Structurally altered hard coal in the areas of tectonic disturbances – an initial attempt at classification

• Autorzy: Godyń K.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2016-0047

Warianty tytułu

PL

Struktury odmienione węgla kamiennego w strefach zaburzeń tektonicznych – wstępna propozycja klasyfikacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

As regards the exploitation of hard coal seams, the near-fault zones and faults themselves are considered to be particularly dangerous areas, which is due to a high probability of the occurrence of gasogeodynamic phenomena. Tectonic dislocations running across a seam have a destructive impact on coal. Degradation of the coal structure, particularly visible in the microscale, is reflected in the coal’s strength or gas properties. Such “structurally altered” coal is characterized by the presence of numerous fracturings, crushed areas, or dislocations of some of its fragments, and sometimes even the total destruction of the original structure. The present paper provides a detailed analysis and description of near-fault coal obtained from selected seams of the Upper Silesian Coal Basin, completed due to the application of optical methods. Both the type and the degree of changes in the structure of such coal were identified. On this basis, the author attempted to systematize the nomenclature used in relation to selected Upper Silesian hard coal seams, which, in turn, resulted in a proposed classification of the “altered structures” of the near-fault coal.

PL

Podczas eksploatacji węgla kamiennego, za szczególnie niebezpieczne obszary, ze względu na możliwość wystąpienia zjawisk gazo-geodynamicznych, uważa się strefy przyuskokowe i same uskoki. Przebiegające przez pokład dyslokacje tektoniczne wpływają destrukcyjnie na węgiel. Degradacja struktury węgla dostrzegalna, szczególnie w skali mikro, ma odzwierciedlenie w jego cechach wytrzymałościowych czy też gazowych. Taki, „odmieniony strukturalnie” węgiel, charakteryzuje się występowaniem licznych spękań, skruszeń, czy przemieszczeń poszczególnych fragmentów, a niekiedy i całkowitym zniszczeniem pierwotnej struktury. W pracy, posługując się metodami optycznymi, dokonano szczegółowych obserwacji i opisu węgla przyuskokowego pobranego z wybranych pokładów Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Zidentyfikowano rodzaj i intensywność zmian w strukturze takiego węgla. Na tej podstawie podjęto próbę usystematyzowania stosowanego nazewnictwa w odniesieniu do wybranych górnośląskich pokładów węgla kamiennego, co w konsekwencji zaowocowało zaproponowaniem klasyfikacji „struktur odmienionych” tego przyuskokowego węgla.

Słowa kluczowe

EN

hard coal; faults; coal structures; mylonite

PL

węgiel kamienny; uskoki; struktury węgla; kataklaza; mylonit

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 61, no. 3
• Strony: 677--694
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Godyń K.

• Strata Mechanics Research of the Polish Academy of Sciences, ul. Reymonta 27, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Barker-Read G.R., 1980. The geology and related aspects of coal and gas outbursts in the Gwendraeth valley. MSc Thesis. Univ. Wales, Cardiff.
• [2] Bodziony J., Kraj W., Ratajczak T., 1990. Zastosowanie stereologii w badaniach struktury węgli dolnośląskich. [W:] Górotwór jako ośrodek wielofazowy – wyrzuty skalno-gazowe, red. J. Litwiniszyn, Wyd. AGH Kraków.
• [3] Bodziony J., Lama R.D., 1996. Sudden outburst of gas and coal in underground coal mines. Publisher Lama & Associates, 130 Brokers Road, Mt. Pleasant, NSW 2519, Australia.
• [4] Bukowska M., Gawryś J., 2010. Własności fizyczne węgli GZW w aspekcie wyrzutów gazów i skał. Górnictwo i Geoinżynieria, Rok 34, Zeszyt 2.
• [5] Cao Y., Mitchell G.D., Davis A., Wang D., 2000. Deformation metamorphism of bituminous and anthracite coals from China. International Journal of Coal Geology, 43, 227-242.
• [6] Cao Y., Davis A., Liu R., Liu X., Zhang Y., 2003. The influence of tectonic deformation on some geochemical properties of coals – a possible indicator of outburst potential. International Journal of Coal Geology, 53, 69-79).
• [7] Cao Y., He D., Gluck D., 2001. Coal and gas outbursts in footwalls of reverse faults. International Journal of Coal Geology, 48, 47-63.
• [8] Ćmiel S.R. 2002. Selected parameters of coal quality in fault zones of the Upper Silesian Coal Basin (Poland). [In:] Proceedings of the IV European Coal Conference. Eds: Jureczka J., Podemski M. Polish Geological Institute Special Papers, 7, 51-62.
• [9] Ćmiel S.R., Jura D., Misz M., 2006. Petrografia i jakość węgla oraz metan pokładu 404/4-405/1 przy uskokach w KWK „Pniówek” (GZW). [W:] Documenta Geonika, 6. Czesko-Polska konf. „Geologia Zagłębia Górnośląskiego”, 33-41. przy uskokach w KWK „Pniówek” (GZW).
• [10] Dadlez R., Jaroszewski W., 1994. Tektonika. Wyd. PWN, 1994.
• [11] Dumpleton S., 1990. Outbursts in the South Wales coalfield: their occurrence in three dimensions and a method for identifying potential outburst zones. The Mining Engineer, p. 322-329.
• [12] Dutka B., Wierzbicki M., 2008. Górnictwo i Geoinżynieria, Rok 32, Zeszyt 1, 2008.
• [13] Frodsham K., Gayer R.A., 1998. The impact of tectonic deformation upon coal seams in the South Wales coalfield. UK International Journal of Coal Geology, 38, 1999, 297-332.
• [14] Gabzdyl W., 1987. Petrografia węgla. Skrypty Uczelniane Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1987.
• [15] Gentzis T., 2006. Economic coalbed methane production in the Canadian Foothills: Solving the puzzle. International Journal of Coal Geology, 65, 79-92.
• [16] Godyń K., 2011. Advancement of structural changes of near-fault coals as a parameter useful in predicting the possibility of gas-geodynamic phenomena. Dokumenta Geonica, 8 czesko-polska konferencja „Geologia Zagłębi Węglonośnych” 2001/1. 8 Ustav Geonoky AV CR, v.v.I. Ostrava 2011.
• [17] Godyń K., 2012. Wpływ nieciągłości tektonicznych na strukturę wewnętrzną węgla kamiennego pochodzącego z wybranych pokładów KWK Pniówek, Borynia-Zofiówka i Brzeszcze Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 448, 215-228.
• [18] Godyń K., 2013. Charakterystyka węgla kamiennego występującego w strefach przyuskokowych. Przegląd Górniczy, T. 69, nr 4.
• [19] Goszcz A., Kuś R., 1987. Obserwacje spękań i innych struktur tektonicznych w pokładach węgla zagrożonych wstrząsami górotworu. X Szkoła Mechaniki Górotworu nt.: Zjawiska dynamiczne w górotworze, PAN, Kraków.
• [20] Guo H., Xue S., Reece D., Yarlagadda S., Identify and Collate Leading Safety Technologies: http://www.mirmgate.com/
• [21] Instrukcja dotycząca bezpiecznego wydobycia węgla…, 1989. Инструкция По Безопасному Ведению Горных Работ На Пластах, Опасных По Безапным Быброcам Угля, Породы И Газа. Moskwa 1989.
• [22] Jakubów A., Tor A., Wierzbicki M., 2006. Własności strukturalne węgla w rejonie wyrzutu węgla i gazu w chodniku transportowym D-6 pokład 409/4 KWK „Zofiówka”. Konf. Nauk.-Tech. „Górnicze Zagrożenia Naturalne”.
• [23] Jiang B., Ju Y., Quin Y., 2004. Textures of tectonic coals and their porosity. Mining and Science technology. Taylor&Group, London, 317-320.
• [24] Ju Y., Jiang B., Hou Q. & Wang G., 2005. Relationship between nano-scale deformation of coal structure and metamorphic-deformed environments. Chinese Science Bulletin, Vol. 50, No. 16, 1784-1795.
• [25] Ju Y., Li X., 2009. New research progress on the ultrastructure of tectonically deformed coals. Progress in Natural Science, 19, 1455-1466.
• [26] Jüntgen H., Grüneklee P., Teichmüller M., Zündorf D., 1969. Eigenschaften tektonisch gestörter Steinkohlen. T. I. und T. II. Brennstoff-Chemie, 1969, février, no 2, p. 40/45 et 1969, octobre, no 10, p. 304/309.
• [27] Komorek J., Morga R., Pozzi M., 1998. Anizotropia optyczna węgla na tle struktur tektonicznych GZW, Karbo, nr 1-2.
• [28] Komorek J., Morga R., Pozzi M., 1995. Optical anisotropy of vitrinite in coal seams from the fold area in the Upper Silesian Coal Basin (Poland). Abstracts o f the XIII Int. Congress on Carboniferous-Permian, Kraków, p. 78.
• [29] Kruszewska K., Dybova-Jachowicz S., 1997. Zarys petrologii węgla, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego. Katowice.
• [30] Li H., Ogawa Y., Shimada S., 2003. Mechanism of methane flow through sheared coals and its role on methane recovery. Fuel, 82, 1271-1279.
• [31] Liu D., Yao Y., Tang D., Tang S., Che Y., Huang W., 2009. Coal reservoir characteristics and coalbed methane resource assessment in Huainan and Huaibei coalfields. Southern North China International Journal of Coal Geology, 79, 97-112.
• [32] MacDonald P., 1980. A study of the physical parameters associated with the outburst-prone anthracites of West Wales. MSc Thesis. Univ. Wales, Cardiff.
• [33] Manecki A., Muszyński M. (red.)., 2008. Przewodnik do petrografii. Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków.
• [34] Ming L., Bo J., Shoufa L., Jilin W., Mingjun J., Zhenghui Q., 2011. Tectonically deformed coal types and pore structures in Puhe and Shanchahe coal mines in western Guizhou. Mining Science and Technology (China), 21, 353-357.
• [35] Młynarczuk M., Wierzbicki M., 2009. Stereological and profilometry methods in detection of structural deformations in coal samples collected from the rock and outburst zone in the “Zofiówka” colliery. Arch. Min. Sci., Vol. 54, No 2, p. 189-201.
• [36] Patyńska R., Kidybiński A., 2008. Modelowanie zjawisk gazogeodynamicznych w pokładach jednorodnych i z uskokiem. Górnictwo i Geoinżynieria, Rok 32, Zeszyt 1.
• [37] PN-ISO 7404-3: 2001. Metody analizy petrograficznej węgla kamiennego (bitumicznego) i antracytu – Metoda oznaczania składu grup macerałów.
• [38] Pozzi M., 1996. Anizotopia optyczna węgla w pokładach obszaru Jastrzębia jako przejaw naprężeń tektonicznych. Zeszyty Naukowe Pol. Śląskiej, Górnictwo, z. 229.
• [39] Rakowski Z., Kraussová J., Beneš K., 1977. Studium změn textury a struktury uhlí ve slojích náchylných k průtržím uhlí a plynů v dolech Paskov a Staříč v OKR. Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské v Ostravě, řada hornickogeologická, roč. 23, č. 1, p. 1-29.
• [40] Ryka W., Maliszewska A., 1991. Słownik Petrograficzny. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa.
• [41] Shepherd J., Rixon L.K., Creasey J.W., 1980. Analysis and prediction of geological structures associated with outbursts at Collinsville, Queensland. The Occurrence, Prediction and Control of Outbursts in Coal Mines Symposium, Australian Institute of Mining and Metallurgy, Parkville, Victoria, Australia, 159-171.
• [42] Skoczylas N., 2012. Laboratory study of the phenomenon of methane and coal outburst. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 55, 102-107.
• [43] Skoczylas N., Dutka B., Sobczyk J., 2014. Mechanical and gaseous properties of coal briquettes in terms of outburst risk. Fuel, 134, 45-52.
• [44] Su X., Feng Y., Chen J., Pan J., 2001. The characteristics and origins of cleat in coal from Western North China. Int. J. Coal Geol., Vol. 47, p. 51-62.
• [45] Wierzbicki M., 2013. Changes in the sorption/diffusion kinetics of a coal-methane system caused by different temperatures and pressures. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, Tom 29, Zeszyt 4.
• [46] Yan-Bin Y., Dameng L., 2009. Microscopic characteristics of microfractures in coals: An investigation into permeability of coal. Procedia Earth and Planetary Science, 1, 903-910.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę