по Осиновскому району), что лишний раз свидетельствует о чрезвычайно интенсивном поднятии и глубокой эрозии палеозойских отложений в предъюрское время.

Анализируя взаимоотношения между мощностью рыхлого покрова, формами рельефа и интенсивностью выветривания угленосных отложений, можно прийти к выводу, что глубокое выветривание углей в северо-западных районах бассейна в основном связано с послеюрской и предчетвертичной историей его развития, в то время как на юге и юго-востоке — с четвертичным периодом.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна