Исследование
вскрышных пород Экибастузского угольного бассейна
Экибастузский каменноугольный бассейн
представляет собой ассиметричную мульдообразную складку, вытянутую с юго-востока
на северо-запад, площадь бассейна составляет порядка 150 квадратных
километров. Максимальная глубина погружения кровли первого угольного пласта -
530 м, а почвы четвертого пласта - 750 м.
Геологическими изысканиями установлено, что
вскрышная порода надугольной толщи сложена песчаниками, алевролитами, аргиллитами и их переслаиванием, доля угля,
углистых пород и углистых сланцев незначительна (таблица 1).
Таблица 1 - Литологический
состав вскрышных пород надугольной толщи
|
Литологический тип пород |
Содержание
пород по разрезам ЕУБ, %
|
||
|
Богатырь |
Северный |
Восточный |
|
|
Песчаники |
30 |
30 |
24 |
|
Алевролиты |
24 |
24 |
31 |
|
Аргиллиты |
23 |
17 |
20 |
|
Переслаивание |
10 |
19 |
10 |
|
Углистые сланцы |
7 |
6 |
9 |
В работе исследованы в качестве основного сырья для производства
керамических строительных материалов представительные пробы алевролитов,
аргиллитов и переслаивания надугольной толщи разреза "Северный", а
для достоверности полученных результатов опробованы вскрышные породы разреза
"Богатырь". В качестве добавок изучены углистые сланцы, которые при
отработке вскрышных пород по существующей технологии - уступами неизбежно
попадают в количестве 4...8 % в продуктивный слой.
Анализируя результаты определения химического
состава, можно сделать вывод о том, что минеральная
часть вскрышных пород близка по содержанию основных оксидов к глинистому сырью, кроме того, вскрышные породы содержат органический углерод, который
колеблется от 3,5 до 5 %.
Таблица 2-
Химический состав вскрышных пород
|
Литологи-ческий тип сырья |
Содержание
оксидов, % по массе
|
||||||||||
|
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
TiO2 |
CaO |
MgO |
Na2O |
K2O |
SO3 |
п.п.п. |
С |
|
|
Алевролит |
59,60 |
18,87 |
5,10 |
1,02 |
0,69 |
1,08 |
2,67 |
0,47 |
0,22 |
10,12 |
3,5 |
|
Аргиллит |
54,45 |
18,41 |
5,68 |
0,99 |
1,75 |
1,13 |
2,51 |
0,82 |
0,19 |
13,95 |
5,0 |
|
Переслаива-ние |
56,84 |
18,61 |
5,24 |
1,03 |
1,00 |
1,11 |
2,60 |
0,54 |
0,17 |
12,68 |
4,0 |
С целью определения концентрации токсичных и
потенциально-токсичных элементов и установления опасности
их для окружающей среды, а также для изучения возможности
извлечения микроэлементов проведены приближенно-количественные
спектральные анализы различных литологических типов вскрышных пород (таблицы 3,4).
К
токсичным элементам относятся сера, фосфор, ртуть, мышьяк, бериллий.
Наличие общей серы во вскрышных породах незначительно и меняется в
пределах от 0,02 до 0,97 % при среднем содержании 0,56 %.
Концентрация соединений фосфора в породах изменяется от 0,17 до 0,54 %
при среднем содержании 0,33 %, свободного фосфора в пределах от 0,05 до 0,13 %.
На
ртуть исследованы 32 пробы, характеризующие все литологические типы, но ртуть не обнаружена.
Среднее содержание мышьяка и бериллия для всех исследуемых проб составляет
10 г/т и 1,8 г/т соответственно.
Для угольных месторождений СНГ характерно следующее содержание
токсичных элементов: серы 0,2-13,0 %, фосфора 0,03-4,9 %, мышьяка 30-250 г/т,
бериллия 2-10 г/т. Установлено, что содержание токсичных и
потенциально-токсичных элементов во вскрышных породах значительно ниже предельно
допустимых концентраций, за исключением марганца, что определяет их в целом так
экологически безопасное сырье.
|
Литологичес-кий тип
сырья |
Химический состав
водорастворимых солей, % к массе абсолютно
сухого вещества |
|||||
|
Ca++ |
Mg++ |
SO4-- |
K+ |
Na+ |
Cl- |
|
|
Алевролит |
0.001-0.005 |
0,001-0.003 |
0.001-0.016 |
0.002-0.005 |
0.033-0.093 |
0.003-0.112 |
|
Аргиллит |
0,001-0.009 |
0,001-0.002 |
0.017-0.084 |
0,001-0.005 |
0.049-0.112 |
0.003-0.142 |
|
Переслаивание |
0,001-0.003 |
0,001-0.002 |
0.010-0.005 |
0.002-0.005 |
0.027-0.062 |
0.013-0.046 |
Таблица 4 – Содержание потенциально-токсичных элементов и
микроэлементов во вскрышных породах
|
Название элемента |
Угольные
месторождения СНГ (141) |
Экибастузский
угольный бассейн |
||
|
алевролит |
аргиллит |
Переслаива-ние |
||
Среднее содержание, г/т
|
||||
|
Литий |
29 |
30 |
30 |
30 |
|
Скандий |
2,4 |
20 |
20 |
20 |
|
Ванадий* |
100 |
100 |
100 |
150 |
|
Хром* |
20 |
20 |
20 |
30 |
|
Марганец* |
157 |
600 |
800 |
500 |
|
Кобальт |
2 |
20 |
20 |
20 |
|
Никель* |
20 |
30 |
30 |
30 |
|
Медь |
21,8 |
40 |
40 |
50 |
|
Цинк* |
181 |
200 |
150 |
150 |
|
Серебро |
1,7 |
0,1 |
0,1 |
0 |
|
Олово |
2,2 |
2 |
2 |
2 |
|
Барий* |
453 |
400 |
400 |
400 |
|
Лантан |
16 |
20 |
20 |
20 |
|
Иттербий |
2,3 |
2 |
3 |
2 |
|
Свинец* |
10 |
15 |
15 |
20 |
*- потенциально-токсичные элементы
Список использованной литературы
1 Инструкция по изучению токсичных компонентов при
разведке угольных и сланцевых месторождений. –М.,: Изд-во АН СССР, 1982. - 84
с.
2 Клер В.Р. Изучение сопутствующих полезных ископаемых
при разведке угольных месторождений.-М.:Недра, 1979. - 272 с.
3 Вакалова, T.B. Глины. Структура, свойства и методы
исследования: учебное пособие / Т.В. Вакалова. Томск: Изд-во Томского
политехнического университета, 2009. - 249 с.