Разведка и геолого-промышленная оценка угольных месторождений - Миронов К.В.
Скачать (прямая ссылка):
ГОСТ 2111—63 регламентирует установление границ зон окисления углей Кузнецкого бассейна, используемых для коксования, по потере спекающих свойств (у), снижению выхода летучих веществ, увеличению содержания гигроскопической влаги.
§ 10. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ УГЛЕЙ
Для промышленного использования ископаемых углей определяющее значение имеют их физические свойства и химический состав.
Физические свойства углей — твердость, хрупкость, трещиноватость, характер излома, механическая прочность, плотность, термическая стойкость, электрические свойства, состав и свойства минеральной части и др. во многом определяют условия их добычи, хранения, транспортировки и переработки.
Минералогическая твердость углей по шкале Мооса лежит в пределах 1—5, в частности витрена от 2 в бурых углях до 3,5—4 в антрацитах. По определениям на склерометре Мартенса она наиболее высокая у антрацитов, наименьшая — у коксовых и жирных углей; промежуточными значениями минералогической твердости характеризуются длиннопламенные и газовые угли.
Абразивная твердость (способность к истиранию при шлифовании) наиболее высокая у фюзена, более низкая у дюрена и наименьшая — у кларена и витрена.
Хрупкость (способность к разрушению без заметного поглощения механической энергии) наименьшая у среднеметаморфизованных (Ж, К, ОС),
медленно повышается к тощим углям и антрацитам, более быстро к газовым. Хрупкость углей повышается с увеличением содержания витринита. В общем случае она тесно связана со степенью трещиноватости углей.
Эндогенная трещиноватость, возникающая вследствие сокращения объема вещества, состоит из трех систем. Из двух систем трещин, направленных нормально к напластованию, одна обычно хорошо выражена и называется основной, другая — слабо развитая — торцовой. В совокупности с трещинами напластования эти три системы создают кубические, призматические и пластинчатые формы отдельности, наиболее хорошо выраженные в однородных блестящих углях. Расстояния между основными трещинами в блестящих литотипах колеблются от долей до десятков и сотен миллиметров, снижаясь на средних ступенях метаморфизма. Плотным бурым углям свойственна толстостолбчатая отдельность с размерами кусков 5—10 см и более. Куски отдельности длиннопламенных углей имеют размеры около 1 см, жирных, коксовых и ото-щенно спекающихся менее 0,1 см, газовых и тощих — около 0,3 см, антрацитов 0,5—1 см. Характер излома по основной системе трещин — четкий и ровный, по торцовой — неровный мелкозубчатый. Поверхность плоскостей эндогенной трещиноватости носит обычно следы разрывов вещества в виде табличек с рваными краями, глазков и плоскораковистого излома.
Экзогенная трещиноватость, связанная с проявлениями динамических воздействий тектонических процессов, наибольшее развитие получает на участках интенсивной складчатости и в зонах разрывных нарушений. Трещины имеют ступенчатую штриховатую поверхность, часто со следами скольжения. Они располагаются под различными углами к плоскостям напластования (чаще около 45°) и в совокупности с эндогенными трещинами создают гребенчатую, пирамидальную и чечевицеобразную формы отдельностей. Количество этих трещин может быть очень велико.
При разламывании или раскалывании угля вне плоскостей напластования и отдельности формы поверхности излома бывают различными. Для бурых углей низкой степени метаморфизма характерен землистый излом, для основной массы углей — неровный, угловатый, иногда занозистый, для однородных вит-ренизированных углей — раковистый.
Трещины выветривания имеют клиновидную форму. При глубоком окислении уголь дезинтегрируется — распадается на мелкие кусочки.
Механическая прочность углей как совокупность физических их свойств — твердости, пластичности, трещиноватости и др., характеризуется различными показателями сопротивления разрушению под воздействием напряжений. Наиболее распространенными методами определения механической прочности углей являются регламентированные государственными стандартами испытания дробимости углей в большом и малом барабанах и методом толчения (ГОСТ 15490—70) и определение коэффициента размолоспособности углей (ГОСТ 15489—70).
Плотность органической массы углей на низких и средних стадиях метаморфизма снижается за счет уменьшения содержания кислорода, атомы которого имеют большую массу, чем других элементов, входящих в состав угля, что компенсирует уплотнение молекулярной структуры. На высоких стадиях метаморфизма дальнейшее уплотнение структуры приводит к возрастанию плотности углей (табл. 8).
Наибольшей плотностью характеризуется фюзен, меньшей витрен и кларен. Плотность дюренов колеблется в широких пределах в зависимости от содержания фюзенизированных образований.
Таблица 8
Изменение плотности углей с повышением степени их метаморфизма (но В. С. Веселовскому, 1963)
Тип углей
Выход летучих веществ,
vr % vopr>
о я
w -
Sg^ ад оз сГ и р.
OuUO
О О
? s SiI ° ь
я
G F-
Тип углей
Выход летучих веществ,
уорг> /о
O)