» » Зоны окисления угольных месторождений

Зоны окисления угольных месторождений

02.08.2016

Большинство полезных ископаемых, которые в силу специфики геологического развития блока земной коры, вмещающего их, оказываются в его верхних частях на контакте с внешними геосферами Земли (атмо-, гидро- и биосферой), испытывают значительные трансформации физических свойств и химического состава. Эти изменения обусловлены экзогенными геологическими процессами, в частности, физическим и химическим выветриванием. Угольные месторождения — не исключение, они также подвержены физическому и химическому выветриванию. Одним из составных частей последнего является окисление, вызванное наличием кислорода в атмосфере, поверхностных водах и подземных водах зоны аэрации.
Процессы окисления и выветривания углей в условиях их естественного залегания внешне проявляются в повышенной трещиноватости, развитии по трещинам бурых оксидов железа, снижении блеска витрена по поверхностям, ограничивающим эндогенные трещины. В зоне окисления уголь теряет прочность и свойственный ему блеск. При выходе угольных пластов под рыхлые отложения в большинстве случаев уголь переходит в рыхлое состояние (сажу).
Интенсивность окислительного выветривания и глубина его проникновения определяются климатом, скоростью эрозионных процессов, условиями залегания угольных пластов, уровнем грунтовых вод и его постоянством, а также петрографическими особенностями угля.
Агенты химического выветривания попадают в глубь земной коры по трещинам или другим проницаемым участкам угля и вмещающих пород. Поэтому химическое выветривание протекает в большинстве случаев неравномерно и зона окисления имеет неоднородное строение.
Уголь в ней на одной и той же глубине может быть окислен неодинаково, а на отдельных участках даже не затронут окислением. Так, в небольшом куске угля (5x5 см), взятом из зоны окисления, наблюдается неодинаковая окисленность около эндогенных трещин и между ними.
Вместе с тем наблюдается тенденция постепенного уменьшения окисленности угля с глубиной, отмечаемая по результатам анализов усредненных проб, которые являются смесью в разной степени окисленных и неокисленных углей.
При окислении угля в естественных условиях изменяются его состав и свойства. В табл. 3.12 дан не полный перечень изменений, которые претерпевают вещества, слагающие угольные пласты, при выветривании их в условиях естественного залегания. Выветриванию подвергаются угли всех стадий метаморфизма. При этом изменяются все химические и технологические показатели, характеризующие состав и свойства твердых горючих ископаемых.
Зоны окисления угольных месторождений

Запасы в той или другой мере окисленных углей в Кузнецком, Иркутском, Канско-Ачинском, Южно-Якутском и других бассейнах достигают многих десятков миллионов тонн. Поэтому углям зоны окисления уделяется существенное внимание.
Нижняя граница зоны окисления на большинстве угольных месторождений Кузнецкого, Иркутского и Канско-Ачинского бассейнов не превышает глубины 35 м и лишь в отдельных случаях достигает 50—70 м. Наибольшая мощность зоны окисления — на водоразделах, наименьшая.— в долинах рек.
Определенное представление об изменении отдельных показателей качества углей в зоне окисления Кузбасса дают данные табл. 3.13, Иркутского бассейна — табл. 3.14, Канско-Ачинского — табл. 3.15.
В настоящее время основой для определения границы зоны окисления на месторождениях коксующихся углей служит характеристика спекаемости обогащенной пластово-промышленной пробы угля по толщине пластического слоя. Дополнительный показатель — содержание гигроскопической влаги в пробе воздушно-сухого угля.
Зоны окисления угольных месторождений
Зоны окисления угольных месторождений
Зоны окисления угольных месторождений
Зоны окисления угольных месторождений
Зоны окисления угольных месторождений

Для энергетических углей, в том числе углей, потерявших спекаемость за счет окислительного выветривания, основными параметрами для их классификации и промышленного использования служат теплота сгорания и содержание в них окисленного (выветрелого) угля (табл. 3.16).
Окисленные каменные угли Кузнецкого и антрацит Горловского бассейнов в зависимости от величины относительного уменьшения высшей теплоты сгорания на сухое беззольное топливо ОКQ и доли выветрелой массы угля OKп подразделяют на две группы (см. табл. 3.16).
Для расчета относительного уменьшения теплоты сгорания в результате окисления принимается значение высшей теплоты сгорания неокисленного угля, залегающего на данном месторождении за пределами зоны окисления.
Зоны окисления угольных месторождений