Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Генетическая классификация углей среднего карбона (классификационная диаграмма) Донецкого бассейна

05.04.2020

Разделение углей на марки, изучение свойств углей разных марок и их распределение в недрах позволили установить общие закономерности регионального метаморфизма в Донецком бассейне.

1. Выявлены и прослежены на всей площади бассейна направления, по которым во всех пластах происходит снижение выхода летучих веществ и последовательная смена марок.

2. В стратиграфическом разрезе выход летучих веществ снижается от верхних пластов к нижним (правило Хильта).

Вместе с тем отмечены многочисленные случаи отклонения от этих основных закономерностей. У некоторых пластов в направлении повышения степени метаморфизма встречаются зоны, в которых выход летучих веществ не снижается, иногда даже повышается, или, напротив, резко падает. В стратиграфическом разрезе наблюдалось многими исследователями нарушение правила Хильта: нижележащие пласты имеют выход летучих больше, чем вышележащие. В случаях нарушения региональных закономерностей и правила Хильта вместе с выходом летучих веществ изменялись также спекаемость, сернистость и другие показатели, т. е. изменялся тип угля.

Изучение этих отклонений привело к открытию В.В. Видавским типов гелифицированного вещества в углях Донбасса. Крайние типы обозначены буквами а и в, промежуточный тип — буквой б. При равной степени метаморфизма угли типа в имеют следующие характерные отличия от углей типа а:

а) в органической массе углей более высокий выход летучих веществ, более высокая спекаемость, более высокая теплота сгорания, более высокое содержание углерода и водорода и более низкое содержание кислорода, более высокая растворимость в углеводородах (бензол, нафталин, антрацен), более высокие выходы смолы и бензола при коксовании и более низкие выходы аммиака и пирогенетической воды, более низкая механическая прочность;

б) в минеральной части углей более высокое содержание серы (в основном пиритной), обычно более высокая зольность, преобладание в составе золы основных окислов (Fe2O3 + CaO + MgO над Al2O3 + SiO2);

в) строение пласта преимущественно сложное, тонкая или даже микрополосчатость, наличие тонкодисперсного пирита и прослойков фюзена (для пластов типа а характерны грубая полосчатость, слабая минерализация преимущественно песчано-глинистым материалом);

г) в проходящем свете в пластах типа в цвет гелифицированного вещества красный, разных оттенков до оранжевого, сохраняются структуры гелифицированных компонентов (в пластах типа а цвет гелифицированного вещества коричневатый, вещество бесструктурное, однородное).

Совокупность свойств органической массы и минерального вещества углей, а также микропетрографические признаки свидетельствуют о более восстановительной обстановке в период формирования и диагенетического разложения пластов типа в. Поэтому пласты типа в получили название «восстановленных», а типа а — «маловосстановленных».

Изучение генетических типов дало ключ к пониманию природы донецких углей и построению для них генетической классификации. Угли Донецкого бассейна при постоянном вещественно-петрографическом составе отличаются большим разнообразием типов по восстановленности и широким диапазоном стадий метаморфизма. Классификационная диаграмма построена в координатах: по оси абсцисс — метаморфизм, по оси ординат — восстановленность (рис. 116). Поскольку ни одно из известных изученных свойств углей не является функцией только метаморфизма или восстановленности и зависит, хотя и в различной степени, от обоих факторов, при построении диаграммы были использованы следующие положения.

Региональный метаморфизм воздействует на всю осадочную толщу, поэтому угли сближенных пластов, лежащие на одной вертикали, практически изометаморфны. Восстановленность — явление фациальное и потому тип углей меняется от пласта к пласту. Следовательно, если угли из сближенных пластов различаются по свойствам, то эти различия зависят только от типа по восстановленности. Опытным путем были подобраны пары изометаморфных разнотипных углей, на которых было изучено влияние типа по восстановленности на свойства углей.

Выход летучих веществ выражает преимущественно степень метаморфизма; разница в выходе летучих веществ (AVг) у двух изометаморфных углей, восстановленного и маловосстановленного, с повышением степени метаморфизма уменьшается по уравнению:

AVг = 0,177 * Vаг + 0,20,


где Vаг — выход летучих веществ угля типа а.

На нижней линии абсцисс классификационной диаграммы отложен выход летучих веществ маловосстановленных углей типа а через 5%, а на верхней — на тех же ординатах — отмечены значения Vг соответствующих изометаморфных восстановленных углей, вычисленные по уравнению:

W = 1,177 * Vаг +0,20.


На верхней и нижней абсциссах диаграммы расстояния между отметками разделены на равные части, отвечающие 1%, и соединены точки равных выходов летучих.

Таким образом, выход летучих веществ представлен на диаграмме рядом наклонных изолиний, угол наклона которых с повышением метаморфизма увеличивается. Для антрацитов выход летучих веществ нехарактерен, поэтому он заменен удельным весом органической массы Кд. Удельный вес пересчитывался на органическую массу по формуле:

Кд = d - 0, 01 Aс - 0,012 * Sобс.


Вторым классификационным показателем типа для спекающихся углей служит толщина пластического слоя у, а для антрацитов — механическая прочность по методу копра. Для нанесения на диаграмму «вторых» показателей были построены вспомогательные графики зависимости «вторых» показателей от «первых».

На этих графиках угли располагаются более или менее широкой полосой. Угли крайних типов занимают места у границ полосы. Разницы в величине «второго» показателя, у или механической прочности, при определенном значении «первого», Vг или Кд, характеризуют влияние типа на показатель метаморфизма.

Найден диапазон колебаний значений у и механической прочности при всех значениях Vг и Кд; их крайние значения были отложены на соответствующих изолиниях Vг и Кд.

Так как спекаемость по мере восстановленности увеличивается, минимальные значения у отмечены у основания каждой изолинии Vг, максимальные — у их вершин. Механическая прочность по копру с восстановленностью уменьшается, соответственно отмечены ее крайние значения: максимальные у основания изолинии и минимальные — у верхней границы диаграммы. Было принято допущение, что при данном значении «первого» показателя «вторые» изменяются пропорционально восстановленности. Таким методом были построены изолинии «вторых» классификационных показателей, а также многих других свойств углей (теплота сгорания и др.). На классификационной диаграмме изолинии «вторых» показателей показаны только в той части, где они являются классификационными.

Изолинии «первых» и «вторых» показателей образуют своеобразную сетку, по которой можно определять степень метаморфизма, тип по восстановленности и все остальные свойства.

Для удобства обозначения степени метаморфизма и типа углей классификационная диаграмма разделена вертикальными линиями на 14 групп метаморфизма и горизонтальными линиями на четыре типа по восстановленности. Группам даны номера от 1 до 14 в порядке возрастания метаморфизма, типам даны буквенные обозначения: тип а — угли маловосстановленные, б — переходные, в — восстановленные, ее — тоже восстановленные, но в высшей степени.

Большую часть диаграммы занимает область восстановленных углей. Донецкий бассейн ввиду особенности своих палеогеографических условий характеризуется развитием преимущественно восстановленных углей. Сернистость, как правило, закономерно распределяется по типам: в нижней части диаграммы располагаются малосернистые угли, в верхней — многосернистые с большим содержанием тонкодисперсного пирита.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: