 |
|
Опробовательские и лабораторные работы
Опробование угольных пластов проводилось во все периоды геологоразведочных работ, материалом для исследований служил керн скважин. Основной объем опробования и исследований качества проведен в период детальной разведки на участках «Поле шахты «Котинская», «Поле шахты « №7» и «Нижние горизонты шахты «Котинская» (прил. 13). Результаты опробования по предыдущим поисковым работам учтены по скважинам, пробуренным в пределах площади оцениваемых участков. В текстовых приложениях 14-25 приведены результаты анализов качества углей с распределением по пластам и по геологическим участкам.
В период поисковых работ опробованию подвергались все перебуриваемые угольные пласты мощностью более 1,0 м. По пробам проводился технический анализ (прил. 15) с определением влаги, золы, выхода летучих компонентов, теплотворной способности, содержание серы и фосфора и, по большинству проб, – пластометрических показателей. По наиболее представительным пробам, отобранным из скважин с высоким (70-80 %) выходом керна, изучался петрографический состав, элементный состав, способность к обогащению и полукоксованию. Проводилось определение плотности угля и породных прослоев. В большом объеме проводился спектральный полуколичественный анализ на 28 элементов и определение редких и токсичных элементов. Анализирование проводилось в ЦХЛ ПГО «Запсибгеология». Кроме того, проводилось изучение физико-механических свойств угля и вмещающих пород, а также опробование на газоносность угольных пластов. Выполненные объемы опробовательских работ удовлетворяют требованиям методических рекомендаций по оценке качества углей Кузбасса [25].
В период детальной разведки на участках «Поле шахты «Котинская» и «Поле шахты « №7» анализирование проб проводилось в Комплексной угольной лаборатории (г. Ленинск-Кузнецкий). Петрографические исследования, спектральный анализ и внешний контроль осуществлялись в Центральной лаборатории ПГО «Запсибгеология» в г. Новокузнецке. Пробы для изучения газоносности угольных пластов и вмещающих пород отбирались специальными керноприемниками и в герметическом состоянии отправлялись в газовую лабораторию. В этот период на участке «Поле шахты «Котинская» отобрано 430 пластовых проб, 393 рядовых угольных и 100 проб по породным прослоям. На участке и «Поле шахты « №7» отобрано 732 пластовых проб, 1009 рядовых угольных и 128 проб по породным прослоям (прил. 13).
Определялись следующие показатели качества углей: влага, зольность, выход летучих, пластометрические параметры, теплота сгорания, содержания серы и фосфора, содержание гуминовых кислот, определялись петрографический и элементный составы в углях, химический состав и плавкость золы углей, плотность углей и породных прослоев, определялось содержание микроэлементов в углях и в золе углей, а также содержание токсичных веществ. Изучалась обогатимость углей по керну.
В последний период геологоразведочных работ 2007-2009 гг. на участке «Нижние горизонты шахты «Котинская» все пластопересечения с мощностью угольных пластов от 0,5 м и выше подвергались опробованию. Отбор проб и их обработка проведены в соответствии с ГОСТ 9815-75, раздельно для угля и породных прослоев, не включаемых в угольную пачку. Отбор рядовых проб из угольных пачек и внутрипородных прослоев производился дифференциально по макроскопически выделяемым слоям.
На участке «Нижние горизонты шахты «Котинская» отобрано 618 пластовых проб, 1577 рядовых угольных и 1223 пробы по породным прослоям (прил. 13).
По каждой рядовой (секционной) угольной и породной пробе проводилось определение аналитической влажности, зольности и действительной плотности. По части угольных проб определялись максимальная влагоемкость, зольность крупного класса и кажущаяся плотность (прил. 16). По всем пластовым угольным пробам проводился технический анализ с определением влажности, зольности, выхода летучих веществ и пластометрических показателей. Остальные параметры (теплота сгорания, содержание серы и фосфора и т.д.) определялись по части проб по более редкой сети. Определения индекса свободного вспучивания и выход гуминовых кислот производились по отдельным пробам.
Таким образом, за все периоды геологоразведочных работ в границах лицензии проанализировано 1780 пластовая проба, 2979 рядовых угольных проб и 1451 рядовых проб по породным прослоям. Объем и виды исследований на изучение качества углей участка приводится в прил. 13 и в табл. 3.9
Таблица 3.9
Объем и виды исследований на изучение качества углей
| Пласты | 57-56, 56 | |||||||||||
| Количество пластовых проб | ||||||||||||
| Рядовых (секционных) угольных | ||||||||||||
| Рядовых по породным прослоям | ||||||||||||
| Влага аналитическая | ||||||||||||
| Зольность керновая | ||||||||||||
| Выход летучих веществ | ||||||||||||
| Пластометрические показатели (х, у) | ||||||||||||
| Продолжение табл.3.9 | ||||||||||||
| Показатель свободного вспучивания | ||||||||||||
| Теплота сгорания | ||||||||||||
| Выход гуминовых кислот, % | ||||||||||||
| Плотность углей действительная | ||||||||||||
| Влага максимальная | ||||||||||||
| Зольность крупного класса | ||||||||||||
| Плотность углей кажущаяся | ||||||||||||
| Плотность породных прослоев действительная | ||||||||||||
| Петрографический состав | ||||||||||||
| Элементный состав | ||||||||||||
| Содержание серы | ||||||||||||
| Содержание фосфора | ||||||||||||
| Полукоксование | ||||||||||||
| Химический состав золы углей | ||||||||||||
| Плавкость золы углей | ||||||||||||
| Спектральный анализ | ||||||||||||
| Содержание токсичных веществ | ||||||||||||
| Обогатимость фракционным методом | ||||||||||||
| Склонность к самовозгоранию углей |
Аналитические работы проводились в Западно-Сибирском испытательном центре (ЗСИЦентр) г. Новокузнецк. Пробы на изучение природной газоносности угольных пластов анализировались в Испытательной лаборатории ЗАО «Метан Кузбасса» (г.Ленинск-Кузнецкий).
Для обеспечения необходимой степени надежности анализов проводился внутренний и внешний лабораторный контроль. Объемы проведенных контрольных определений отвечают современным требованиям. Результаты обработки внутреннего и внешнего лабораторного контроля приводятся в таблицах 3.10, 3.11 и приложениях 26 и 27. Значения отклонений основных и контрольных характеристик качества не превышают допусков. Внешний лабораторный контроль проводился в аккредитованной Испытательной лаборатории ЗАО «Метан Кузбасса» (г.Ленинск-Кузнецкий). Вероятная систематическая погрешность не выявлена.
Кроме того, для обеспечения большей надежности производства анализов особое внимание при работе с заказами было уделено государственным стандартным образцам (ГСО). ГСО являются эталонными мерами при проведении аналитических работ и частично заменяют процедуру внешнего контроля.
Таблица 3.10
Сводная таблица результатов внутреннего контроля
| Изучаемый показатель | Оцени-ваемые интервалы содержаний, % | Число основных анализов | Число контрольных анализов | Средние содержания по пробам | Случайные расхождения | ||||||
| средние арифметические | средние квадратичные | ||||||||||
| кол-во | % | основ-ным, х | кон-трольным, у | абсолют-ные, δ | отно- сительные, P1(%) | абсолют-ные, σ | отно- сительные, P2(%) | ||||
| Зольность (Ad) | 16,6 | 16,19 | 16,18 | 0,10 | 0,62 | 0,14 | 0,86 | ||||
| до10 | - | - | 5,72 | 5,72 | 0,08 | 1,40 | 0,11 | 1,92 | |||
| 10-20 | - | - | 16,30 | 16,27 | 0,11 | 0,67 | 0,14 | 0,86 | |||
| 20-25 | - | - | 22,77 | 22,71 | 0,15 | 0,66 | 0,19 | 0,83 | |||
| Более 25 | - | - | 75,47 | 75,43 | 0,13 | 0,17 | 0,23 | 0,30 | |||
| Выход летучих веществ (Vdaf) | 9-45 | 4,2 | 39,32 | 39,31 | 0,33 | 0,84 | 0,44 | 1,12 | |||
| Сера (Std) | до 2 | 19,0 | 0,45 | 0,44 | 0,023 | 5,11 | 0,029 | 6,44 | |||
| Фосфор (Pd) | >0,02% | 25,9 | 0,039 | 0,039 | 0,003 | 7,69 | 0,0034 | 8,72 | |||
| Теплота сгорания (Qsdaf) | - | 13,5 | 33,168 | 33,141 | 0,042 | 0,13 | 0,050 | 0,15 | |||
| Плотность истинная (ddr) | - | 2,6 | 1,54 | 1,54 | 0,008 | 0,52 | 0,011 | 0,71 | |||
| Влага максимальная (Wmax) | >5% | 6,7 | 5,29 | 5,43 | 0,31 | 5,86 | 0,36 | 6,80 | |||
| Влага гигроскопическая (Wги%) | - | 30,0 | 6,8 | 6,7 | 0,1 | 1,5 | 0,115 | 1,7 | |||
| Толщина пластического слоя (у)мм | до 20 | 6,3 | 11,40 | 11,43 | 0,55 | 4,82 | 0,83 | 7,28 | |||
| Индекс свободного вспучивания(SI) | - | 26,7 | 3.69 | 3.50 | 0.19 | 5.1 | 0.31 | 8.4 | |||
| Хлор(CL)% | - | 6,8 | 0,0299 | 0,0304 | 0,0044 | 14,7 | 0,0065 | 21,7 | |||
| Фтор(F)% | - | 6,5 | 0,0038 | 0,0042 | 0,00045 | 11,8 | 0,00063 | 16,6 | |||
| Мышьяк(As) | - | 8,5 | 0,00169 | 0,00165 | 0,000086 | 4,7 | 0,000146 | 8,6 | |||
| Селен | - | 8,1 | 0,000021 | 0,000020 | 0,0000034 | 16,2 | 0,0000046 | 21,9 | |||
| Галлий | - | 6,5 | 0,00029 | 0,00028 | 0,000012 | 4,1 | 0,000018 | 6,2 | |||
| Германий | - | 6,0 | <0,0001 | <0,0001 | |||||||
| Продолжение табл. 3.10 | |||||||||||
| Массовая доля углерода (С) | - | 16,5 | 80,96 | 80,96 | 0,15 | 0,18 | 0,18 | 0,22 | |||
| Массовая доля водорода (Н) | - | 16,5 | 5,49 | 5,48 | 0,07 | 1,27 | 0,09 | 1,64 | |||
| Азот (N) | - | 16,5 | 2,48 | 2,50 | 0,032 | 1,29 | 0,039 | 1,57 | |||
| SiO2 | >20% | 5,7 | 48,75 | 48,90 | 0,22 | 0,45 | 0,25 | 0,51 | |||
| Al2O3 | 10-20% | 5,7 | 19,08 | 19,12 | 0,18 | 0,94 | 0,20 | 1,05 | |||
| Fe2O3 | до 20% | 5,7 | 8,58 | 8,61 | 0,08 | 0,93 | 0,10 | 1,16 | |||
| TiO2 | 0,5-1,0% | 5,7 | 0,77 | 0,77 | 0,007 | 0,91 | 0,011 | 1,43 | |||
| СаО | 5-10% | 5,7 | 8,60 | 8,50 | 0,23 | 2,67 | 0,26 | 3,02 | |||
| MgO | до 5% | 5,7 | 3,46 | 3,42 | 0,08 | 2,31 | 0,09 | 2,60 | |||
| SO3 | до 5% | 5,7 | 3,92 | 3,97 | 0,077 | 1,96 | 0,096 | 2,45 | |||
| К2О | св.1,0% | 5,7 | 2,24 | 2,26 | 0,039 | 1,74 | 0,055 | 2,24 | |||
| Na2O | св.1,0% | 5,7 | 0,97 | 0,98 | 0,031 | 3,19 | 0,040 | 4,12 | |||
| Mg3O4 | до 1% | 10,3 | 0,068 | 0,064 | 0,006 | 8,8 | 0,0089 | 13,09 | |||
| Р2О5 | 0,1-1% | 5,7 | 0,64 | 0,64 | 0,014 | 2,19 | 0,020 | 3,12 |
На представительность кернового опробования оказывает влияние выход угольного керна и его состояние, условия, время хранения и транспортировка. Пробы с выходом керна более 70 % считаются представительными, а анализы по ним достоверными. Бóльшая часть (84 %) пластопересечений выполнена с выходом керна более 70 % (Табл.3.2).
По результатам геологоразведочных работ всех периодов в пределах лицензионных участков было исследовано 1780 пластовых проб. Из них – 1584 (89 %) приняты для определения средних показателей качества по пластам, 198 пробы (11 %) были признаны непредставительными по следующим причинам:
- 142 пробы отобрано из зоны негодного и окисленного угля;
- 21 проба имеют нехарактерные (случайные) показатели по одному или нескольким качественным параметрам;
- 17 проб частично окислены в связи с длительным хранением до момента анализа;
- 9 проб забраковано в связи с засорением угля породой;
- 9 проб отобрано из пластопересечений с низким выходом керна.
Несмотря на наличие непредставительных проб, проведенное опробование угольных пластов вполне обеспечивает объективную оценку качественных параметров угля, их технологических свойств, зольности и обогатимости.
С целью контроля качества отгружаемой продукции в процессе эксплуатации пласта 52 на шахтах «Котинская» и «№7» производится систематическое опробование пласта в подготовительных и очистных забоях бороздовым способом. Отбор проб, их обработка и оформление документации производится отделом технического контроля (ОТК) по ГОСТ 9815-75. Анализирование проводится по пластово-дифференциальным пробам в ООО «Центральная углехимическая лаборатория» (г. Киселевск). Определялись следующие показатели: массовая доля рабочей влаги, зольность, выход летучих веществ, массовая доля серы общей, высшая и низшая теплота сгорания, пластометрические показатели, действительная плотность. Результаты исследований приведены в приложении 17.
Угольные пласты опробовались на газоносность в соответствии с «Инструкцией по определению и прогнозу газоносности угольных пластов и вмещающих пород …» методом прямого определения с помощью керногазонаборников типа СКГН-76.
Газовое опробование проведено в 21 скважине, исследовано 250 проб (прил. 37), из которых 155 – представительных, 66 – условно представительных, 3 – с нехарактерными значениями газоносности, 26 – бракованных.
Для определения физико-механических свойств коренных пород опробованию подвергались все литологические разности от рыхлых отложений до забоя в соответствии с «Требованиями к определению механических свойств горных пород при геологическом изучении полей шахт Министерства угольной промышленности СССР при разведке, строительстве, реконструкции и эксплуатации», Минуглепром, ВНИМИ, 1977 г. Отобрано и проанализировано 526 проб пород из скважины 17013, охвачен интервал угленосных отложений от пласта 49 до пласта 58.
Получены показатели крепости, влажности, пористости, действительной и кажущейся плотности, водно-физических свойств пород как в зоне интенсивного выветривания и в зоне ослабленных пород, так и в зоне неизмененных пород.
Таблица 3.11
Сводная таблица результатов внешнего контроля
| Контролируемый параметр | Метод определения, ГОСТ | Классы содер- жаний, % | Число основ- ных пара- мет- ров | Число контрольных анализов | Средние содержания по пробам | Систе- мати-ческие расхож- дения Δ | Случай- ные расхож- дения IΔI | Вероят ная систе- мати- ческая погреш ность I∑ Δ I ∑ IΔI | |||
| коли- чест- во проб, шт. | в % к об- ще- му ко- лич. ана- ли- зов | основ- ным | кон- троль- ным | ||||||||
| Зольность (Ad) | 11022-95 | 0->25 | 2.6 | 6,7 | 6,6 | 0,06 | 0,13 | 0,50 | |||
| Выход летучих веществ (Vdaf) | 6382-01 | 9-45 | 0.6 | 40,45 | 40,98 | 0,52 | 0,52 | 1,0 | |||
| Толщина пластического слоя(у)мм | 1186-87 | до20 | 0.45 | ||||||||
| Сера (Std) | 8606-93 | до 2 | 1.7 | 0,19 | 0,22 | 0,03 | 0,03 | 1,0 | |||
| Фтор (Fd) | МП ОАО ЗСИЦ | - | 0,60 | 0,0064 | 0,0057 | 0,0007 | 0,0007 | 1.0 | |||
| Хлор (CLd)% | 9326-02 | - | 0,62 | 0.02 | 0.02 | ||||||
| Теплота сгорания (Qsdaf) | 147-95 | - | 1.2 | 32,23 | 32,09 | 0,143 | 0,143 | 1.0 | |||
| Теплота сгорания (Qsdaf) | 147-95 | - | 1.2 | 1.0 | |||||||
| Плотность действительная (drd) | 2160-92 | - | 0,5 | 1,39 | 1,39 | 0,005 | 0,013 | 0.71 | |||
| Окись калия (К2О) | 10538-87 | св.1,0% | 1,1 | 2,21 | 1,98 | 0,24 | 0,24 | 1.0 | |||
| Окись натрия (Nа2О) | -//- | св.1,0% | 0,6 | 1,0 | 1,3 | 0,3 | 0,3 | 1.0 | |||
| Сульфат (SO3) | -//- | 5-10% | 0,6 | 7,97 | 8,14 | 0,17 | 0,17 | 1.0 | |||
| Окись фосфора (P2O5) | -//- | 0,1-1% | 1,1 | 0,78 | 0,83 | 0,055 | 0,055 | 1.0 | |||
| Окись марганца (Mn3O4) | -//- | до 1% | 2,1 | 0,06 | 0,05 | 0,005 | 0,005 | 1.0 | |||
| Глинозём (Al2O3) | -//- | 10-20% | 0,6 | 17,04 | 16,90 | 0,14 | 0,14 | 1.0 | |||
| Окись железа (Fe2O3) | -//- | до 20% | 1,1 | 9,22 | 9,34 | 0,12 | 0,12 | 1.0 | |||
| Окись титана (TiO2) | -//- | 0,5-1,0% | 1,1 | 0,76 | 0,58 | 0,36 | 0,36 | 1.0 | |||
| Продолжение табл. 3.11 | |||||||||||
| Окись магния (MgO) | -//- | до 5% | 1,1 | 3,40 | 3,44 | 0,04 | 0,04 | 1.0 | |||
| Кварц (SiO2) | -//- | >20% | 1,1 | 47,62 | 47,90 | 0,28 | 0,28 | 1.0 | |||
| Углерод(Сdaf) | 2408.1-95 | - | 1,1 | 79,07 | 78,78 | 0,30 | 0,30 | 1.0 | |||
| Водород(Нdaf) | 2408.1-95 | - | 1,1 | 5,57 | 5,42 | 0,15 | 0,15 | 1.0 | |||
| Азот(Ndaf) | 28743-93 | - | 1,1 | 2,62 | 2,62 | 0,005 | 0,025 | 0.20 | |||
| Мышьяк(Asd) | 10478-93 | - | 1,2 | 0.0011 | 0.0012 | 0.00005 | 0.00005 | 1.0 | |||
| Селен(Se) | МП ОАО ЗСИЦ | - | 1,2 | 0,000037 | 0,00004 | 0,000003 | 0,000003 | 1.0 |
КАЧЕСТВО УГЛЕЙ
Качество угля на участках «Нижние горизонты шахты «Котинская», «Поле шахты Котинская» и «Шахта №7» изучалось в период поисково-оценочных работ [22], детальных поисков [25], детальной разведки [17, 18, 19], во время геологоразведочных работ, проведенных ФГУГП «Запсибгеолсъемка» в 2007-2009 гг., а также в период эксплуатационных работ на шахте «Котинская» по пласту 52.