Физические свойства угля Карагандинского угленосного бассейна

29.03.2020

Цвет и блеск


Угли разного петрографического состава имеют разный цвет. Цвет клареновых углей черный, дюрено-клареновых серовато-черный до черного, кларено-дюреновых серовато-черный и дюреновых — темно-серый. В метаморфическом ряду клареновые угли стадий Г—К имеют черный цвет, а стадий T—А — черный с сероватым оттенком.

Цвет микрокомпонентов (в проходящем свете при одном анализаторе) также зависит от степени метаморфизма. Так, цвет гелифицированного вещества меняется от оранжевого и красного на стадиях Д—Ж до красно-коричневого и коричневого на стадиях К—Т. Однако следует иметь в виду, что цвет изометаморфных углей разной степени восстановленности разный (слабо восстановленных — буроватый, сильно восстановленных — красноватый).

На низких стадиях метаморфизма (Г, Ж) богатые витринитом угли имеют жирный и стеклянный блеск. Это относится к углям долинской и тентекской свит, а также карагандинской свиты на севере бассейна. На юге бассейна с повышением степени метаморфизма до стадий ОС, T и А угли карагандинской свиты приобретают алмазный и металлический блеск.

Отражательная способность


На примере карагандинских углей подтверждается известная зависимость отражательной способности углей от их вещественного состава и степени метаморфизма. По данным А.А. Кузнецовой, максимальной отражательной способностью характеризуются фюзиниты, а минимальной — витриниты. Для этих микролитотипов на III стадии метаморфизма отражательная способность (10Rа) соответственно равна 160 и 90 условных единиц.

Зависимость отражательной способности от степени метаморфизма углей иллюстрируется на примере пласта к12 (табл. 47).
Физические свойства угля Карагандинского угленосного бассейна

Отражательная способность витринита используется в бассейне как один из основных показателей степени метаморфизма углей.

Показатель преломления


По данным Н.М. Крыловой (1968 г.), изучавшей карагандинские угли, показатель преломления блестящих клареновых разностей возрастает с увеличением степени их метаморфизма от 1,8—1,85 для газовых углей до 1,90—1,97 для коксовых и до 1,99—2,03 для тощих.

Удельный и объемный вес


Характеристика изменения удельного и объемного веса углей Карагандинского бассейна в разрезе и по площади приведена в табл. 48.

Максимальным удельным весом (1,6—1,7) отличаются высокозольные наиболее метаморфизованные кларено-дюреновые угли ашлярикской свиты. Меньшая степень метаморфизма и более низкая зольность углей основных пластов карагандинской свиты обусловили снижение удельного веса в среднем до 1,5. Еще менее метаморфизованные малозольные, богатые витреном угли долинской свиты имеют удельный вес 1,39—1,45. Для более зольных, хотя и менее метаморфизованных углей тентекской свиты удельный вес вновь возрастает в среднем до 1,47. В плане в результате увеличения степени метаморфизма к югу при прочих равных условиях удельный вес возрастает на 0,1—0,2. Также удельный вес возрастает и к западу: для основных пластов карагандинской свиты от 1,47 до 1,52, а для долинской свиты от 1,39 до 1,45. Это связано с повышением зольности и степени метаморфизма углей.

На рис. 39 приведена зависимость удельного веса углей различных районов бассейна от зольности и степени метаморфизма. Объемный вес углей обычно на 0,1 % меньше удельного веса.

Удельное электрическое сопротивление


При производстве электрокаротажа скважин, как правило, замеряется кажущееся электрическое сопротивление (КС). Результаты замера КС приведены в табл. 49.

Трещиноватость и излом


Ш.А. Алтаев и др. дают следующую характеристику трещиноватости карагандинских углей. Показатель трещиноватости (суммарное количество трещин на 5 см) равен: для пласта д4 14; д5 10,5; д6 20; к10 11,5; к12 7; к13 8,5; к18 14,5. Наибольшей трещиноватостью обладают клареновые угли долинской свиты и пласта к18 карагандинской свиты, наименьшей — кларено-дюреновые угли основных пластов карагандинской свиты. Подчеркивая связь трещиноватости с петрографическим составом угля, авторы отмечают, что число трещин в интервале 5 см в полосах кларена составляет 5—10, а в полосах дюрена 1—3. В чистом витрене трещиноватость проявляется в виде густой сетки размером от 2х2 до 6х6 мм. Максимальной трещиноватостью отличаются угли стадии К.

Излом углей также имеет прямую связь с петрографическим составом. Клареновые угли характеризуются ступенчатым изломом, кларено-дюреновые — угловатым, а дюреновые — обычно раковистым.

Твердость и хрупкость


Твердость карагандинских углей, по данным Е.М. Зинченко и др., обусловлена их вещественным составом и степенью метаморфизма. Так, при зольности угля 15—20% на жирной стадии метаморфизма блестящие угли пластов к10 и к12 на Промышленном участке характеризуются микротвердостью до 35 кгс/мм2, полублестящие 37— 43 кгс/мм2, полуматовые 43—45 кгс/мм2 и матовые 48—53 кгс/мм2. Это связано с тем, что компоненты группы витринита менее тверды, чем компоненты группы фюзинита. Твердость различных микрокомпонентов следующая (в кгс/мм2): витринита 27—36; лейптинита 20—27; семивитринита 38; семифюзинита 30—50; микринита 30—40; фюзинита 40—90; склеротинита 110—170. Колебания микротвердости обусловлены главным образом неодинаковой степенью метаморфизма угля, с увеличением которой твердость угля возрастает. Например, микротвердость витринита при переходе его из стадии II3—III1 в стадию IV1 изменяется от 27 до 36 кгс/мм2. Значения микротвердости лейптинита (20—27 кгс/мм2) соответствуют углям стадий II3—III1i и III2. Хрупкость углей повышается с увеличением содержания блестящих микрокомпонентов. Наиболее хрупки клареновые угли долинской свиты, наименее — кларено-дюреновые и дюреновые угли карагандинской и ашлярикской свит.

Крепость


В табл. 50 приведены материалы Л.И. Рыжих и др. по крепости углей ашлярикской и карагандинской свит.

В целом устанавливается общая зависимость крепости угля от петрографического состава. С повышением содержания витринита и уменьшением содержания фюзинита крепость угля снижается. Наиболее четко это видно по пластам к4, к10, к12 и к18.

X.Б. Габриелов и Г.Н. Гуменюк на примере пласта к10 показывают, что крепость угля, определенная перпендикулярно наслоению, оказалась выше, чем параллельно наслоению (табл. 51).

Соответственно снижается и величина сцепления от 30 до 18 кгс/см2 и несколько возрастает модуль пропорциональности между деформацией и напряжением. Зависимость между нагрузкой и деформациями близка к линейной.

В настоящее время в основных бассейнах СССР для характеристики крепости угля применяется показатель сопротивляемости угля разрушению (А, кгс/см2), который определяется непосредственно в забое на установках ДК.С и СДМ-1. В отличие от широко применяемого коэффициента крепости М.М. Протодьяконова, этот показатель учитывает изменение состояния угля в массиве под влиянием горного давления, что имеет первостепенное значение для горной практики.

В табл. 52 приведены данные сопротивляемости углей пластов долинской и карагандинской свит.

Применительно к общесоюзной классификации карагандинские угли по показателю сопротивляемости делятся названными авторами на семь классов (табл. 53).

Низкими значениями сопротивляемости разрушению характеризуются богатые витринитом хрупкие угли долинской свиты (III класс), а также угли нижних (к3, к4) и верхних (к18) пластов карагандинской свиты (IV, V и VI классы). Кларено-дюреновые угли пластов средней части карагандинской свиты (кю, к12, к13, к14) отличаются повышенной сопротивляемостью и относятся к VII—IX классам.


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