Геологическая характеристика угля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общие сведения о полезном ископаемом

1.1 Использование углей в народном хозяйстве

1.2 Общие сведения о районе месторождения

1.3 Кондиции, установленные заданием

2. Геологическая характеристика месторождения

2.1 Стратиграфия

2.2 Тектоника

2.3 Угленосность

2.4 Формы угольных пластов и элементы их залегания

2.5 Качество и технологическая характеристика углей

2.6 Горно-геологические условия месторождения

2.7 Подсчет запасов полезного ископаемого

2.8 Таблица подсчета запасов

Заключение

Введение

Курсовая работа, выполняемая в третьем семестре по пройденному циклу “Геологических дисциплин", включающих в себя следующие разделы:

1. Основы геологии,

2. Гидрогеология,

3. Инженерная геология,

4. Геология и разведка месторождений полезных ископаемых.

Целью и задачей курсовой работы является закрепление, в процессе творческой работы, ранее полученных знаний по всем разделам курса Геологических дисциплин, обучение студентов способности к самостоятельному мышлению, поиску правильных и обоснованных решений поставленных задач.

Курсовая работа выполняется согласно выданному преподавателем заданию с геологической картой к нему. На основании этих материалов строится план подсчета запасов полезного ископаемого, выполняя при этом:

§ Оконтуривание тел полезных ископаемых на основе указанных в задании кондиций

§ Блокировку запасов на плане подсчета запасов

§ Категоризацию выделенных блоков

§ Подсчет запасов угля

§ Построение разреза по профилю

В данной курсовой работе рассмотрены: геологическое строение, горнотехнические условия залегания полезного ископаемого, а также подсчитаны запасы углей на примере Денисовского каменноугольного месторождения.

Содержание курсовой работы основывается на фондовых материалах по данному объекту.

1. Общие сведения о полезном ископаемом

Ископаемый уголь представляет собой твёрдую осадочную горную породу, образованную главным образом путём накопления органических остатков растений, содержащих некоторое количество минеральных примесей.

В формировании углей выделяются две стадии, характеристика которых дана Ю. А. Жемчужниковым: первая стадия - это превращение растительного вещества в торф; вторая стадия состоит из ряда последовательных фаз: 1 - превращение торфа в бурый уголь,

2 - бурого угля в каменный уголь,

3 - каменного угля в антрацит, а иногда в графит.

Уголь состоит из продуктов разложения и изменения растительных остатков, образовавшихся при отмирании деревьев, кустарников и других высших растений.

В данное время существуют несколько способов по добыче каменного угля основные, из которых: открытый (карьерный), подземный (шахтный) и гидравлический - путем размыва полезного ископаемого струей воды подаваемой под большим давлением на забой.

1.1 Использование углей в народном хозяйстве

Уголь в народном хозяйстве Российской Федерации занимает одно из ведущих мест в первую очередь в энергетике, являясь основным топливом для ТЭЦ, топки печей в бытовых условиях, районных котельных, для городских потребителей. Используется как прямое сжигание угля, так и полученных из него горючих продуктов, например угольного газа, который получают при известных способах добычи данного полезного ископаемого, в зависимости от условий залегания и кондиционности последнего. Также как топливо используются полученные в результате переработки определённых сортов углей искусственный бензин и газ.

Несколько марок коксующегося угля - Ж - КЖ - К позволяют получать кокс, широко применяемый в металлургии, как топливо (коксование 1000 градусов), сырьё для химической промышленности (полукоксование 500 градусов) - получение в результате химической переработки тяжёлых и легких масел, смазочных материалов, синтетических удобрений лекарственных препаратов.

1.2 Общие сведения о районе месторождения

уголь месторождение пласт залегание

Денисовское каменноугольное месторождение расположено на юге республики Саха (Якутия), в пределах юго-восточной части Алдано-Чульманского угленосного района Южно-Якутского бассейна. Граница месторождения на западе проходит по долине реки Чульман, на юге - по долине ручья Китаянка, далее по Китаянскому разрывному нарушению и долине реки Олонгро, на востоке - по долине безымянного левого притока реки Олонгро, на северо-востоке и севере - по Кабактинскому разрывному нарушению. Площадь месторождения в этих границах составляет 110 кв.км. детальная разведка на месторождении проведена в границах шахтного поля на площади около 70 кв. км. Западная и южная границы шахтного поля совпадают с границами месторождения, восточной и северной границами является выход пласта Д11 под четвертичные отложения.

Месторождение расположено в южной части Алданского нагорья, на водораздельном пространстве рек Чульман-Горбылях. По морфологическим признакам район месторождения относится к низкогорному и характеризуется сглаженными формами рельефа с сохранением на значительных участках древних поверхностей выветривания. Водоразделы имеют вид залесенных, вытянутых в субширотном направлении увалов с пологими зачастую почти плоскими вершинами. Склоны водоразделов преимущественно пологие с хорошо развитыми на отдельных участках денудационными уступами. Большая часть площади месторождения имеет абсолютные отметки в пределах 750-850 м с относительным превышением водоразделов под днищем долины реки Чульман порядка 150-200 м.

1.3 Кондиции установленные заданием

Минимальная рабочая мощность - 0,7м

Максимальная зольность - 40%

Кондиции - это совокупность требований к качеству полезных ископаемых в недрах, и выдержанности рудных тел и угольных пластов.

Временные кондиции - используются для оперативного подсчёта предварительно разведанных запасов полезных ископаемых, при условии рентабельной добычи.

Постоянные кондиции - это основа подсчёта подлежащих утверждённых в ГКЗ запасов углей месторождения.

2. Геологическая характеристика месторождения

2.1 Стратиграфия

На месторождении выделены отложения юхтинской, дурайской и кабактинской свит. По палеофлористическому комплексу возраст их определяется соответственно как нижне-, средне- и верхнеюрский.

Отложения дурайской свиты на поверхность выходят на севере и востоке месторождения. В южном направлении они погружаются на глубину и перекрываются отложениями кабактинской свиты. От подстилающих и перекрывающих отложений разрез свиты отмечается своим относительно более тонкозернистым составом. С позиции осадконакопления свита представляет собой крупный цикл мощностью 540 метров, в составе которого выделяются более мелкие циклы.

В разрезе свиты наблюдается определенная закономерность уплотнения гранулометрического состава пород вверх по разрезу. Начинается разрез довольно мощной пачкой переслаивающихся песчаников средне- и мелкозернистых. Вышезалегающая часть разреза мощностью свиты около 420м. сложена, в основном переслаивающимися мелкозернистыми песчаниками, алевролитами и угольными пластами.

Верхняя граница Кабактинской свиты на месторождении эродирована, нижняя проводится по основанию песчаной толщи, состоящей из более зернистых осадков, согласно перекрывающих дурайскую свиту. Мощность свиты составляет 470 метров. Преобладающими в его составе являются песчаники среднезернистые. Песчаники мелкозернистые пользуются несколько меньшим развитием, слагая среди первых слои мощностью 10-30 метров. Алевролиты и их углистые разновидности пользуются весьма ограниченным распространением, и, в виде маломощных прослоев приурочены, как правило, к пластам угля, слагая его почву; внутрипластовые прослои реже слагают “ложную” кровлю.

Четвертичные отложения. Отложения этого возраста на площади месторождения пользуются повсеместным распространением. Аллювиальные и генетически связанные с ними озёрно-болотные отложения в виде песков, суглинков и валунов, имеющих наибольшее развитие в долине реки Чульман, где они достигают мощности до 10 метров. На водораздельных пространствах мощность делювиальных отложений изменяется от 0,5 м до 3 м, достигая в редких случаях 3,5 - 4,5 м. Коллювиальные отложения распространены на ограниченных площадях и приурочены главным образом к крутым участкам склонов долины реки Чульман, ручья Китаянки. Мощность коллювиальных отложений составляет 3-4 м.

2.2 Тектоника

В целом для Денисовского месторождения характерно простое строение: будучи приурочена к однородному блоку фундамента, оно представляет собой моноклиналь с углами падения пород, в основном, 2 - 6 0 в юго-западном направлении.

Ведущая роль в формировании современного структурно-тектонического строения Денисовского месторождения принадлежит разрывной тектонике, как постседиментационной, так и конседиметационной.

Особый интерес представляет Китаянское нарушение (сброс). Разлом был заложен конседиметационно не позднее периода формирования верхней части разреза дурайской свиты.

В пределах геологической карты Денисовского месторождения протяжённость нарушения составляет около 10 километров.

Относительно центральной части Олонгрино - Китаянской синклинали Денисовское месторождение находится в поднятом блоке. Кроме крупного Китаянского нарушения зафиксировано несколько мелкомасштабных нарушений.

Характерной особенностью нарушений №1, №2, №4 является их северо-восточное простирание, крутое падение плоскости сместителя, постепенное затухание амплитуды смещения в юго-западном направлении, незначительная ширина непосредственно зон дробления пород и амплитуда, измеряемая первыми метрами. Указанные нарушения примыкают к Кабактинскому разлому, который ограничивает их распространение в северном направлении. В Южном направлении амплитуды смещения по нарушениям постепенно затухают. Об этом в определённой степени свидетельствует наличие зон трещиноватости с микроподвижками (первые сантиметры) пород в направлении простирания указанных нарушений. Однако, достигнутая плотность разведочной сети не позволяет проводить их уверенное картирование в пространстве. По простиранию нарушения прослеживались скважинами методом «вилки», с расстоянием между выработками 80-130м., реже 200м. С целью определения параметров зон нарушений №1,2,4 было пройдено несколько канав в местах пересечения плоскостей сместителей этих нарушений с дневной поверхностью.

Непосредственно вскрытие в зонах нарушений скважинами и канавами вмещающие породы интенсивно раздробленны, с многочисленными зеркалами скольжения. В большинстве случаев это мелкие обломки пород, сцементированные глинистым материалом с большим содержанием карбоната по трещинам. Нормальная ширина зон определена по канавам и составляет 2-4 метра. Непосредственно от зон брекчирования трещиноватость вмещающих пород проявляется в обе стороны на 0,5-1м., далее трещиноватость не проявляется.

По керну скважин углы падения трещин в зонах дробления также крутые и колеблются от 70 до 90 градусов. Малоамплитудные разрывные нарушения представлены самыми разными типами: в относительно жёстких породах (песчаники) преобладают сколы, взбросы т.п.; в более пластичных породах (алевролиты, угли) развиты надвиги. Амплитуды нарушений этого типа обычно составляют 0,1 - 0,5м., достигая в отдельных случаях 2-3м. Обычно они зонально приурочены к более крупным тектоническим элементам.

Наличие малоамплитудной тектоники подтверждается и результатами бурения скважин. По керну скважин наблюдаются многочисленные зеркала скольжения, микросбросы с амплитудами 0,1-0,2 метра.

По особенностям структурно-тектонического строения, степени выдержанности пластов угля и их качества, Денисовское месторождение в соответствии с требованиями инструкции ГКЗ СССР относится ко второй группе.

2.3 Угленосность

Как уже отмечалось выше, в геологическом строении Денисовского месторождения принимают участие юрские юхтинской, дурайской и кабактинской свит. Промышленно угленосными являются отложения дурайской и кабактинской свит, во вскрытом разрезе которых установлено до 60 углепроявлений с мощностями от 0,1 до 7,52 м.

В целом парализация целевых пластов угля на месторождении особых трудностей не вызывала. С начала предварительной разведки, за основу, при увязке геологических разрезов скважин, были приняты материалы геофизических исследований. Детализация заключалась в выделении реперов, характерных не только какими-либо определенными частями разреза отложений, а непосредственно самими пластами угля. Так были выделены репера характерные для пластов: К4, К14, К12, К9, К6, К6нижн, Д19, Д15, Д11верхн, то есть каждый целевой пласт опознавался на каротажным диаграммах по своим, только ему присущим признакам. На отдельных участках, в качестве коррелятива, использовались пятнистые песчаники с цеолитовым цементом, залегающие в непосредственной кровле пласта Д11верхн. В меньшей мере для корреляции пластов использовались закономерности изменения мощностей междупластий.

2.4 Формы угольных пластов и элементы их залегания

Все пласты кабактинской свиты имеют выход на поверхность на севере месторождения. В разрезе сложений свиты углепроявления, пласты распределяются более или менее равномерно: в среднем, одно углепроявление на 20-25 метров разреза. При этом угольные пласты, являющиеся объектом разведки, группируются в горизонты относительно сближения пластов: К4, К6нижн, К12, К14.

По площади месторождения угленосность свиты увеличивается с востока на запад, как за счёт увеличения в этом направлении общего количества углепроявлений, так и за счёт устойчивости повышенной мощности пластов в пределах западной части месторождения.

Пласт Д11верх Залегающий стратеграфически ниже всех в дурайской свите, является одним из основных целевых пластов на месторождении. В нём заключено до 40% разведанных балансовых запасов. Преимущественным развитием пласт пользуется в пределах западной части месторождения, где с устойчивыми рабочими мощностями он развит на площади около 25 кв.км.

2.5 Качество и технологическая характеристика углей

Угли Денисовского месторождения, как уже отмечалось, ценное технологическое сырье для черной металлургии. В настоящее время и в перспективе на ближайшие 50-100 лет коксохимическое производство будет оставаться наиболее эффективным видом использования каменного угля. Поэтому все показатели качества и свойств углей рассматриваются, в основном с этих позиций. На основании анализов, ниже представлена характеристика основных показателей качества угля Денисовского месторождения.

Зольность

Зольность является наиболее изменчивым показателем качества углей Денисовского месторождения. Основной причиной этого является неустойчивость морфологии большинства угольных пластов и колебания в содержании минеральных включений в самой угольной массе пластов.

Наиболее зольными являются пласты кабактинской свиты К14, К12 и К6. При этом повышенная зольность их обусловлена не только наличием внутрипластовых породных прослоев и линз, но и повышенной минерализацией самой угольной массы. Последним обусловлена их чрезвычайно трудная обогатимость и высокая зольность концентратов. Зольность углей остальных целевых пластов (К4, Д15, Д11) близка между собой и, в основном находится на уровне 20%.

Содержание серы и фосфора

Низкое содержание серы и фосфора является ценным свойством всех углей Южно-Якутского бассейна и Денисовское месторождение не является исключением в этом отношении.

В углях месторождения сера имеет, в основном, органическое происхождение и входит в состав угольной массы пласта. Пробы исходного (необогащенного) угля, как правило, имеют несколько меньшее содержание (массовую долю) серы общей, чем их концентраты, что указывает почти на полное отсутствие в углях серы минеральной.

Разница в содержании серы общей в исходных и обогащенных углях колеблется от 0,01 до 0,07%. Угли Денисовского месторождения будут применяться для коксования только в обогащенном виде, поэтому характеристика сернистости углей в отчете дается по результатам анализов концентратов лабораторного и полузаводского обогащения.

Содержание фосфора в обогащенных углях колеблется в широких пределах - от следов до 0,038%. В большей части исследованных проб его содержание менее 0,01%, (малофосфорные угли). К малофосфорным относятся, судя по средним показателям, угли основных целевых пластов месторождения - К14, К4, Д19, Д15.

Метаморфизм

В связи с однородным петрографическим составом углей и близкими условиями формирования угольных пластов метаморфические преобразования явились основным фактором, определившим общие закономерности изменения химико-технологических свойств неокисленных углей Алдано-Чульманского района.

Об этом свидетельствуют высокие значения коэффициентов корреляции между показателем отражения витринита - Rо (который в настоящее время рассматривается как наиболее объективный показатель степени метаморфизма углей) и отдельными показателями свойств углей. Показатель отражения витринита - Rо определялся в ВУХИНе в соответствии с ГОСТ 12113-77 по всем пробам из подземных горных выработок и по большей части керновых проб из опорных скважин. Общей для месторождения закономерностью является возрастание степени метаморфизма углей с северо-востока на юго-запад к осевой части Олонгрино - Китаянской синклинали.

Некоторое увеличение мощности угленосной толщи к центральной части Олонгрино - Китаянской структуры послужило дополнительным фактором, способствовавшим, повышение метаморфизма углей дурайской и кабактинских свит в этом направлении.

Спекаемость и коксуемость

Спекающие свойства определяют в значительной мере технологическую ценность углей как сырья для производства металлургического кокса, поэтому в процессе разведки Денисовского месторождения они изучались практически по всем угольным пробам, если позволял их вес. Основным показателем спекаемости в России является толщина пластического слоя (у, мм), определяемая по методу Л.И. Сапожникова (ГОСТ-1186-69).

Толщина пластического слоя неокисленных углей изменяется в пределах от 15- 40 мм и более. Самые высокие показатели спекаемости (у = 35-40 мм и более) зафиксированы в наименее метаморфизованных углях марки Ж.

С повышением степени метаморфизма углей и снижением выхода летучих веществ толщина пластического слоя постепенно снижается, достигая 17-15 мм в наиболее метаморфизованных углях марки К.

2.6 Горно-геологические условия месторождения

Систематическое изучение инженерно-геологических условий Денисовского месторождения проводилась в течении 1974-1976 гг и 1978-1981 гг. Южно-Якутской геологической экспедицией и лабораторией инженерной геологии месторождений полезных ископаемых института ВСЕГИНГО. Изучение физико-механических свойств горных пород была проведена пробами из 45 разведочных скважин. Всего на разные виды исследований было отработано 778 проб вмещающих пород.

Трещиноватость вмещающих пород является одним из основных природных факторов определяющих инженерно-геологические свойства и состояние массивов горных пород. Для массива пород месторождения характерно развитие двух-трех, реже четырех и более систем трещин.

Преимущественным развитием пользуются системы продольных, поперечных, послойных и реже диагональных трещин. По угловым классам трещин делятся на горизонтальную (угол падения от 0 до 10°), пологие от 11 до 30°, наклонные от 31 до 60°, крутые от 61 до 80° и вертикальные от 81 до 90°. Распределение пород с различной интенсивностью трещиноватости по площади месторождения носит, в целом, зональный характер.

По прочностным свойствам породы угленосного комплекса месторождения относятся к категории прочных и весьма прочных. Средние значения прочности на сжатие у песчаников обеих свит несколько выше, чем это имеет место у алевролитов.

При водонасыщении многие породы склонны к размягчению. Наибольшей размягчаемости подвержены породы дурайской свиты и алевролиты кабахтинской свиты, что объясняется наличием в их составе гидрослюдистого (в значительной степени серитизированного) цемента и повышенного количества углефицированной растительной органики.

Коэффициенты размягчения для этих пород не превышают 0,75. В слоистых породах при водонасыщении размягчаемость по слоистости в 1,5-2,2 раза выше, чем перпендикулярно слоистости, в результате чего прочностные свойства слоистых пород в водонасыщенном состоянии значительно снижаются.

Крепость углей оценивалась по пробам, отобранным в подземных горных выработках. Динамическая крепость углей независимо от их пластовой принадлежности оказалось очень низкой. Пределы ее колебания составили 0,22-1,7 при наиболее характерных значениях 0,62-0,71.

2.7 Подсчет запасов полезного ископаемого

На основании полученных материалов (геологическая карта, кондиции), был построен геологический разрез, а также построен план подсчёта запасов по пласту Д11верх.

* Оконтуривание пласта по заданным кондициям

* Блокировка пласта

* Категоризация запасов

* Подсчёт запасов методом геологических блоков

Оконтуривание тел полезных ископаемых - процесс ограничения тел в пространстве, с показателями соответствующими кондициям. Оконтуривание тел велось по заданным показателям (минимальная рабочая мощность - 0,7 м), с помощью палетки.

Находим скважины с мощностью больше, чем минимальная мощность 0,7 м, и пунктиром обводятся скважины с мощностью 0,7 м. Те скважины, которые меньше минимальной мощности 0,7 м - нерабочие блоки, а блоки с мощностью более 0,7 м являются промышленно ценными (рабочими) и предназначены для промышленной отработки.

Блокировка пласта - полезные ископаемые разбиваются на блоки по принципу близких мощностей, близких содержаний и степени изученности, определяемой плотностью разведочной сети, согласно требованиям ГКЗ.

Если расстояние между линиями скважин от 500 до 900 м, тогда этот блок с категорией С1. Если расстояние между линиями скважин больше 900, тогда этот блок с категорией С2.

Запасы всех блоков относятся к категориям С1 и С2. Подсчет запасов производится по формуле:

Q = Sб · M · г

где Sб - площадь блока

M - средняя мощность угольного пласта по блоку

г - объемный вес (1,3 т/м3)

2.8Таблица подсчета запасов

?=23850 ?=70363,15667 ?= 31235456,98

Заключение

В результате данной курсовой работы, которая выполнена по индивидуальному заданию, закреплены ранее полученные знания по пройденному циклу “Геологических дисциплин”, который изучался на протяжении двух семестров: Общая геология, Инженерная геология, Гидрогеология, Геология разведки полезных ископаемых.

Так, по имеющимся практическим и техническим навыкам выполнены работы, которые заданы в задании с учетом требование методического руководства:

* Оконтуривание тел по заданным кондициям;

* Блокировка пласта;

* Категоризация запасов;

* Подсчёт запасов методом геологических блоков.

В ходе выполнения работы, произведены расчеты по Денисовскому месторождению, установлена ценность каменного угля для народного хозяйства. В результате подсчета запасов по пласту Д11верх получена величина равная около 60,3 млн. тонн.

Размещено на Allbest.ru