 |
|
Технологическая характеристика углей
Технологические свойства углей изучались по пробам из керна скважин. Данные определений основных показателей качества углей по результатам геологоразведочных работ всех периодов, распределенные по участкам «Поле шахты «Котинская», «Поле шахты №7» и «Нижние горизонты шахты «Котинская» приведены в приложении 15. Минимальные, максимальные и средние значения параметров, а также число определений представлены в таблице 4.2.
Влажность углей в рабочем состоянии топлива оценивается по значениям максимальной влагоемкости. При этом, по участку «Поле шахты «Котинская» было произведено 313 определений, по участку «Поле шахты №7» 774, по участку «Нижние горизонты шахты «Котинская» 558 и всего – 1645 определений, что является достаточным для характеристики влажности углей.
Значения максимальной влагоемкости колеблются от 9,6 % до 5,5 %, закономерно уменьшаясь со стратиграфической глубиной. Для пласта 52 этот показатель по данным кернового опробования (92 пробы) составляет 6,0 %. Средние значения влажности угля в рабочем состоянии для пласта 52, полученные при отборе пластовых проб ОТК, составляют 6,0 % на шахте «Котинская» и 7,0 % на шахте «№7" (табл. 4.3).
Влажность аналитическая определяется по всем пластопересечениям и рядовым пробам. Ее средние значения колеблются в пределах 7,0 –3,6 %, также закономерно уменьшаясь со стратиграфической глубиной.
Зольность – основной нормируемый показатель при оценке качества угля. Зольность угольных пачек по материалам проведенного кернового опробования колеблется в широких пределах от 1,7 до 35,5 %. Характеристика зольности, как одного из основных показателей качества, рассмотрена в отдельном разделе.
Выход летучих веществ – показатель, отражающий степень метаморфизма и вещественный состав угля. Значения этого параметра варьируют в среднем от 38,8 до 41,4 %, что является характерным для длиннопламенных и газовых углей.
Толщина пластического слоя используется для оценки спекаемости углей и определения марок. В углях участка она колеблется от 0 до 12 мм. Увеличение значений этого показателя закономерно происходит со стратиграфической глубиной, а также незначительно в северо-западном направлении.
Угли имеют довольно высокие теплотехнические показатели. Средние значения высшей теплоты сгорания по бомбе на сухое беззольное топливо неокисленных углей составляют 7745-7934 ккал/кг (соответственно 32,42-33,21 МДж/кг) (Табл. 4.2).
Низшая теплота сгорания в пересчете на естественную влажность и зольность характеризуется средними величинами от 6052 до 6992 ккал/кг (соответственно 25,02-29,27 МДж/кг). Значения ее для каждого пласта представлены в таблице 4.2. Расчет выполнен с учетом высшей теплоты сгорания, зольности, максимальной влагоемкости и содержания водорода по формуле: Qri=Qrs–γ(Wrt+8.94Hr), где Qrs – высшая удельная теплота сгорания; Wrt – общая влага; Hr – содержание водорода, рассчитанное на рабочее состояние угля; γ – коэффициент, учитывающий тепло, выделившиеся за счет испарения воды (5,86 при выражении в ккал/кг; 24,62 в КДж/кг).
Сера и фосфор определялись при анализе пластовых керновых проб. Кроме того, по пласту 52 содержание серы определялось по пластовым пробам из горных выработок (Прил. 17). По керновому материалу определения серы в углях проводилось преимущественно в последние периоды работ. Сера общая содержится в углях пластов 62-49 в среднем от 0,21 до 0,70 %. Содержание фосфора в углях этих пластов колеблется в среднем от 0,007 до 0,043% .Угли всех пластов малосернистые. По содержанию фосфора – среднефосфористые и пласты 51 и 50 низкофосфорисиые.
Индекс свободного вспучивания (SI ед.) определялся в соответствии с ГОСТ 20330-91 по аналитическим пробам последнего периода работ 2007-2009 гг. (Прил. 15). Данный показатель зависит от спекаемости углей. Для углей верхних, в стратиграфическом отношении, пластов 62-58 он равен 0,5, для пластов 57-51 преобладают значения 1,0 и для нижних пластов 50-49 – 1,5.
Таблица 4.2
Основные показатели качества марочных углей керновых проб
| Пласт | Влажность аналитическая, Wa, % | Макс. влагоемкость угля, Wmax, % | Выход летучих веществ сухого топлива на горючую массу, Vcdaf , % | Толщина пластического слоя у, мм | Индекс свободного вспучивания, SI | Высшая удельная теплота сгорания по бомбе на сухое беззольное топливо, Qsdaf | Низшая удельная теплота сгорания расчетом по средн. Ad, Wmax, Hdaf | Массовая доля серы общей, Sdt , % | Массовая доля фосфора, Pd , % | |||||||||||||||||
| Ккал/кг | МДж/кг | Ккал/кг | МДж/кг | |||||||||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |||||||||||||||
| 2.8-16.6 7.0(47) | 3.1-21.4 9.6(17) | 36.7-46.9 39.2(37) | <6-8 <6 (13) | 1/2-1/2 ½ (1) | 7705-7850 7770(16) | 32,25-32,86 32,53 (16) | 6259-6382 6320(16) | 26.20-26.72 26.46 (16) | 0.33-0.47 0.40 (2) | 0.021-0.026 0.024 (2) | ||||||||||||||||
| 62а в.п. | 0.5-8.1 4.8(43) | 6.5-12.7 8.2(38) | 36.2-41.5 39.0(42) | <6 | 1/2-1/2 ½ (6) | 7708-7917 7760(19) | 32.27-33.14 32.49(19) | 6262-6439 6351(19) | 26.21-26.95 26.59 (19) | 0.34-0.54 0.42 (7) | 0.013-0.103 0.043 (7) | |||||||||||||||
| 62а н.п. | 2.9-6.6 4.6 (38) | 36.9-42.8 40.1 (35) | <6 | 1/2-1/2 ½ (5) | 7690-7809 7745(25) | 32.19-32.69 32.42(25) | 6245-6348 6296(25) | 26.14-26.57 26.35 (25) | 0.23-0.64 0.36 (7) | 0.003-0.086 0.018 (7) | ||||||||||||||||
| 2.8-11.9 4.9(107) | 4.3-14.9 7.7(68) | 34.2-42.3 39.5(107) | Нам.-7 <6 (56) | 1/2-1/2 ½ (9) | 7690-7881 7754(41) | 32.19-32.99 32.46(41) | 6370-6535 6422(41) | 26.60-27.40 26.91(41) | 0.33-1.31 0.51 (20) | 0.001-0.090 0.014 (17) | ||||||||||||||||
| 2.4-9.8 4.6(108) | 5.9-11.3 7.6(52) | 34.3-42.4 39.4(107) | <6-9 <6 (63) | 1/2-1 преобл.½ (14) | 7680-7940 7778(48) | 32.15-33.24 32.56(48) | 6318-6542 6403(48) | 26.40-27.40 26.80(48) | 0.16-0.40 0.31 (20) | 0.003-0.064 0.021 (14) | ||||||||||||||||
| 2.7-8.7 4.3(141) | 4.1-9.0 7.0(62) | 35.5-41.7 38.8(141) | <6-7 <6 (72) | 1/2-1 преобл.½ (16) | 7700-7938 7792(69) | 32.23-33.23 32.62(69) | 6236-6437 6314(69) | 26.10-26.95 26.43(69) | 0.36-0.84 0.52 (23) | 0.006-0.045 0.026 (23) | ||||||||||||||||
| 1.8-20.9 4.6(274) | 2.1-20.0 7.1(180) | 36.9-48.4 40.8(263) | <6-9 <6 (53) | 1/2-1 преобл.½ (18) | 7680-7950 7794(88) | 32.15-33.28 32.63(88) | 6276-6507 6374(88) | 26.27-27.24 26.68(88) | 0.36-0.84 0.52 (23) | 0.006-0.045 0.026 (23) | ||||||||||||||||
| <6-9 6 (64) | ||||||||||||||||||||||||||
| 57 н.п | 2.9-5.6 3.7(10) | 5.7-5.7 5.7(1) | 34.0-45.1 40.1(10) | Нам.-10 7 | 1/2-1 (2) | 7850-8000 7911(5) | 32.86-33.49 33.11(5) | 5977-6221 6054(74) | 25.01-26.04 25.34(74) | 0.33-0.60 0.44 (4) | 0.027-0.098 0.05 (4) | |||||||||||||||
| 2.2-12.4 3.9(170) | 4.7-12.2 6.5(96) | 33.4-45.1 40.0(169) | 0-6 <6 (33) | 1/2-1 преобл.1(15) | 7699-8000 7795(74) | 32.23-33.49 32.63(74) | 0.23-0.87 0.64 (28) | 0.010-0.098 0.038 (28) | ||||||||||||||||||
| Продолжение табл. 4.2 | ||||||||||||||||||||||||||
| 57-56 | 2.0-6.0 4.5(57) | 4.2-9.7 7.0(58) | 35.2-42.3 40.0(57) | 0-10 <6 (31) | 1/2-1 1/2 преобл.½ (4) | 7699-7860 7792(15) | 32.23-32.90 32.62(15) | 5977-6221 6052(15) | 25.01-25.57 25.02(15) | 0.39-0.69 0.47 (5) | 0.017-0.075 0.036 (5) | |||||||||||||||
| 2.2-5.4 3.7(46) | 4.1-9.6 7.0(14) | 37.8-40.8 39.2(47) | 6-11 | 7700-7819 7765(14) | 32.23-32.73 32.51(14) | |||||||||||||||||||||
| 1.6-8.2 3.7(251) | 2.7-10.4 6.1(241) | 35.6-43.1 39.3(247) | 0-10 7 (132) | 1/2-1 1/2 преобл.1 (15) | 7700-8073 7848(53) | 32.23-33.79 32.85(53) | 5933-6233 6052(53) | 24.83-26.09 25.33(53) | 0.16-1.43 0.70 (33) | 0.009-0.035 0.018 (28) | ||||||||||||||||
| 2,0-16,1 4,1(343) | 3,8-40,0 6.0(92) | 36,8-45,7 41,4(297) | <6-12 8(229) | 1/2-1 1/2 преобл.1 (12) | 7699-8090 7879(145) | 32.23-33,86 32.98(145) | 6486-6830 6645(145) | 27.15-28.59 27.82(145) | 0.12-0,68 0.21 (24) | 0.008-0.075 0.029 (22) | ||||||||||||||||
| 1.3-17.2 3.6(407) | 4.1-11.5 5.9(249) | 35.5-50.8 40.5(408) | <6-12 9 (342) | 1-2 преобл.1 (19) | 7702-8215 7908(144) | 32.24-34.39 33.10(144) | 6049-6470 6218(144) | 25.32-27.08 26.06(144) | 0.29-0.68 0.39 (33) | 0.002-0.019 0.007 (31) | ||||||||||||||||
| 1.6-14.7 3.7 (385) | 3.7-8.9 5.5(232) | 31.4-47.9 40.2(383) | <6-11 9 (342) | 1-2 преоб.1 1/2 (22) | 7699-8330 7927(146) | 32.23-34.87 33.18(146) | 6782-7361 6992(146) | 28.39-30.82 29.27(146) | 0.08-0.26 0.21 (29) | 0.001-0.030 0.012 (28) | ||||||||||||||||
| 1.5-14.6 3.7(281) | 2.8-13.2 5.7(190) | 34,9-44,2 39.3(261) | <6-12 9 (244) | 1/2-2 преоб.1 1/2 (19) | 7800-8103 7934(81) | 32.65-33.92 33.21(81) | 6284-6539 6396(81) | 26.30-27.37 26.77(81) | 0.18-1.24 0.66 (25) | 0.013-0.120 0.043 (23) | ||||||||||||||||
Кроме того, качество угля пласта 52 изучалось по пробам из горных выработок шахт. Результаты определения основных показателей качества приведены в приложении 17. Средние значения показателей качества и их сопоставления по шахтным полям и с результатами кернового опробования приведены в табл. 4.3.
Таблица 4.3
Основные показатели качества углей пласта 52 по пробам из горных выработок
и из керна скважин
| Wtr,% | Ad угольных пачек, % | Ad пласта, % | Vdaf, % | Sобщ, % | Qsdaf, ккал/кг | Qir, ккал/кг |
| Пробы из горных выработок шахты «Котинская» (период работ 2010-2011 гг.) | ||||||
| 4,0-7,8 6,0 (37) | 3,9-17,5 8,4 (36) | 5,7-17,5 9,8 (37) | 41,1-44,8 42,6 (37) | 0,13-0,24 0,17 (36) | 7835-8035 7948 (37) | 5726-6848 6455 (37) |
| Пробы из горных выработок шахты №7 (период работ 2010-2011 гг.) | ||||||
| 5,8-10,3 7,0 (21) | 6,6-12,8 8,3 (22) | 7,4-18,9 11,1 (21) | 41,8-44,4 43,3 (21) | 0,12-0,27 0,17 (21) | 7728-8014 7899 (21) | 5528-6565 6252 (021) |
| Пробы из керна скважин всех периодов разведки | ||||||
| 3,8-10,0 6.0 (92) | 2,9-25,9 6,8 (104) | 3,2-29,2 9,9 (104) | 36,8-45,7 41,4(297) | 0.12-0,68 0.21 (24) | 7599-8090 7879(145) | 5229-6391 6193(145) |
Значения показателей качества угля пласта 52, полученные при анализе проб из горных выработок, сопоставимы с результатами кернового опробования.
Элементный состав углей определялся на всех этапах геологоразведочных работ по керновому материалу преимущественно в последние периоды работ (прил. 18). Он является обычным для низкометаморфизованных каменных углей. Среднее содержание углерода в углях пластов 62-49 варьирует от 78,1 % (в углях верхнего пласта 62) до 80,7 % (в углях нижних пластов 50 и 49), закономерно увеличиваясь со стратиграфической глубиной. Содержание водорода изменяется в разрезе незначительно от 5,4 до 5,5 %. Результаты элементного анализа приведены в табл. 4.4.
Таблица 4.4
Элементный состав углей
| Пласт | содержание в % | ||||
| Cdaf, ГОСТ 2408.1-95 | Hdaf, ГОСТ 2408.1-95 | Ndaf, ГОСТ 28743-93 | Оdaf | Nd+Оd | |
| 77,2-79,0 78,1 (3) | 5,4-5,5 5,4 (3) | 2,3-2,4 2,3 (3) | – | – | |
| 62а | 77,6-79,7 78,9(12) | 5,24-5,53 5,4 (12) | 1,9-2,5 2,2 (12) | – | – |
| 77,1-80,1 78,9 (17) | 4,9-5,7 5,4 (17) | 2,0-2,6 2,4 (13) | – | 14,5-15,4 14,9 (4) | |
| 77,92-80,0 79,2 (22) | 5,0-5,8 5,4 (22) | 2,0-2,6 2,4 (15) | 12,9-13,7 13,3 (2) | 14,3-16,86 15,2 (7) | |
| Продолжение табл.4.4 | |||||
| 77,4-80,6 79,3 (21) | 5,13-5,6 5,3 (21) | 2,1-2,7 2,4 (13) | 12,6 (1) | 13,9-16,1 15,2 (7) | |
| 77,2-82,3 79,2 (28) | 2,4-5,7 5,3 (28) | 2,2-2,75 2,5 (20) | 13,3-13,8 13,5 (2) | 14,33-16,56 15,2 (8) | |
| 78,1-79,9 79,3 (18) | 5,3-5,8 5,4 (18) | 2,2-2,9 2,6 (16) | 12,2-13,3 12,6 (3) | 15,14-16,19 15,6 (2) | |
| 57-56 | 76,2-81,3 79,2 (12) | 5,2-5,65 5,4 (12) | 2,4-15,14 4,1 (8) | – | 14,60-16,19 15,4 (4) |
| 77,9-84,3 79,9 (27) | 5,14-5,81 5,4 (27) | 2,48-2,87 2,6 (17) | 11,9 (1) | 13,84-16,5 14,5 (10) | |
| 78,4-81,7 80,0(44) | 5,43-5,95 5,7 (44) | 2,1-2,75 2,5 (20) | 11,3-12,2 11,7 (3) | 12,8-15,4 14,1 (22) | |
| 76,4-81,48 80,1 (37) | 4,9-5,72 5,5 (37) | 2,3-2,66 2,5 (17) | 11,3-15,7 12,5 (4) | 13,0-16,15 14,3 (20) | |
| 78,4-82,39 80,7 (43) | 5,08-5,9 5,5 (43) | 2,24-2,6 2,4 (21) | 2,47-13,5 10,3 (5) | 12,08-15,0 13,5 (22) | |
| 77,50-82,17 80,6 (39) | 5,27-6,05 5,5 (39) | 2,26-2,9 2,4 (18) | 9,9-11,1 10,5 (2) | 12,33-16,9 14,1 (21) |
Выход продуктов сухой перегонки (полукоксование). В период детальной разведки [17, 19] по всем основным рабочим пластам угля проведено определение выхода продуктов полукоксования (прил. 19). В результате термического разложения угля в лабораторных условиях получен довольно высокий выход безводной смолы, который свидетельствует о том, что угли участка могут использоваться для получения жидких продуктов при их химической переработке (табл. 4.5).
Таблица 4.5
Результаты полукоксования угля
| Пласт | Безводная смола, % | Подсмольная вода, % | Полукокс, % | Газ+потери, % | Твердый остаток (кокс) |
| 10,2-12,4 11,2 (4) | 5,8-6,7 6,4 (4) | 73,7-76,1 75,4 (4) | 6,9-7,3 7,1 (4) | 3,79 (1) | |
| 8,8-13,4 10,4 (7) | 4,0-6,6 5,5 (7) | 75,2-78,4 77,0 (7) | 6,6-7,5 7,0 (7) | 3,79 (1) | |
| 7,8-10,4 9,5 (7) | 4,4-7,0 5,7 (7) | 77,4-80,9 78,5 (7) | 5,0-7,1 6,3 (7) | ||
| 7,8-12,3 10,4 (13) | 4,5-6,6 5,6 (13) | 75,1-79,7 77,2 (13) | 5,0-8,4 6,8 (13) | 3,50 (1) | |
| 9,5-12,4 10,8 (11) | 4,2-6,5 5,4 (11) | 73,9-79,1 76,8 (11) | 6,3-7,6 7,0 (11) | 3,37 (1) | |
| 57-56 | 9,6-10,3 10,0 (4) | 5,6-5,9 5,8 (4) | 76,7-77,7 77,1 (4) | 6,9-7,2 7,1 (4) | |
| 8,8-11,7 10,6 (11) | 3,6-6,1 4,9 (11) | 74,8-81,3 77,7 (11) | 5,9-8,3 6,8 (11) | 3,51 (1) | |
| 9,9-14,2 12,8 (18) | 4,0-6,7 5,1 (18) | 73,6-77,8 75,3 (18) | 5,6-8,0 6,8 (18) | 3,27 (1) | |
| Продолжение табл. 4.5 | |||||
| 11,0-14,2 12,2 (16) | 4,6-5,6 5,2 (16) | 74,6-77,9 75,9 (16) | 5,8-7,2 6,7 (16) | 3,29-3,63 3,43 (3) | |
| 10,4-14,2 12,4 (13) | 4,0-5,6 4,9 (13) | 74,8-77,4 76,1 (13) | 5,7-7,3 6,6 (13) | ||
| 10,7-13,2 11,7 (16) | 3,9-6,0 4,7 (16) | 75,5-78,1 77,1 (16) | 4,7-7,3 6,4 (16) |
Марочный состав
Марочный состав каменных углей определяется по среднему показателю отражения витринита, по содержанию фюзенизированных (отощающих) компонентов на чистый уголь, по выходу летучих веществ на сухое беззольное состояние и толщине пластического слоя.
По отражательной способности (R0) угли участка относятся преимущественно к классу 06; по сумме отощающих (фюзенизированных) компонентов (∑OK = инертинит + 2/3 семивитринита) – к категории 1 и 0; по средним значениям выхода летучих веществ (Vcdaf) – к типам 38 и 40. Величина пластического слоя (у) изменяется от 0мм до 12 мм. По среднему значению этого показателя угли относятся к подтипам 00, 06, 07, 09, 10. Классификационные показатели угля пласта приведены в таблице 4.6 .
В соответствии с ГОСТ 25543-88 по основным технологическим показателям угли пластов 62, 61, 60, 59, 57-56, 56 отнесены к марке Д. Среди углей пластов 58, 57 выделяются две марки Д и ДГ, причем в северной части участков угли более метаморфизованы. Угли нижележащих пластов 53, 52 и 51 относятся к марке ДГ. Среди углей пластов 50, 49 выделяются две марки ДГ и Г и сохраняется та же закономерность приуроченности более метаморфизованных углей к северной части участков. Угли всех пластов относятся к подгруппе витринитовых.
Таблица 4.6
Классификационные показатели и марочный состав угля
| Пласт | R0 (класс) | ∑OK, % (категория) | Vcdaf, % (тип) | у, мм (подтип) | Кодовое число (класс, категория, тип, подтип) | Марка | Группа, подгруппа |
| 62 | 0,63 | 16,0 | 39,2 | <6 | 06 1 38 00 | Д | ДВ |
| 62a | Пласт исключен из подсчета запасов | ||||||
| 0, 64 | 13,0 | 39,5 | <6 | 06 1 38 00 | Д | ДВ | |
| 0,63 | 12,4 | 39,4 | <6 | 06 1 38 00 | Д | ДВ | |
| 0, 65 | 15,1 | 38,8 | <6 | 06 1 38 00 | Д | ДВ | |
| 0, 65 | 11,6 | 40,1 | <6 | 06 1 40 00 | Д | ДВ | |
| 41,1 | 06 1 40 06 | ДГ | ДГВ | ||||
| 0,65 | 12,8 | 40,2 | <6 | 06 1 38 00 | Д | ДВ | |
| 40,2 | 06 1 40 06 | ДГ | ДГВ | ||||
| Продолжение табл.4.6 | |||||||
| 57-56 | 0,66 | 12,2 | 40,0 | <6 | 06 1 40 00 | Д | ДВ |
| 0, 67 | 12,8 | 39,3 | 06 1 38 07 | ДГ | ДГВ | ||
| 0, 67 | 12,3 | 41,4 | 06 1 40 08 | ДГ | ДГВ | ||
| 0, 66 | 7,9 | 40,5 | 06 0 40 09 | ДГ | ДГВ | ||
| 0,67 | 16,0 | 40,2 | 06 1 40 09 | ДГ | ДГВ | ||
| 06 1 40 10 | Г | ГВ | |||||
| 0,67 | 11,7 | 39,3 | 06 1 38 09 | ДГ | ДГВ | ||
| 39,7 | 06 1 40 10 | Г | ГВ |