Природные свойства угольных пластов и их влияние на метановыделение и взрываемость газопылевоздушных смесей Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

СЕМИНАР 5

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

■х-

© Г.С. Забурдяев, 2001

УДК 622.4:622.8 % --

Г.С. Забурдяев

ВРИРОДНЫЕ СВОЙСТВА УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ИХ ВЛИЯНИЕ НА МЕТАНОВЫДЕЛЕНИЕ И ВЗРЫВАЕМОСТЬ ГАЗОПЫЛЕВОЗДУШНЫХ СМЕ-

/ч Р" 1^

олылой разброс результатов опробования, полученных при изучении природных свойств, в частности ГАЗОНОСНОСТИ угольных пластов в интервалах одних и тех же глубин, определяется ПЕТРОГРАФИЧЕСКИМ составом.

Из всего многообразия природных свойств углей рассмотрены лишь их внутренние петрографические разности, которые в процессе выемки могут оказывать негативное влияние на жизнь и здоровые шахтеров.

Основные петрографические разности представлены группами витринита (V), семивитри-нита ^у), фюзинита ^) и лейптинита (Ц), относительное содержание которых изменяется в широких пределах в зависимости от типа углей. Например, в Анжерском геолого-промышленном районе Кузбасса при выходе из пласта летучих веществ (УйаГ) от 12 до 18 % содержание разностей составляет соответственно: витринита

45-60%, фюзинита 35-24%, семивитринита 12-4 %; в Беловском районе при УйаГ от 26 до 41 %: V

- (93-89 %), F - (5-7 %), Sv - (2-3); в Осинов-

ском районе при V а от 28 до 50 %: V - (90-82 %), F - (8-12 %), Sv - (2,5-7,5 %) [1].

Содержание микрокомпонентов группы лейп-тинита в среднепластовых пробах углей балахон-ской и кольчугинской серий обычно менее 3 %, тарбаганской - менее 8 %. Исключением являются пласты Кемеровского и Ленинского районов, где доля участия лейптинита в некоторых образцах матовых однородных углей достигает 10-15% и более, например, пласт Владимировский (1,8-22,4 %), пласт Волковский (1,1-21,0 %), пласт Кемеровский (1,5-16,5 %), пласт Поджурин-ский (6,3-15,4 %), пласт Емельяновский (4,4-15,0 %), пласт Байкаимский (2,8-11,2 %). В Печор-

ском и Кизеловском бассейнах содержание лейптинита изменяется соответственно от 3 до 5-7 % и от 12,4 до 36,0 % и в среднем составляет 5,0 и 28,6 % [2], а в барзасских углях Кузбасса достигает 40 % . Имеет место общая качественная зависимость увеличения содержания микрокомпонентов группы V и уменьшения содержания микрокомпонентов группы F с увеличением выхода летучих веществ [3], при этом может иметь место обратная зависимость, например, пласт 14 Вор-кутского месторождения и Долинская свита в Карагандинском бассейне.

Обработкой материалов по проверке газообиль-ности шахт согласно «Инструк-ции по проверке состава рудничного воздуха, определению газообиль-ности и установлению категории шахт по метану (1986 г.)», установлено, что качественное изменение метанообильности участка q в зависимости от выхода летучих веществ Vdaf сходно с изменением содержания микрокомпонентов группы фю-зинита в той же функции Vdaf [3]).

Качественное изменение на глубине +0 м метаноносности Х пластов 1, 3-3а, 6, 9 и 11а-11-12 шахты «Аларда»ОАО УК «Кузнецк-уголь» в зависимости от выхода летучих веществ и от изменения содержания микрокомпонентов фюзинита и витринита в пересчете на чистый (беззольный) уголь приведено на рис. 1. Увеличение содержания микрокомпонентов фюзинита ведет к увеличению метаноносности

пластов, при этом содержание микрокомпонентов семивитринита практически оставалось постоянным, а содержание микрокомпонентов лейптинита равнялось нулю.

Таблица

ХАРАКТЕРИСТИКА ШАХТОПЛАСТОВ КУЗБАССА

Пласт Шахта уааґ, % Ас, % V, % Ц % % М, %

IV Внутренний «Северный Маганак» 22,7 10,6 53,2 - 30,8 1,9

^+М) «Суртаиха» 23,0 12,3 55,0 - 14,5 3,5

«Красный углекоп» 21,4 12,9 51,5 - 28,2 3,1

«Суртаиха» 23,0 12,3 55,0 - 14,5 3,5

«Ноградская» 23,5 8,9 52,3 - 30,5 6,5

«Суртаиха» 23,0 12,3 55,0 - 14,5 3,5

Г орелый «Дальние горы» 30,0 11,5 47,1 8,2 29,0 2,1

^+М) «Киселевская» 30,6 9,7 44,5 10,5 22,7 2,5

IV Внутренний «Ноградская» 23,5 8,9 52,3 - 30,5 6,5

(^) им. Ворошилова 26,7 8,9 54,5 2,7 29,5 3,0

«Ноградская» 23,5 8,9 52,3 - 30,5 6,5

«Коксовая» 21,5 8,5 60,0 - 27,4 2,0

им. Вахрушева 21,2 8,9 54,8 - 22,5 3,5

«Тырганская» 28,0 12,0 56,5 6,4 20,7 1,5

Г орелый №12 15,7 8,9 49,4 - 29,6 4,5

(^) им. Вахрушева 22,9 12,8 55,5 - 27,4 2,5

«Зенковская» 23,4 16,7 45,0 - 28,7 6,6

«Центральная» 18,1 12,6 50,0 - 30,0 3,0

Содержание микрокомпонентов фюзинита в угольных пластах, например Кузбасса и Воркутско-го месторождения, влияет на метановыделение I в рудничную атмосферу и нижний предел взрывае-мости отложившейся угольной пыли 5отл. Увеличение зависимости I = f(F) является отрицательным фактором для жизни шахтеров, а зависимости 8отл = f(F) - положительным, при этом содержание метана оказывает отрицательное влияние и на отло-

жившуюся в горных выработках, и на взвешенную в рудничном воздухе угольную пыль, снижая нижний концентрационный предел взрываемости метановоздушных смесей (рис. 2 и 3), т.е. при наличии в шахтной атмосфере метана взрывчатые свойства угольной пыли снижается (рис. 3). Присутствие метана до 3 об % в невзрывоопасных пылях антрацитов делает их взрывоопасными.

Наличие в угольном пласте включений пирита способствует в процессе разрушения угля образованию пиритной пыли. Увеличение содержания пирита вызывает более интенсивный процесс окисления. При термическом разложении угольной и пиритной пыли образуется сернистый водород. При этом его появление начинается уже при температуре 400 °С. Нижний предел температуры воспламенения сероводорода в 2 раза меньше нижнего предела температуры воспламенения метана. Термическое разложение микрокомпонентов группы витринита в зависимости от его содержания начинается при температуре 84 °С и более. Гибридные смеси газов при концентрациях, каждая из которых находится вне пределов распространения пламени, могут образовать взрывчатые смеси.

Увеличение содержания в угольной пыли вит-ринита и лейптинита и уменьшение содержания фюзинита и минеральных негорючих примесей способствуют усилению взрывчатых свойств пыли

л 5-----------------------------1---------------------------'

О 25 Н%

Рис. 2

и снижению нижнего предела взрываемости газовоздушных смесей.

Из 491 угольного шахтопласта Кузбасса для оценки влияния петрографических микрокомпонен-

тов учитывались те пласты, у которых наблюдались значительные изменения компонентов, например, групп фюзинита и минеральных примесей, а содержание микрокомпонентов витринита и лейпти-нита не претерпевали существенных колебаний, наоборот - изменения компонентов группы витринита и лейптинита при относительном постоянстве компонентов фюзинита и минеральных примесей. При этом относительное постоянство отношения выхода летучих веществ к зольности пластов в каждом отдельном примере соблюдалось (см. таблицу). Микрокомпоненты групп ^+М) способствуют снижению взрывчатых свойств угольной пыли в среднем в 1,7 раза, а микрокомпоненты групп (У^) - повышению в 1,4 раза.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Каталог углей СССР, склонных к самовозгоранию. М., Недра, 1982, 416 с.

2. Угли Печорского бассейна. Справочник. М., Недра, 1972, 350 с.

3. Забурдяев Г.С. Влияние

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Забурдяев Геннадий Семенович им. А.А. Скочинского.

природных свойств угольных пластов на метаноносность, взрывае-мость пыли, пожароопасность и заболеваемость антрокосиликозом. -Научные сообщения ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского, №315, 2000,

с.78-87.

4. Рудничная вентиляция. Справочник. М., Недра, 1988, 440 с.

5. Каталог шахтопластов по взрывчатым свойствам угольной пыли. М., Недра, 1973, 97с.

- кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ННЦ ГП-ИГД

4