14.13. Выветривание углей

Выветривание угля - совокупность изменений горючего ископаемого под влиянием кислорода, воды, разности температур и других факторов, происходящих при нормальном давлении вблизи дневной поверхности в зоне аэрации. Изменение совершается в процессе как физического /механического/. так и химического /окисление/ выветривания. Оба процесса протекают одновременно, тесно связаны мечту собой и приводят к появлению окисленных углей. Физическое выветривание происходит под действием колебаний температур и при участии воды, способствует дроблению угля, приводит к увеличению поверхности обломков, благоприятствует поступлению кислорода и окислению каустобиолита. Химическое выветривание протекает при участии кислорода /растворенного в воде и находящегося в составе воздуха/, активность которого увеличивается при возрастании температуры, приводит к изменению химического состава и технологических свойств горючего ископаемого.

Интенсивность выветривания углей определяется климатом, рельефом местности, скоростью эрозионных процессов, мощностью и составом перекрывающих угольные пласты пород, гидрогеологическим и газовым режимами месторождения, условиями залегания и литологическим составом угленосной толщи, петрографическим составом, степенью метаморфизма и трещиноватостью углей. Глубина зоны выветривания может достигать сотен метров. Нижней границей считается глубина залегания угля, начиная с которой он имеет постоянный и близкий к нормальному состав.

По времени различают древнее и современное выветривание.

В процессе выветривания происходит изменение мощности пласта, физических /цвет, блеск, плотность, структура и др./ и технологических /влажность, зольность, выход летучих, коксуемость, удельная теплота сгорания, выход гуминовых кислот и смолы/ свойств и химического состава /доля углерода, водорода и кислорода/.

Мощность угольных пластов уменьшается в 8-10 раз, вблизи дневной поверхности уголь превращается в рыхлое землистое вещество. Это происходит в связи с раздавливанием или выдавливанием рыхлого угля, растворением и выносом органической части горючего ископаемого.

Цвет у бурых углей изменяется от темно-коричневого и буровато-черного до бурого, у каменных - от черного до темно-коричневого или бурого, что связано с образованием гуминовых кислот, придающих углям бурый цвет. Антрациты при выветривании сохраняют черный цвет. Вследствие разложения контактирующего с углем известняка окисленный каустобиолит приобретает белесоватую окраску. В Донбассе выходы такого угля называют "меловкой". Блеск у витреновых и клареновых углей теряется, они становятся тусклыми и матовыми. Угли из зернистых превращаются в землистые и сажистые, плотность их снижается.

В углях уменьшается содержание углерода /в окисленных антрацитах Донбасса доля элемента составляет 60%/ и водорода /0,3%, т.е. в 12 раз меньше/, но повышается доля кислорода /с 1,15 до 39,10%/.

При выветривании возрастают влажность/до 21%, т.е. в 9 раз/, зольность /до 42%, или в 6 раз/, выход летучих /в 1,5-2,0 раза/; в каменных углях появляются гуминовые кислоты. При этом снижаются удельная теплота сгорания, коксуемость и выход смолы.

В процессе выветривания в отличие от метаморфизма качество углей ухудшается. По устойчивости к выветриванию твердые горючие ископаемые располагаются в такой последовательности: торф - бурый уголь - каменный уголь - антрацит.

В связи с развитием открытого способа разработки месторождений /как наиболее дешевого/ добыча и использование выветрелых /окисленных/ углей ежегодно возрастают. В нашей стране почти половина угля добывается открытыми работами. Поэтому появилась необходимость классификации окисленных горючих ископаемых. Им присваивается марка неокисленного угля, дополняемая группой степени окисленности. Например:

2ГОК - второй газовый окисленный первой группы.