В Донецком бассейне, и, непосредственно, в рассматриваемом районе, наиболее чистые разности углей, полученные при богащении с удельным весом 1,3 имеют зольность 1,2-7,5%, а средняя зольность добываемого угля находится в пределах 15-18%, достигая по отдельным районам и маркам 20-25%. [7]

ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ОБОГАТИМОСТИ УГЛЕЙ ПЕТРОГРАФИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Химический состав углей с повышением степени метаморфизма изменяется в сторону увеличения в органической массе содержания углерода, уменьшения кислорода, водорода и азота. Теплота сгорания углей возрастает от слабометаморфизованных к среднейстепени метаморфизма и немного снижается у высокометаморфизованных углей. Спекаемость достигает своего максимкма в углях средней степени метаморфизма. [4]

В результате различной степени метаморфизма угли дают генетический ряд, начинающийся бурыми углями и заканчивающийся антрацитами.

Бурые угли содержат сложные по составу гуминовые кислоты, органическая масса бурых углей характеризуется относительно невысоким содержанием углерода (65-75%), содержание водорода 4,5-5,5%, азота 0,5-1,5%. Характерным для бурых углей является высокое содержание влаги (10-25%), выход летучих веществ 41-50% и неспекающийся нелетучий остаток.

Антрацит содержит в органической массе более 90% углерода, 1,0-2,5% водорода и неболее 1% азота. Выход летучих веществ в них менее 9%, твёрдый нелетучий остаток всегда неспекшийся.

В настоящее время разделение углей на бурые и каменные производится по теплоте сгорания на влажную беззольную массу и по выходу щелочного экстрата (в пересчёте на гуминовые кислоты). Угли с теплотой сгорания на влажную беззольную массу 5700 ккал/кг и более, и выходом щелочного экстрата менее 3% условно относятся к каменным углям. [5]

Антрациты разделяются на собственно антрациты с объёмным выходом летучих веществ менее 220см³/гр и полуантрациты с объёмным выходом летучих веществ 220-330см³/гр.

На действующих шахтах качество разрабатываемых пластов обычно известно, и геологу шахты приходится только следить за изменением показателей качества угля, систематизировать сведения о химических анализах отобранных проб по каждой лаве, анализировать полученные сведения, уточнять и корректировать имеющиеся в геологических отчётах прогнозные сведения о полжении зоны перехода угля из одной марки в другую, выявлять зональность местных ухудшений качества угля (резкое повышение содержания серы, зольности угля), выявлять причины изменения качества угля и принимать меры к возможному устранению этих причин (изменение паспорта крепления, селективная выемка угля, разработка угольного пласта на полную выемочную мощность или оставления особо зольной или сернистой пачки и т.д.).

В связи с резким ухудшением качества угля на отдельных участках шахтного поля работу в лаве иногда приходится временно приостанавливать и выяснять причины этого явления (проявление прослоев в угольном пласте, слабая кровля, вызывающая загрязнение угля боковыми породами пласта, местные включения породы в виде линз, внедрение пород кровли или почвы в угольный пласт, включение сернистых соединений и т.д.). Необходимо также проследить строение пласта и его качества по ближайшим разведочным скважинам, смежным шахтам, разрабатывающим те же пласты, изучить по разведочным данным изменчивость геологического строения кровли и почвы угольного пласта, установив возможные границы распространения условий, вызывающих изменение качества добываемого угля.

Геолог шахты должен не только изучать геологическую базу горного предприятия и устанавливать запасы, но также знать и качества добываемого угля (зольность, содержание серы. марочный состав, влажность, пластометрические показатели), так как при определённых условиях (кондициях) полезное ископаемое становится нерентабельным для разработки.

На основании данных о строении угольного пласта по горным выработкам и буровым скважинам, а также результатов химических анализов угольных проб, отобранных в очистных забоях и взятых из керна разведочных скважин, делаются определённые выводы об ожидаемых изменениях качества угля на отдельных участках шахтного поля при дальнейшей разработке угольного пласта.

При установлении систематического ухудшения качества угля в каком-либо направлении на шахтном поле для решения вопроса о дальнейшей целесообразности его отработки на данном участке, а также при списании запасов по причине их некондициозности (по качеству) необходимо прохождение разведочных горных выработок или бурение скважин с поверхности и из горных выработок соседнего пласта, подтверждающих некондициозность разрабатываемого угольного пласта.

После обобщения фактическогоматериала решается вопрос о целесообразности дальнейшей работы участка и снятия запасов с баланса шахты. Отсутствие исчерпывающих сведений по данному вопросу нередко приводит к необоснованному прекращению работ отдельных лав или участков шахтного поля и большим потерям.

Учитывая, что не все угольные пласты на шахтном поле могут иметь одну и ту же марку, параллельно с решением вопроса о качестве угля по разрабатываемым пластам ведутся наблюдения и за изменением его марочного состава по падению и простиранию угольных пластов и корректируются ранее построенные зоны марочного состава углей в связи с тем, что на многих шахтных полях по отдельным угольным пластам происходит изменение марочного состава с подвиганием горных работ по простиранию и падению пласта.

Наиболее существенным в этом вопросе является переход углей от группы коксующихся к энергетическим, т.е. от марок Ж, К, ОС к тощим, газовым, длиннопламенным и т.д.

В условиях резкого изменения качественных показателей угля по отдельным угольным пластам геологу шахты целесообразно составлять специальные планы, отражающие изменения содержания серы, золы и выхода летучих, по результатам опробования угля в горных выработках намечать ожидаемое качество угля при дальнейшем развитии горных работ. Эти материалы необходимы горному предприятию при составлении годовых и перспективных планов развития горных работ, а также при установлении на шахте стандартов по качеству добываемого угля.

Для правильного использования углей, а также проверки его качества в лавах и угольных забоях шахт периодически производится набор проб угля. Анализ этих проб должен характеризовать качество угля и изменчивость его показателей по мере продвигания горных выработок. Проба угля, взятая из определённой лавы. должна быть представительной, т.е. характеризовать свойства угольного пласта. Угольная проба не должа набираться в местах начала расслоения или размыва пласта, в зоне выветривания, в местах, близких к геологическим нарушениям, на участках с нехарактерной структурой пласта или его мощности.

В горных выработках в точках взятия пробы составляется подробная зарисовка и ведётся геологическое описание строения пласта. При резком расхождении данных химического анализа взятой очередной пробы угля с ранее полученными по тому же пласту и с того же участка берётся контрольная проба.

Для определения качества добываемого угля по лаве из каждых тысячи тонн с конвеерной ленты или из вагонеток отбирается участковая проба, состоящая из 60-ти порций по 5 кг каждая. Эта проба характеризует общую зольность угля с учётом его засорения породами кровли и почвы.[2]

ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА ПРАКТИКЕ НАДЕЖНЫЕ МАССЫ ПРОБ УГЛЕЙ

По условиям взятия пробы разделяются на пластово-промышленные и пластово-дифференциальные.

Пластово-промышленная проба отбирается по всей вынимаемой мощности угольного пласта. Необходимо иметь в виду, что минеральные включения в угольном пласте, имеющем даже простое строение, но различные петрографические ингредиенты, обусловливают иногда различные качественные показатели для отдельных частей угольного пласта, не разделённых породными прослоями, поэтому пластово-промышленная проба даёт только общее, среднее представление о качестве добываемого угля. При сложном строении угольного пласта для определения качества отдельных пачек угля и породных прослойков берётся пластово-дифференциальная проба,предусматривающая раздельное взятие проб по отдельным пачкам и частям общей выемочной мощности угольного пласта.

Пластово промышленная проба характеризует качество всех пачек и породных прослоев, которые вынимаются при разработке пласта. В пластово-промышленную пробу не включаются угольные пачки и породные прослойки, вынимаемые отдельно и используемые для закладки выработанного пространства лавы. Пластово-дифференциальная проба характеризует качество каждой отдельной пачки угля и породного прослоя, слагающих общую выемочную мощность угольного пласта. Природные прослои менее 1 см рассматриваются как составная часть тех пачек угольного пласта, с которыми они наиболее связаны.

Пластовые пробы отбираются в каждой очистной выработке ежеквартально. В тех случаях, когда суммарная мощность породных прослоев в пласте составляет 20% и более общей мощности пласта и при резкой изменчивости структуры и качественной характеристики пласта, количество точек отбора проб в очистной выработке увеличивается до трёх и более. [8]

Причиной изменений качественного состава угольных пластов при усложнении их строения и последующем расщеплении, по нашему мнению, заключается в следующем. Образование породного прослоя и расщепляющей породной толщи является следствием изменения условий торфонакопления, вызванного либо погружением части площади развития торфяника, либо другими причинами, например, оживлением эрозионной деятельности в области сноса и проникновением в торфяник пресных речных вод, приносивших терригенный материал.