Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of environmental factors on physical and mechanical characteristics of the opoka-rocks

Pękala Agnieszka, Puch Filip

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 4

337--350

EN

This paper presents laboratory analyses of the influence of an acidic environment, salinity and temperature change are able to exert on the geomechanical properties of the opoka-rocks. This rock material, deriving from four sites in East-Central Poland, was found to be variously resistant to factors like the destructive action of water-soluble salts and the effects of an acidic environment, on account of the actually-diverse nature of the rocks in question. Ultimately, the work offered a basis for a distinction to be drawn between the light opoka-rocks present at the Annopol and Kazimierz Wielki sites, and the heavy opoka-rocks from Bochotnica and Krasnobród, in terms of both textural and physical-mechanical features. The heavy opoka-rocks from Krasnobród proved least resistant to an acidic environment, which left strength reduced significantly. This kind of rock also experiences both an increase in porosity and absorbability and a decrease in weight. Furthermore, the influence of an acidic environment on aesthetic features of the examined rocks was in all cases negative, salts formed a patina on surfaces that obscured original structural and textural features. None of the tested types of rock presented resistance to the crystallization pressure such salt is able to exert.

PL

W ramach przeprowadzonych badań nad opokami pochodzącymi z miejscowości: Kazimierz Dolny, Annopol, Bochotnica i Krasnystaw stwierdzono, że należą one do grupy skał przejściowych pomiędzy węglanowami a krzemionkowymi. W efekcie badań stwierdzono opoki lekkie oraz ciężkie, różniące się gęstością objętościową. W miejscowościach Annopol i Kazimierz Dolny rozpoznano opoki lekkie, natomiast w Bochotnicy i Krasnobrodzie, opoki ciężkie. Przedmiotowe skały charakteryzują się dużym współczynnikiem zmienności w badaniach wytrzymałościowych, dlatego zaleca się wykonywanie badań opok na większej liczbie próbek. Wysoka porowatość opok wpływa na ich dobre właściwości termoizolacyjne, jednak cecha ta oddziałuje na wzrost nasiąkliwości badanych skał. W wyniku oddziaływania wody radykalnie spada ich wytrzymałość na ściskanie. W opokach lekkich zanotowano trzykrotny spadek tego parametru od wartości pierwotnej. Wszystkie typy skał, wykazały brak odporności na krystalizację soli. Wykazano, ze obecność kryształów soli w porach i pustkach skalnych powodowała wzrost wytrzymałości na ściskanie. W przypadku opoki lekkiej z Kazimierza Dolnego zaobserwowano wzrost wytrzymałości o 8.9%, a opoki ciężkiej z Krasnobrodu o 28,9%. Sól krystalizująca w warstwach przypowierzchniowych ma właściwości higroskopijne, co wpłynęło na zwiększenie nasiąkliwości powierzchniowej. Zaobserwowano, że w pewnych przypadkach, kiedy pory kamienia mają duże rozmiary lub gdy roztwór soli nie wypełnił ich w dostatecznym stopniu, krystalizacja soli nie powoduje wzrostu ciśnienia, w wyniku czego nie dochodzi do obniżenia wytrzymałości. Badania oddziaływania kwaśnych roztworów na opoki, wykazały wpływ na redukcję wytrzymałości. Największy spadek wytrzymałości na ściskanie wykazała ciężka opoka z Karsnobrodu. Wynikało to z największej zawartości węglanu wapnia wchodzącego w reakcję z kwasami. Ponadto, rozpuszczanie się składników skały w kwaśnym roztworze zwiększa jej porowatość, co skutkuje zwiększeniem nasiąkliwości. W wyniku reakcji węglanu wapnia z kwasem na powierzchni kamienia, tworzą się sole o właściwościach higroskopijnych, które mogą znacznie zwiększyć powierzchniową absorpcję wody. Na skutek zanurzania w kwasie i rozpuszczania się składników skały, zaobserwowano utratę ich masy. Największy spadek wynoszący 4,1% wykazała ciężka opoka z Krasnobrodu. Oddziaływanie kwaśnego środowiska powoduje pogorszenie ich walorów estetycznych. Sole krystalizujące na ich powierzchniach tworzą warstwę patyny, która zaciera pierwotne cechy strukturalno-teksturalne opok.

2

The influence of siliceous mineral phases on the mechanical properties of transitional rocks in the Belchatow lignite deposit

Pękala A.

Archives of Civil Engineering

|

2015

|

Vol. 61, nr 4

47--58

EN

The transitional siliceous rocks from the Belchatow lignite deposit belong to the deposits with heterogeneous petrographic composition. The research allows us to identify among others, opoka-rocks and gaizes. The mineralogical-chemical analysis proves that the main ingredients of the studied rocks commonly used as building material are minerals of the SiO2 group. Laboratory tests show that the nature of siliceous mineral phases has several effects on the geomechanical parameters of the studied transitional rocks. They are a reduction in water content and rock porosity, which leads to the transition of opal type A to opal type crystobalit and trydymit and then to quartz or microquartz. Their density and strength parameters are increased.

PL

Przedmiotem prezentowanych badań mineralogiczno – geomechnicznych jest grupa skał przejściowych tj. opoki i gezy, odsłaniających się na kontakcie osadów neogeńskich z utworami podłoża mezozoicznego w złożu Bełchatów. Badania mineralogiczno – chemiczne dowiodły, że głównym składnikiem omawianych skał będących często materiałem budowlanym, są minerały z grupy SiO2. Badania laboratoryjne wykazały, że charakter krzemionkowych faz mineralnych wpływa niejednokrotnie na cechy geomechaniczne badanych utworów przejściowych. W efekcie przejścia opalu – A w opal crystobalitowo – trydymitowy a następnie w chalcedon czy kwarc dochodzi do zmniejszenia w skałach zawartości wody czy porowatości. Wzrasta zaś ich gęstość oraz parametry wytrzymałościowe.

3

The mineral character and geomechanical properties of the transitional rocks from the mesozoic – neogene contact zone in the Bełchatów lignite deposit

Pękala A.

Journal of Sustainable Mining

|

2014

|

Vol. 13, iss. 1

10--14

EN

Purpose Beginning more than 30 years ago, opencast lignite mining in the "Bełchatów" area is an important source of accompany-ing minerals. Lignite mining in the "Bełchatów" mine yields, on average, more than 35 million tonnes per annum and re-quires removing more than 110 million cubic meters of overburden. Therefore the mine outside of the main mineral ex-ploitation of lignite, leads to a large-scale economy of accompanying minerals. Part of the minerals are present in the overburden and are exposed on the slopes of the opencast mine; these minerals are selectively exploited in the event of the absence of recipients stored on anthropogenic deposits. The object of this mineralogical-geochemical study is a group of transitional rocks such as opoka-rocks, gaize and marls exposed when contact occurs between Neogene sediments and Mesozoic basement rocks in the "Bełchatów" lignite deposit. In the case of these rocks, during preliminary geological research carried out on the mine, doubt often appear as to their explicit petrographic character and hence their practical use. Advanced mineralogical methods allow mistakes in their identification to be avoided and a geomechanical study indi-cates possible direction of their practical use. Methods The heterogeneous petrographic character of the examined rocks required the use of a broad research spectrum. The fol-lowing microscopes were used in the framework of the mineralogical research: Polarizing Olimpus BX51 and electron (SEM) FEI Quanta 200FEG equipped with an X-ray spectrometer (EDX Genesis) and backscattered electron detector (BSE). In addition, observations were carried out using a cathodoluminescence apparatus, the Cambridge Image Tech-nolgy Ltd CCL 8200 mk3 model, and a polarizing microscope, type Nikon Optiphot 2. Determination of the phase compo-sition (qualitative and quantitative) was made using X-ray diffraction and utilizing the powder method of Debye-Sherrer. An X-ray diffractometer, a Philips PW 3020 X'PERT, was also used in the study. Analyses by Fourier transmission infra-red spectroscopy were performed using the production apparatus BIO-RAD, model FTS 165, equipped with a package of programs for the digital processing of results. The chemical composition was determined by atomic absorption spectrosco-py (AAS) using a spectrophotometer Philips PU 9100Xi Camera SX-100 and atomic emission spectroscopy with induc-tively coupled plasma (ICP AES) using spectrometer 40 PLASMA. The geomechanical properties were determined in accordance with the following standards: open and total porosity (PN-EN 1936:2001) compressive strength in air – dried state (PN-EN 1926:2001), bulk density and density (PN-EN 1936:2001), relative humidity (PN-EN 1925:2001); absorba-bility of stone material (PN-EN 13755:2002) and abrasion on the face of Boehme (PN-84/B-04111). Results Mineralogical-petrographic studies of the transitional rocks showed that the dominant component was SiO2 which was presented in the form of opal type A and CT, chalcedony, quartz and microquartz. In addition, it was found that the rocks studied had been covered by secondary mineralization processes. The observations carried out showed that these rocks underwent primary silicification and decalcination processes, which contributed to the diverse petrographic nature of the rocks studied and secondarily experienced a change in their physico-mechanical properties. The silification process was the result of diagenetic processes taking place within the Neogene argillaceous rocks occurring when a sub-coal series is situated in the immediate vicinity of the bedrock. There was a release of extruded silica-rich water from the clays during the mechanical compaction process. Some amounts of silica may also be derived from plagioclase dissolution and the transformation of terrigenous material, mainly grains of potassium feldspar. The precipitation of silica from porous solutions occurred most when coinciding with the presence of carbonic acid formed by the decomposition of organic substances of vegetable origin. Practical implications The studies carried out have a significant practical implication, as the transitional sediments from the "Bełchatów" lignite deposit can be used in the production of building materials. Originality/ value Against the background of a number of published papers on the rocks accompanying lignite seams there is a lack of the mineralogical-petrographic studies of the transitional sediments in the Mesozoic-Neogene contact zone in the "Bełchatów" lignite deposit taking into account the aspect of raw materials. This paper has been produced to fill the void in this area.

4

Charakterystyka mineralogiczno-geochemiczna skał przejściowych ze strefy kontaktu mezozoik-neogen w złożu węgla brunatnego "Bełchatów"

Pękala A.

Górnictwo i Geologia

|

2012

|

T. 7, z. 2

187-196

PL

Postępująca eksploatacja węgla brunatnego w złożu Bełchatów doprowadzała do odsłonięcia na kontakcie utworów neogeńskich ze skałami mezozoicznego podłoża skał o charakterze surowcowym. Przedmiotem prezentowanych badań jest grupa skał przejściowych tj. opoki, margle i gezy. W pracy przedstawiono charakterystykę mineralogiczno - geochemiczną tych skał.

EN

Progressive exploitation in the Bełchatów lignite deposit caused to exposure rocks having raw material character within mesozoic-neogen contact zone. Group of transitional rocks as opoka, marls and geiza is object of presented investigations. In work was presented mineralogical - geochemie characteristic study of this rocks.