GEOLOGIA WĘGLA I JEGO CHARAKTERYSTYKA

Opisz proces powstawania pokładów węgla.

Geologiczną charakterystykę węgla stosuje się w zależności od okresu geologicznego, w jakim powstało złoże. Ta skała osadowa pochodzenia roślinnego powstała głównie w karbonie, lecz rozróżniamy także węgle trzeciorzędowe, jurajskie, permskie, dewońskie, sylurskie i kambryjskie.

Węgiel kamienny powstał na terenach bagnistych, ze szczątków roślinności. Pierwszym etapem powstawania złóż węgla kamiennego był rozkład obumarłej roślinności pod wpływem bakterii gnilnych, po którym to następowało zasypywanie osadami mineralnymi. Prowadziło to do stopniowego, nieodwracalnego przeobrażenia w torf, następnie w węgiel brunatny, ostatecznie w węgiel kamienny, a nawet antracyt. Procesowi powstania torfu towarzyszy wydzielanie się metanu. Węgiel kamienny powstaje wówczas, gdy pokłady torfu są poddane odpowiedniemu ciśnieniu. Z warstwy torfu o grubości 10 - 15m powstaje jednometrowa warstwa węgla. Cykl powstawania złóż węgla kamiennego powtarzał się cyklicznie, poprzez obniżanie się terenu wskutek wzrastającego ciśnienia po osadzaniu się piasku i mułu. Następnie teren został zalany, dzięki czemu dochodziło do kolejnego etapu akumulacji roślinnej.

Procesy przemiany materiału roślinnego w węgiel

1. Faza biochemiczna

1. Rozwój i obumieranie roślin

2. Powolny rozkład materiału roślinnego w atmosferze beztlenowej

3. Fermentacja masy roślinnej przejście w tzw. ciało humusowe

4. Wzrost stężenia węglowodorów, ustanie procesu fermentacji

2. Faza geochemiczna uwęglenie

1. Diageneza- przemiana torfu w węgiel brunatny

2. Metamorfizm - przeobrażenie w węgiel kamienny

• Metamorfizm kontaktowy - wpływ wysokiej temperatury

• Metamorfizm wywołany wysokim ciśnieniem warstw nadkładkowych

• Dynamometamorfizm - wywołany oddziaływaniem czynników tektonicznych

Wymień i scharakteryzuj podstawowe typy węgla pod względem zawartości części lotnych i zastosowania w gospodarce narodowej.

Klasyfikacja według Normy Polskiej przedstawia się następująco:

• Węgiel płomienny (wyróżnik 31), który charakteryzuje się dużą zawartością części lotnych (powyżej 28%), brakiem lub słabą zdolnością spiekania. Ten typ węgla wykorzystywany jest do celów energetycznych dla wszystkich typów palenisk rusztowych i pyłowych, a także jako węgiel do czadnic;

• Węgiel gazowo - płomienny (wyróżnik 32) o zawartości części lotnych powyżej 28%, charakteryzuje się średnią zdolnością spiekania. Znajduje zastosowanie w celach energetycznych dla wszystkich typów palenisk;

• Węgiel gazowy (wyróżnik 33), charakteryzuje się znaczną spiekalnością, a zawartość części lotnych to powyżej 28%. Węgiel gazowy wykorzystywany jest do celów energetycznych dla palenisk rusztowych i dla wszystkich typów palenisk pyłowych, jako węgiel do pieców przemysłowych o szczególnych wymaganiach, używany może być również w gazowni i na mieszanki do produkcji koksu w koksowniach;

• Węgiel gazowo - koksowy (wyróżnik 34) wykorzystywany jest do produkcji koksu w koksowniach dla gazowni i dla gazokoksowni. Jego zawartość części lotnych podobnie jak węgli 31-33 wynosi powyżej 28%;

• Węgiel orto - koksowy (wyróżnik 35) jest typowym węglem koksowym o średniej zawartości części lotnych (od 20-31%) oraz dobrej spiekalności. Węgiel orto - koksowy znajduje swe zastosowanie w produkcji koksu w koksowniach;

• Węgiel meta - koksowy (wyróżnik 36), jako węgiel o zawartości części lotnych w przedziale 14 do 28% i dobrej spiekalności, wykorzystywany jest podobnie jak węgiel orto - koksowy do produkcji koksu w koksowniach;

• Węgiel semi - koksowy (wyróżnik 37), którego charakteryzuje mała zawartość części lotnych (od 14 do 28%) oraz słaba spiekalność, jest surowcem wykorzystywanym w produkcji koksu i jako węgiel energetyczny dla palenisk specjalnych oraz do produkcji paliwa bezdymnego;

• Węgiel chudy (wyróżnik 38) jest typem węgla o małej zawartości części lotnych (od 14 do 28%), słabej lub nie występującej spiekalności. Znajduje zastosowanie jako mieszanki do produkcji koksu w koksowniach oraz podobnie jak węgiel semi - koksowy jest wykorzystywany do celów energetycznych dla palenisk specjalnych oraz do produkcji paliwa bezdymnego;

• Węgiel antracytowy (wyróżnik 41) jest węglem charakteryzującym się bardzo małą zawartością części lotnych (powyżej 10 do 14%) oraz brakiem zdolności spiekania. Wykorzystywany jest na mieszanki do produkcji koksu w koksowniach, do celów energetycznych dla palenisk specjalnych oraz do produkcji paliwa bezdymnego;

• Antracyt (wyróżnik 42), o bardzo małej zawartości części lotnych (od 3 do 10%) oraz charakteryzujący się zupełnym brakiem spiekania, znajduje swoje zastosowanie do celów energetycznych, do palenisk specjalnych.

• Meta - antracyt (wyróżnik 43) jest scharakteryzowany jako węgiel o jeszcze mniejszej zawartości części lotnych (do 3%) i zupełnym braku spiekania [3,4].

Przedstaw podział pokładów węgla kamiennego ze względu na nachylenie, ze względu na miąższość

• Ze względu na nachylenie

0^o - 5^o poziome lub prawie poziome

5 ^o - 30 ^o słabo nachylone

30 ^o - 45 ^o silnie nachylone

45 ^o - 90 ^o strome

• Ze względu na miąższość (grubość)

1,5 m cienkie

1,5 - 3,5 średnie

<3,5 grube

Przedstaw stratygraficzny podział pokładów węgla dla Górnośląskiego Zagłębia Węglowego

Największe złoża węgli kamiennych znajdują się w niecce górnośląskiej, czyli Górnośląskim Zagłębiu Węglowym, które równocześnie jest jednym z większych w Europie. Niecka ma kształt trójkąta o powierzchni 7500km², z tego w granicach Polski leży 5800km², a po stronie czeskiej 1700km² (Zagłębie Karwińsko - Ostrawskie).

Pokłady węgla kamiennego występują na różnych głębokościach, gdyż wskutek ruchów górotwórczych osady karbońskie zostały sfałdowane i poprzecinane licznymi uskokami. W Górnośląskim Zagłębiu Węglowym rozróżnianie są trzy rejony:

• północny, gdzie karbon występuje na powierzchni lub jest przykryty niedużym nakładem o grubości 200m;

• środkowym, gdzie grubość nakładu wynosi 600m;

• południowym, gdzie karbon znajduje się pod pasmem Karpat.

W utworach górno karbońskich występuje od 400 do 500 pokładów węgla, z których około 220 - 260 ma wartość przemysłową, czyli odpowiednią grubość, jakość i warunki zalegania. Obecnie eksploatowane są pokłady z głębokości od kilkuset do ponad 1000 metrów.

Jakość węgla w tym regionie jest dosyć zróżnicowana, występują głównie węgle nisko- i średniouwęglone.

Węgle niskouwęglone charakteryzują się niską zawartością popiołu i siarki, dużą wartością opałową, dobrym przebiegiem procesu spalania, dobrą wytrzymałością mechaniczną, nie wykazują samozapłonu. Węgle średniouwęglone opisywane są głównie w oparciu o zdolność spiekania.

Najlepszy jakościowo węgiel znajduje się w zachodniej części Zagłębia Górnośląskiego, pomiędzy Zabrzem a Gliwicami i Rybnikiem. Średnia wartość opałowa tych węgli wynosi 26000kJ/kg.

Korzystne cechy Górnośląskiego Zagłębia Węglowego to między innymi wielkie zasoby węgla, duża liczba pokładów znacznej grubości, zaleganie w większości przypadków w poziomie lub o słabym nachyleniu. Jako mniej korzystne dla eksploatacji węgla wymienia się: niecentralne położenie geograficzne zagłębia, brak węgli wysokouwęglonych [3-7].

---