Горногеологическая характеристика.

Талдинское месторождение каменных углей относится к 1 группе месторождений по сложности. Это – пологая многопластовая залежь с мощными пластами угля. Центральная часть месторождения – собственно участки Талдинские 1-2 – характеризуется наибольшей угленосностью и предназначается для отработки углей карьерным способом. Выемке подлежат 11 пластов мощностью от 2 до 18-20 м (пласты 92, 91, 90, 89, 88-87, 86-84, 82, 81, 80, 78, 73) на глубину 260-370 м от поверхности (до гор. + 0 абс).

Все пласты обладают выдержанной и относительно выдержанной мощностью и в большинстве сложным строением.

Подробная характеристика каждого пласта, их распространение на площади участков, выдержанность и взаимное расположение в разрезе приводится ниже по тексту и в таблице 1.1.

По качеству угли пяти верхних пластов от 91 до 86-84 относятся к марке ДГ, остальные – к марке Г. Для коксования талдинские угли непригодны, могут использоваться как высококалорийное энергетическое топливо.

По данным детальной разведки зольность по чистым пачкам угля изменяется от 7,2 до 10,9 % за исключением угля пласта 92, имеющего зольность 20,8 %. Этот пласт находится полностью в зоне окисления, имеет очень малую распространенность на участках и, естественно, незначительные запасы.

За счет участия породных прослоев в сложении пластов общая зольность угля становится выше. Наибольший процент содержания породы имеют пласты 90 (14,7 %), 88-87 (21,4 %) и 86-84 (8,6 %). По другим пластам количество породы в них находится в пределах 1,1-6,2 %. В угле пласта 90 пластовая зольность равна 25,6 %, в пласте 88-87 – 34,7 %, в пласте 86-84 – 19,8 %, по остальным пластам она не превышает 16 %.

Низшая теплота сгорания рабочего топлива по чистому углю изменяется от 6040 до 6630 ккал/кг, но с повышением пластовой зольности она резко уменьшается. Поэтому пласты сложного строения перед сжиганием нуждаются в обогащении. Обогатимость углей средняя и легкая. Качество углей представлено в таблице 1.2.

Таблица 1.1. Характеристика угольных пластов

Наименование пласта	Характеристика пород	Числитель - крайние знач. мощ. уг. пачек. Знаменатель - средняя мощ. уг. пачек. В скобках - к-во пер., м	Числитель - крайние знач. мощ. пор. прослоев в пл. угля. Знаменатель - ср. мощ. Пор. прослоев. В скобках - кол-во пер., м	Строение пласта	Краткая характеристика пласта угля	Нормальное расстояние от вышележащего пласта, м
Кровли	Почвы
	Алевролит, редко аргиллит	Алевролит, редко аргиллит и угл. алевролит	2,54-7,33	0,0-0,40	В основном простое, редко 1-2 прослоя	Относит. Выдержан.	-
5,73 (16)	0,19 (16)
	Алевролит	Алевролит, очень редко песчаник	12,65-15,37	0,28-1,19	В основном 5-6 просл., реже 7 и 2	Выдержанный	60-68
13,67 (72)	0,69 (72)
	Алевролит, редко аргиллит и песчаник	Алевролит, редко аргиллит, песчаник и угл. алевролит	1,58-3,63	0,0-1,61	От 1 до 4 просл., чаще 2, редко 1. Единич. простое	Относит. Выдержан.	28-50
2,78 (94)	0,48 (97)
	Алевролит, редко аргиллит и угл. аргиллит (ложная кровля)	Алевролит, реже песчаник и еще реже угл. алевролит (ложная почва)	2,87-4,65	0,0-0,66	От простого до 3 просл., преимущ. 2	Выдержанный	32-37
3,45 (120)	0,23 (120)
88-87 (3 пачки)	Алевролит, песчаник, реже аргиллит	Аргиллит и алевролит	6,16-11,05	1,38-3,22	2 прослоя, иногда 3-4	Относит. Выдержан.	44-66
7,88 (162)	2,15 (162)
88-88^а (2 пачки)	-""-	Алевролит	6,02-8,12	0,40-1,92	1 прослой, иногда 2-3	Относит. Выдержан.
6,88 (162)	1,23 (162)
86-84	Алевролит, реже песчаник	Алевролит, реже песчаник и аргиллит. Часто ложная почва угл. алевролита	14,57-21,33	0,85-2,69	От 4 до 12, чаще 8-10	Относит. Выдержан.	42-70
17,89 (204)	1,69 (204)
	Алевролит, редко арг. и ед. угл. арг.	Алевролит, реже аргиллит и песчаник	8,07-12,87	0,0-0,67	В основном простое, иногда 1-3 просл., ед. 4-6	Выдержанный	54-90
9,75 (212)	0,19 (212)
82-81	Алевролит, реже арг., ед. песч. и угл. алевр.	Алевролит, реже аргиллит	12,64-15,35	0,72-2,60	6-7 прослойков, реже 3-4	-	-
13,86 (30)	1,67 (30)
	Алевролит, реже арг., ед. песч. и угл. алевр.	Алевролит, реже аргиллит	2,07-4,31	0,0-0,45	Простое строение, редко 1-3 прослойка	Относит. Выдержан.	0-18
3,08 (258)	0,09 (258)
81-80	-""-	Алевролит	5,99-9,08	0,10-1,74	1 прослоек	Относит. Выдержан.	-
7,44 (18)	0,67 (18)
	Алевролит, реже аргиллит	Алевролит, реже аргиллит	2,43-4,42	0,0-1,38	Простое, очень редко 1-2 просл.	Относит. Выдержан.	0-70
3,50 (150)	0,04 (150)
80-78	Алевролит, реже аргиллит	Алевролит, реже аргиллит, ед. угл. алевр. (ложная почва)	10,46-15,79	0,0-1,58	От 1 до 11 просл. Чаще 6-9 просл.	Относит. Выдержан.	-
13,76 (152)	0,68 (152)
	Алевролит, реже аргиллит	Алевролит, реже аргиллит, ед. угл. алевр. (ложная почва)	9,22-17,32	0,0-0,93	От 0 до 11 просл. Чаще 0-8, реже простое и 2-5 просл.	Относит. Выдержан.	44-70 от пл. 81
11,30 (220)	0,41 (220)
73-71	Алевролит, ед. песчаник и арг.	Алевролит, редко аргиллит	11,16-14,10	0,20-2,41	От 2 до 11 просл., чаще 5-8, реже 2-4 и 9-11	Относит. Выдержан.	40-64
11,89 (102)	0,75 (102)
73-72	Алевролит, ед. песчаник и арг.	Алевролит, редко песчаник и аргиллит	7,58-11,80	0,0-2,16	От 0 до 8 просл., чаще 4-6, реже 1-3 и 7-8, ед. простое	Относит. Выдержан.	-
9,78 (126)	0,53 (126)
	-""-	Алевролит, реже песчаник, ед. аргиллит	5,43-8,31	0,0-0,68	От простого до 4 просл., чаще 3-4, реже простое и 1-2	-""-	-
6,72 (114)	0,22 (114)

Таблица 1.2. Качество углей

Пласт	Зольность, %	W^max, %	Qр^н, ккал/кг	S^соб, %	Фосфор	Выход летучих, %
	20,8	-	-	0,17	0,077	-
	7,9	9,1		0,20	0,056	39,0
	10,9	9,7		0,30	0,043	37,8
	9,2	9,4		0,37	0,077	37,5
88-87	9,5	7,7		0,30	0,042	38,0
86-84	8,5	7,2		0,26	0,094	37,6
	7,4	8,2		0,28	0,038	36,3
	8,4	8,0		0,33	0,045	38,1
	8,3	7,7		0,32	0,125	37,3
	9,0	7,8		0,40	0,045	37,5
73-71	8,1	6,9		0,51	0,063	37,5

Безбраковочная норма зольности для добываемого угля – ДГ – 18 %, ДГОКI – 22 %, ДГОКII – 23,5 %. Норма видимой породы – до 4 % (среднее – 2 %). Допустимый максимальный размер куска – 300 мм. Минимальная кондиционная теплота сгорания, отделяющая зону негодного угля – 5939 ккал/кг. Максимально допустимая зольность – 23,5 %.

Кондиции качества углей по рабочей теплоте сгорания:

Марка – от 7700 ккал/кг и выше; окисленный I группы – от 6930 до 7700 ккал/кг; окисленный II группы – от 5939 до 6930 ккал/кг.

Талдинские угли являются прочными и могут транспортироваться на большие расстояния.

Изучение физико-механических свойств горных пород, в том числе и пород кровли и почвы угольных пластов, производилась Томским инженерно-строительным институтом. В результате исследования установлено, что породы в зоне выветривания, распространенной на месторождении до глубины 50-60 м, иногда до 100 м, характеризуются повышенной трещиноватостью и пониженной прочностью. Последнее не обеспечивает высокого выхода керна при бурении скважин даже с применением качественных растворов и замедленного режима бурения. Полевые наблюдения и лабораторные испытания согласуются, и по ним в общих чертах можно заключить, что породы кровли и почвы угольных пластов в зоне выветривания неустойчивы. На больших глубинах, ниже границы распространения выветрелых пород, они, как правило, устойчивы. Аналогичные результаты получены и по данным каротажа. Отклонения от общих условий указываются ниже, при описании пластов.

Физико-геологические явления на Талдинском месторождении достаточно четко удается наблюдать в виде оползневых процессов, заболачиваемости и оврагообразования.

Оползни развиты преимущественно по левому берегу рч. Еланный Нарык, в четвертичных отложениях, мощность которых не превышает 20 м. В большинстве случаев движение четвертичных пород происходило по контакту с коренными породами, иногда в самом четвертичном покрове и редко – захватывая породы зоны выветривания.

Оврагообразование и заболачивание территории проявляется в основном по долинам речек и логов. Но они не пользуются широким распространением и существенного влияния на отработку углей открытым способом оказывать не будут.

Из климатических факторов, прежде всего, необходимо обратить внимание на атмосферные осадки, особенно в весенне-летний период.

Во избежание переувлажнения пород в бортах карьера и снижения их прочности и устойчивости необходимо предусмотреть отвод поверхностных вод.

На Талдинском месторождении выделяется четыре группы пород:

1. Четвертичные отложения.

2. Пермские коренные породы, затронутые выветриванием.

3. Пермские коренные породы, незатронутые выветриванием.

4. Горелые породы.

Перечисленные группы пород отличаются как по составу, состоянию, степени выветрелости, так и по инженерно-геологическим свойствам.

Четвертичные отложения представлены суглинками и в меньшей степени глинами. Среди пород пермского возраста выделяются песчаники, алевролиты, аргиллиты и каменные угли, существенно отличающиеся по составу и текстурно-структурным особенностям.

По своему состоянию, степени выветрелости и трещиноватости породы перми делятся на затронутые и незатронутые выветриванием. Затронутые выветриванием коренные породы распространены на глубину 50-60 м. Инженерно-геологические свойства горных пород указанных двух групп различны. Плотность пород в зоне выветривания значительно ниже, а влажность выше, чем у невыветрелых разностей. Сцепление пород зоны выветривания в 3-4 раза меньше, чем у пород незатронутых выветриванием, в то время как углы внутреннего трения отличаются незначительно. Лишь у аргиллитов зоны выветривания последний оказался на 14⁰ меньше, чем у аналогичных пород, незатронутых выветриванием.

Газоносность угольных пластов участков Талдинских 1-2 и их северного продолжения характеризуется очень низким содержанием метана и довольно высоким – углекислого газа Действительная газоносность всех опробованных пластов варьирует в пределах от 0,09 до 0,3 м³/т, а содержание двуокиси углерода достигает 1,1 см³/г.г.м. (грамм горючей массы). Эти показатели могут быть несколько занижены, так как часть углекислого газа при обработке проб могла раствориться в воде.

В изученных отложениях метановая зона находится на относительно небольшой глубине, не превышающей 290 м, притом глубина эта может значительно измениться в сторону уменьшения.

При поведении работ по добыче угля открытым способом на верхних горизонтах невысокая газоносность угольных пластов не окажет сколь-нибудь существенного значения.

Вместе с тем следует особо подчеркнуть наличие относительно тяжелого углекислого газа. При освоении карьером нижележащих горизонтов этот фактор будет оказывать все большее влияние. Содержание СО₂ в углях пластов участков Талдинских 1-2 колеблется в пределах от 0,3 до 1,1 см³ на грамм горючей массы. При таком содержании не исключается, а скорее предопределяется скопление углекислого газа в отдельных забоях с наиболее низкими абсолютными высотными отметками. Этот фактор необходимо учитывать при проектировании и производстве работ в карьере и предусмотреть соответствующее проветривание забоев.

По действующим правилам безопасности в каменноугольной промышленности угольная пыль с выходом летучих веществ более 10 % является взрывоопасной.

Все угли Талдинского месторождения имеют выход летучих веществ более 35 % и, следовательно, являются пылеопасными. Это обстоятельство потребует соблюдения профилактических мер и правил безопасности при эксплуатации.

Специальных исследований на содержание свободной двуокиси кремния в породах Талдинского месторождения не проводилось. Однако ранее выполненными работами в районе установлено следующее содержание свободного кремнезема в различных литологических разностях пород кольчугинской серии:

песчаники – выше 40 %

алевролиты – 30-40 %

аргиллиты – 10-20 %

Таким образом, все породы содержат свободной двуокиси кремния более 10 % и являются силикозоопасными.

Исходя из вещественного состава углей (содержание фюзинита 19-31 %) и разности температур вспышки до и после окисления (26-53⁰С), угли всех пластов месторождения являются склонными к самовозгоранию.

О склонности талдинских углей к самовозгоранию говорят факты наличия на участках большого количества зон выгорания пластов, а также редкие случаи возгорания отвалов, имеющих в своем составе угольную составляющую.

Дата добавления: 2015-07-18