Выветривание углей

Процесс окисления ископаемых углей, протекающий главным образом под воздействием кислорода атмосферы, кислорода, содержащегося в водах, циркулирующих в пластах углей, и климатических условий. Существенное влияние оказывают одновременно происходящие процессы окисления минеральных компонентов угля.

Различают физическое и химическое выветривание углей, происходящие в приповерхностной зоне одновременно.
Физическое выветривание — разрыхление угля, утрата им блеска, а в конечном результате образование рыхлой порошкообразной массы, называемой угольной сажей. Этот процесс сопровождается уменьшением мощности угольного пласта в зоне выветривания, иногда до полного выклинивания, и частичным выносом минеральных компонентов (см. Меловка).
Химическое выветривание проявляется в изменении химического состава: уменьшается содержание углерода и водорода, резко возрастает содержание гуминовых кислот в бурых углях и кислорода в органической массе; увеличивается влажность и зольность; понижается теплота сгорания. В каменных углях появляются вторичные гуминовые кислоты и ухудшается их коксуемость. Сапропелиты по отношению к выветриванию более устойчивы, чем гумусовые угли.

Глубина зоны выветривания (окисления) зависит от условий залегания пластов, угля, рельефа, интенсивности процессов эрозии, глубины залегания зеркала грунтовых вод, их химического состава, а также состава минеральных компонентов и климата. Обычная глубина от поверхности по вертикали — 20–50 м, а иногда 100 м и больше.

Наиболее распространены следующие эпигенетические минералы, образующиеся в процессе окисления: гипс, ярозит, барит, кальцит, железисто-алюминиевые квасцы и вторичные сульфиды. Они наблюдаются обычно в трещинах кливажа и реже — по наслоению. Иногда в зоне окисления отмечается выщелачивание ряда элементов, миграция их по падению пласта и образование зон вторичного обогащения (цементации).

По времени проявления процессов окисления различают:

Современное выветривание — происходит в случае выхода угольных пластов непосредственно на поверхность или под четвертичные отложения.
Древнее выветривание — при несогласном перекрытии дислоцированной угленосной толщи более молодыми осадками. Интенсивность последнего зависит главным образом от продолжительности континентального перерыва. Древнее выветривание имеет большое практическое значение для миграции и осаждения ряда элементов, если оно проявляется только в угле верхней части пласта при аэрации и перекрытии угля песчаниковой кровлей, а также вследствие движения по ней кислородных вод.

Выветривание углей происходит также и в зоне вечной мерзлоты (Григорьева, Караваев, 1965). В этом случае характерно присутствие в водном экстракте из выветрелых мерзлотных углей уксусной, изовалериановой, фумаровой, щавелевой и других кислот.

Н. В. Волков