Ukraine
Donetsk
Зубенко Юлія Олегівная
Інститут: Гірництва та Геології
Кафедра: «Корисних копалин та Екологічної Геології»
Спеціальність: «Геологічна з'йомка , пошук та розвідка»
Тема випускної роботы:
«Закономірності зміни якісних характеристик вугілля південно-східної частини пласта с18 шахти «Південно – Донбаська №1»
Керівник: Панов Юрій Борисович
Вступ
Актуальність теми
Проблема побутового й промислового використання вугілля Донецького басейну в першу чергу пов'язана з якістю. У різних галузях промисловості є свої вимоги, пропоновані до якості вугілля. Відхилення від норми деяких показників впливає на вартість і навіть сферу застосування вугілля. Вивчення даної теми є досить актуальним, тому що гостро коштує питання про зменшення витрат на збагачення вугілля, а також про підвищення параметрів якості вугілля до необхідних для того, щоб продавати продукт не тільки на національному ринку, але й на міжнародному. Дані, отримані в результаті проробленої роботи, надалі підприємство може використовувати при складанні прогнозу по веденню гірських робіт.
Дане дослідження проводиться за завданням гірського підприємства шахти «Південно - Донбаська №1»
Зв'язок роботи з науковими темами, планами
Магістерська робота відповідає державній науковій програмі: «Українське вугілля» (постанова Кабінету Міністрів України від 19.09.01 № 1205).
Мета й завдання досліджень
Метою роботи є виявлення закономірностей розподілу показників якості вугілля в південно-східній частині пласту с18 шахти «Південно – Донбаська №1, що дозволить прогнозувати якість вугілля на недостатньо вивчених ділянках.
Поставлено наступні завдання:
2) оцінити повноту проведених досліджень і лабораторних випробувань вугілля на зміст золи й сірки;
3) дослідити геологічну обстановку району й ділянки робіт;
4) виявити й пояснити зв'язки якісних характеристик між собою й кожні окремо з потужністю й структурою пласта;
5) визначити закономірності розподілу якісних характеристик вугілля; виявити геологічні фактори, що впливають на розподіл різних показників якості;
6) дати прогноз розподілу показників і рекомендації із приводу поліпшення ведення выемочных робіт;
7) провести порівняльний аналіз взаємозв'язку показників якості вугілля із оптовими цінами.
Ідея роботи
Ідея роботи: використовуючи виявлені закономірності в розподілі показників якості вугілля уточнити розподіл якості вугілля на маловивчених ділянках.
Об'єкт дослідження
Вугілля пласта с18 шахти «Південно – Донбаська №1
Предмет дослідження
Просторові закономірності розподілу показників якості вугілля, їхнього зв'язку з геологічними факторами й взаємозв'язок показників якості вугілля із оптовими цінами.
Методи досліджень
У даних дослідженнях використовуються:
- аналіз графічного матеріалу (геологічна карта району, гіпсометричні плани, стратиграфічні колонки й ін.);
- статистичний аналіз (обробка даних здійснена засобами програмного забезпечення SPSS 15.0 for Windows.);
- просторовий аналіз (здійснений засобами програмного забезпечення Surfer 8.0);
- порівняльна оцінка взаємозв'язку показників якості вугілля із оптовими цінами шахти «Південно– Донбаська №1» із шахтами Донецько – Макіївського й Червоноармійського районів.
Наукова цінність (новизна) результатів
Наукова цінність роботи полягає в прогнозуванні якісних характеристик вугільних пластів, що дозволяє адаптувати її до складних геологічних умов Донбасу; виявлені закономірності впливу зміни потужності пласту, тектонічних порушень, наявності породного прошарку у вугіллі й інші показники на його якісні показники, і взаємозв'язок показників якості вугілля із оптовими цінами.
Практичне значення роботи
Практична значимість роботи полягає в тому, що результати можуть бути враховані при оцінці впливу морфології пласту с18 на ведення гірських робіт, а також впроваджені у виробництво на інших шахтах Донбаського регіону й країни.
Особистий внесок автора
Мною були систематизовані раніше проведені дослідження, визначені завдання роботи, складені вибірки, проведені статистичний, регресійний і просторовий аналізи. На підставі результатів роботи складені практичні рекомендації.
Апробація результатів роботи
Питання даної роботи доповідалися на конференції II Всеукраїнська молодіжна конференція - школа « Сучасні проблеми геологічних наук». Київ, 2010 р.
Публікації
Підготовлені до публікації стаття й тези:
- Оцінка якісних характеристик вугільного пласта с18 шахти «Південно-Донбасская№1» (тези) II Всеукраїнська молодіжна конференція – школа « Сучасні проблеми геологічних наук». 12-15 квітня 2010 р. Київ
- Підготовлена до публікації стаття в збірнику «Наукових праць Донецького національного технічного університету» на тему: «Оцінка якісних характеристик вугільного пласта с18 шахти «Південно-Донбаська №1.
1 Аналіз і огляд літератури
Проблема вивченості морфології і якісних характеристик вугільного пласту на даному етапі історії усе ще мають величезне наукове й практичне значення. Дані показники розглянуті в широкому науковому аспекті й вивчені вченими, починаючи від дослідження джерел негорючої мінеральної частини (зольності) і сірчистих з'єднань у вугільній масі, а також і самого вугілля, і закінчуючи встановленням загальних закономірностей розподілу зольності й сірчаності у вугільних басейнах, а також зв'язку перерахованих вище параметрів і їхньої мінливості.
У пізнання процесів вуглеутворення, закономірностей просторового розподілу запасів і інших проблем геології вугілля великий внесок внесений російськими й українськими геологами. Першими фахівцями з геології вугільних басейнів були Л.І. Лутугін і його учні - В.І. Яворський, П.І. Степанов, А.А. Гапєєв і ін.; крім того, фундаментальні роботи були проведені М.А. Усовим, Ю.А. Жемчужниковим, І.І. Горянським, Г.А. Івановим, М.М. Пригоровським, А.К. Матвєєвим, Г.Ф. Крашенинниковим і ін. Розвиток вчення про геологію вугілля в зарубіжних країнах пов'язане з іменами німецьких (Г. Потоньє, К. Науман, М. і Р. Тейхмюллери, Е. Штах і ін.), англійських (М. Стопі, К. Маршалл, У. Френсіс і ін.), американських (Р. Тиссен, Д. Уайт і ін.), голландських (Д. Кревелен), чеських (В. Гавлена) учених і ін.
Усього 30 років тому Ю. А. Жемчужников досить обережно писав про розщеплення донецьких пластів. У цей час у Донбасі, мабуть, не можна назвати жодного промислового пласта, що не піддавався б розщепленню.
А.З. Юровський на прикладі пластів Донецько-Макіївського геологічно-промислового району Донбасу показав, що високий зміст сірки, як правило, збігається із присутністю в крівлі пласту вапняку або піщанику. Глинистому складу крівлі (аргіліти, алевроліти) відповідає різна, але в більшості випадків низька сірчаність. А.З. Юровський вважає, що роль покрівлі залежить від різної кислотності торфовищ.
Можна досить безперечно говорити, як про загальну закономірність, про те, що ділянки злитого компактного пласта, що примикають безпосередньо до зони розщеплення, у багатьох випадках характеризуються загальним підвищенням потужності покладу й у тому числі потужності вугільних пачок. На це вже давно вказував С.К. Комоцький і це підтверджується матеріалами наступних досліджень морфології вугільних пластів Донбасу.
Експериментальними й теоретичними дослідженнями визначення показників якісних параметрів вугільних шарів (зольність, сірчаність, вологість, пластометричні показники, питома теплота згоряння й ін.) займалися В.В. Гречухин, В.В. Попов, А.Г. Черников, А.Н. Макаров, І.І. Мороз, В.І. Уткін, М.І. Воєвода, М.І. Логінов, Н.Н. Гриб, А.А. Климов, Сясько А.А., Швець В.Н.
Питаннями метаморфізму вугіль займалися І.І. Аммосов, І.В. Єремін, С.Г. Неручев, Е. О. Погребицький, М.Л. Лєвєнштейн.
Огляд літератури показав, що досліджувана проблема ще недостатньо вивчена, що дає авторові можливість для подальших досліджень.
2 Геологічна характеристика об'єкта досліджень
Південний Донбас – смуга поширення нижнєкам’яновугільних відкладень на південно-західній окраїні басейну, витягнута на 130 км від ст. Межова на заході й до с. Старобешево на р. Кальміус – на сході. Район охоплює площа близько 2200 км2. Територія в цілому має загальний південно-західний ухил.
У геологічній будові Південно-Донбаського району беруть участь палеозойські, мезозойські й кайнозойські осадові відкладення, потужністю більше 1500 м, що залягають незгідно на кристалічному фундаменті, полого погружаються в північно-східному напрямку. Виходи докембрійських метаморфічних і вивержених порід Українського Кристалічного Щита (УКЩ) облямовують Південно-Донбаський район з південно-заходу.
Безпосередньо на кристалічній основі залягають відкладення верхнього девону, представлені осадочно-ефузивною товщею, що відрізняється мінливим літологічним складом і вкрай непостійною потужністю.
Нижнєкам’яновугільні відкладення по літологічному складу діляться на дві товщі: нижньо - карбонатну, що охоплює турнейський і нижню частину візейського ярусу, і верхню - верхню частину, що охоплює, візейського й серпуховського ярусу, складену теригенними породами.
Розріз теригенної товщі включає 17-29% піщаників у шестисотметровому стратиграфічному інтервалі, що містить вугільні шари робочої потужності.
Тектоніка району визначається положенням його на південно-західній окраїні Донбасу в області сполучення басейну з північним схилом Приазовської частини УКЩ. Для Південно-Донбаського району характерні пологі кути падіння (5-12°).
Південно-західна окраїна Донбасу, у межах якої розташований описуваний район, розбита розламами різної довжини й орієнтування. Розлами північно-західного простягання. 1-й тип – скидання з північно-східним падінням площин: Муравський, Складний і ін. Всі вони падають під кутом 600-800 з амплітудою від 30-50 м до 300-500 м. 2-й тип – скидання з південно-західними простяганням: Межевський, Нікольський і ін. Кути падіння 600-750, а амплітуда становить від 20 м до 500 м. Цей тип розривів визначає тектонічну будову району. До 3-го типу відносяться насування: Васильївский і Лісовий. Розлами північно-східного простягання простежуються, в основному, у східній частині району, де вони представлені переважно насуваннями. До великих розривів відносяться Войковський зсув і Мануїлівський взброс. Найбільш великим елементом складчастої тектоніки є Вовчанська синкліналь. Її вісь витягнута з півдня-заходу на північний схід протягом 35 км. На заході району спостерігаються складки типу мульд і куполів, у центрі - флексури (Ялинська й ін.), на сході - антикліналі й синкліналі.
3 Методика досліджень
3.1 Опис фактичних даних
Вихідними даними для цієї роботи є результати випробування по 100 керновим пробам по пласта с18. Для дослідження обраний шар с18, що представляє великий промисловий інтерес. Він витриманий по простяганню на кілька кілометрів, має середню потужність 1,09 метра й низьку зольність (середня 2,3%). Випробування шарів проводилося в рамках дорозвідки шахтних полів ГП «Артемвугілля» в 1964 – 1972 р.р. Абсолютні відмітки відбору проб від +146 до +203 м. У пробах визначені наступні показники: потужність пласту, зольність вугілля, вміст сірки, вихід летучих, товщина пластометричного шару, відбивна здатність вітриніта. Проби відібрані із пласта вугілля с18 .
3.2 Вибір і опис методики
Для рішення завдань поставлених у цій роботі обрані наступні методи:
- аналіз графічного матеріалу, що дає можливість докладно розглянути геологічна будова об'єкта;
- статистичний аналіз, що дозволяє охарактеризувати масив даних, виявити зв'язки між різними показниками;
- просторовий аналіз, за допомогою цього методу здійснюється виділення просторових закономірностей розподілу показників і їхня прив'язка до геологічних структур об'єкта;
- геологічно-економічний аналіз вартості вугілля при встановленій зміні показників якості.
На першому етапі роботи був проведений аналіз геологічної документації, що містить відомості про літологію й тектоніку ділянки досліджень, відібрані дані для вибірки, по яких розраховані статистичні показники й визначені кореляційні зв'язки. Найбільшу інформативність мають такі показники, як потужність і зольність пласту, вміст сірки, вихід летучих, товщина пластометричного шару, абсолютна відмітка відбору проби. Для цих показників розраховані максимальне й мінімальне значення, середнє значення показника й стандартне відхилення, що характеризує ступінь мінливості показника.
4 Аналіз впливу якості вугільної продукції на економіку підприємства ш/у «Південно - Донбаська №1»
4.1 Взаємозв'язок показників якості вугілля із оптовими цінами
При наявності товарно-грошових відносин ціна повинна забезпечити підприємству-виготовлювачеві відшкодування різних витрат на виробництво продукції й одержання необхідного прибутку: плата за основні виробничі фонди й нормовані оборотні кошти, відсотки за банківський кредит, відрахування у фонди економічного стимулювання й покриття інших планових витрат.
Оскільки ефективність використання вугілля в народному господарстві в значній мірі залежить від якісних показників, прейскурант оптових цін складений таким чином, що підприємства зацікавлені у виробництві високоякісної продукції. При побудові прейскуранта оптових цін на товарну продукцію вугільних підприємств певне значення приділене оцінці його якості. Прейскурантом оптових цін передбачено, що основним показником якості вугілля є його зольність, а додатковими - волога (для всього вугілля) і сірка (для донецького коксівного вугілля).
Середня ціна зольності затверджена одночасно з оптовою ціною й зазначена в прейскуранті в якості середньої розрахункової норми. Отже, в основу побудови прейскуранта оптових цін покладена зольність вугілля, що впливає на обсяг реалізації й прибуток. При встановленні оптових цін крім зольності враховується також зміст вологи й сірки.
Для стимулювання підвищення якості товарної продукції прейскурантом оптових цін передбачена система надбавок і знижок. Знижки й надбавки прийняті в наступних розмірах:
1) По золі. На підставі укрупнених розрахунків для всіх басейнів країни прийнятий коефіцієнт у розмірі 3% оптової ціни за кожний відсоток золи вище або нижче середніх розрахункових норм.
При поставці донецьких рядових коксівних вугіль за ДСТ 537-94 на збагачувальні фабрики Міністерства чорної металургії застосовуються знижки або надбавки в розмірі 2,2% за кожний відсоток фактичного відхилення золи в вугіллях, що постачаються , у порівнянні із середніми розрахунковими нормами, зазначеними в прейскуранті № 03-01 видання 1995 р.
2) По сірці. По донецьким збагаченим і рядовим вугіллям, крім марок Ж, ДО, ОС, що поставляються покупцям безпосередньо для коксування, а також при поставці рядових коксівних вугіль на збагачувальні фабрики коксохімічних підприємств і центральні збагачувальні фабрики вугільної промисловості виробляється знижка або надбавка в розмірі 1 % оптової ціни за кожну 0,1% понад або нижче середню норму по технічних умовах для рядових вугіль і для збагачених вугіль-за Дст, а при відсутності Дст - по технічним умовам. Причому різниця між показниками розрахункового аналізу по золі, волозі, сірці й відповідним нормам по прейскуранті округляється до 0,1%.
Знижки й надбавки за якість вугілля (продуктів їхньої переробки) впливають на величину відпускних цін.
Висновки
У роботі:
- вивчені фактичні матеріали, які зібрані під час дорозвідки шахтного поля й по
ходу відпрацьовування пласта с18;
- оцінена повнота проведених досліджень і лабораторних випробувань вугілля на
вміст золи й сірки;
- досліджена геологічна обстановка району й ділянки робіт;
- виявлений й пояснений зв'язок якісних характеристик між собою й кожного
окремо з потужністю й структурою шару;
- визначена закономірність розподілу якісних характеристик вугілля;
- виявлені геологічні фактори, що впливають на розподіл різних показників якості;
- був даний прогноз розподілу показників і рекомендації із приводу поліпшення ведення
выемочных робіт;
- проведений порівняльний аналіз взаємозв'язку показників якості вугілля із
оптовими цінами шахти «Південно– Донбаська №1» із шахтами Донецько –
Макіївського й Червоноармійського районів.
Також у результаті даної роботи можна зробити наступні висновки:
Аналізуючи отримані, дані методом кореляційних зв'язків виділяємо показники, зв'язані значимим позитивним зв'язком. Зв'язок виявлений між показниками: сіркою й зольністю, рівень значимості коефіцієнта кореляції дорівнює 0,019 >0,05, а коефіцієнт кореляції - 0,624, рівень значимості високий.
Сірка зростає із зольністю. Тому що шахтне поле по тектонічної порушеності відноситься до другої групи складності. З огляду на цей фактор, можна припустити, що причиною підвищення сірчаності вугілля є наявність тектонічних порушень. Зольність гірської маси підвищується за рахунок засмічування внутріпластовими прослоями. Крім того, джерелом засмічування вугілля при видобутку є «помилкова» і нестійка крівля. Зі зміною потужності пласту змінюється зміст зольності у вугіллі. Всі ці фактори привели до збільшення зольності.
Таким чином, ми можемо спрогнозувати дані геологічні показники, за допомогою рівнянь. Побудова рівнянь виконується в регресійному аналізі, при цьому необхідно вибрати залежну (прогнозований показник) і незалежну змінні.
За результатами проведеного аналізу можна скласти рівняння.
S = a A + b – зв'язок сірки із зольністю (загальний вид), де
b - регресійні коефіцієнти,
a - зсув по осі ординат.
Підставимо в рівняння коефіцієнти:
S = 0.540 A + 2.239
Таким чином, виявлені в даній роботі закономірності розподіли показників якості вугілля дозволили встановити конкретні геологічні фактори, що впливають на них. Це дозволило скласти рівняння регресії, використання якого дозволить планувати якість вугілля, що відпрацьовується.
Від якості й асортименту продукції, що випускається, багато в чому залежать економічні показники роботи вугільної промисловості. При сучасних масштабах видобутку вугілля зниження його зольності на 0,1% приводить до значного збільшення обсягу реалізованої продукції й прибутку.
Для кожної марки й класу вугілля на вугільних підприємствах установлюється планова норма зольності, що повинна відповідати середній нормі по технічних умовах. Ця норма може бути вище або нижче передбаченої прейскурантом середньої розрахункової норми зольності для даної марки або класу вугілля. У тому випадку, коли планова зольність вугілля буде нижче розрахункової норми по золі, оптова ціна з урахуванням якості буде вище, ніж прейскурантна, і, навпаки, якщо планова зольність вугілля вище середньої розрахункової норми по золі, оптова ціна з урахуванням якості буде нижче, ніж прейскурантна.
Підвищення зольності вугілля зв'язано зі зниженням оптових цін, а, отже, і товарної продукції й, навпаки, зменшення зольності вугілля - зі збільшенням оптових цін і вартості товарної продукції.
По сірці по донецьким збагаченим і рядовим вугіллям, крім марок Ж, ДО, ОС, а також при поставці рядових коксівних вугіль на збагачувальні фабрики коксохімічних підприємств і центральні збагачувальні фабрики вугільної промисловості виробляється знижка або надбавка в розмірі 1 % оптової ціни за кожну 0,1% понад або нижче середню норму по технічних умовах для рядового вугілля, для збагаченого вугілля - за Дст, а при відсутності Дст - по технічним умовам.
Таким чином, рівень відпускної оптової ціни, прийнятий у плані, обумовлений марочним складом і класами по розмірах шматків, зольністю, а також змістом вологи й сірки що добуваються ( що переробляються)в вугіллі.
Слід зазначити, що надбавки й знижки, установлені у відсотках по золі, волозі й сірці, обчислюються кожна окремо виходячи з оптової ціни в прейскуранті, а не від ціни, отриманої після застосування інших надбавок і знижок. Різниця між показниками розрахунку й прейскуранту округляється до 0,1%.
Чим краще якість вугілля, тим більше підприємство одержить надбавок до ціни, тим вище буде його відпускна оптова ціна, і навпаки. Таким чином, економіка вугільного підприємства залежить від якості вугілля: чим нижче фактична зольність проти планової, тим вище оптова ціна й інші показники (товарна й реалізована продукція, прибуток і рентабельність).
Результати проведених досліджень будуть використані надалі для розрахунку оцінки точності виведеного регресійного рівняння й прогнозу взаємозв'язку показників якості вугілля із оптовими цінами шахти «Південно– Донбаська №1» .
Закінчення дослідницької роботи передбачається в грудні 2010 року.
Література
1. Жемчужников Ю.А. Строение и условия накопления основных угленосных свит и угольных пластов среднего карбона Донецкого бассейна/Ю.А. Жемчужников, В.С. Яблоков.¬– Тр. Геологич. ин-та АН СССР, вып.15, 1960 – 459с.
2. Кузнецов И.А./ И.А. Кузнецов. – М.: Государственное научн.техн. изд-во литературы по геологии и охране недр, 1963. – 365 с.
3. Кущ О.А.Современное состояние угольной промышленности Донбасса и его минерально-сырьевой базы и задачи геологического обеспечения развития угольной промышленности/ О.А. Кущ, А.Н. Лубочников, Б.С. Панов//Донбасс – 2002: наука і техніка виробництва/ – Донецьк, 2002. – с.101 – 105.
4. Левенштейн, М.Л. Закономерности метаморфизма углей Донецкого бассейна / М.Л. Левенштейн. Советская геология. – 1962. – Вып. 2. – с. 61-79.
5. Погребицкий Е.О. Метаморфизм углей и эпигенез вмещающих пород/ Е.О. Погребицкий; - М.: Недра, 1975. – 175 с.
6. Геологічні роботи на вугледобувних підприємствах України/ Інструкція Мінпаливенерго України, – К.: 2001. – 72.
7. Методика разведки угольных месторождений Донецкого бассейна. – М.: Недра, 1972. – 340 с.
8. Миронов К. В. Справочник геолога угольщика/ К.В. Миронов – М.: Недра, 1991. – 363 с.
9. Юдович Я.Э., Неорганическое вещество углей/ Я.Э. Юдович, М.П. Кетрис – Е.: УрО РАН, 2002. – 257 с.
10. Кравцов А. И. Шахтная геология/ А.И. Кравцов – М.: Высшая школа, 1977. – 278 с
11. Шумилова О. Л. Основные геологические факторы, влияющие на формирование показателей качества углей - 2006 - Т. 309, № 4, : [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.duskyrobin.com/tpu/2006-04-00010.pdf
12. Статья, об угле размещенная в wikipedia. http://ru.wikipedia.org/wiki/Уголь
13. Цыренова С.Б. Методические указания к самостоятельной работе и лабораторному практикуму по физической химии/ С.Б. Цыренова – Восточно-Сибирский государственный технологический институт,: [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://window.edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=2908p_page=1