Stratul de carbune

Stratul de carbune

Stratul de carbune reprezinta o acumulare de masa carbunoasa dezvoltata pe o arie considerabila si delimitata de rocile adiacente prin planuri de stratificatie, mai mult sau mai putin paralele, denumite culcus, la partea inferioara si acoperis, la partea superioara.

1. Geneza si structura stratului

Cea mai mare parte a stratelor de carbune s-au format ca urmare a acumularii MVP intr-o MCG, astfel incat structura stratelor reflecta evolutia MCG si depinde de o serie de factori, mai importanti fiind: tipul de mlastina (eutrofa, oligotrofa), domeniul de sedimentare in care aceasta mlastina a fost instalata (continental -limnic sau de tranzitie-paralic) si sistemul depozitional care a generat-o (fluviatil, fluviatil-deltaic, lacustru-deltaic, lagunar).

Stratul simplu (fig.12) a fost rezultatul transformarii unei acumulari neintrerupte de MVP, in timp ce stratul compus din mai multe bancuri de carbuni (fig.11) separate intre ele prin intercalatii subtiri, predominant pelitice, cu grosimi de cativa centimetri pana la 30 cm), s-a format intr-o turbarie in care acumularea a fost intrerupta temporar, o data sau de mai multe ori, de inundatii cu caracter catastrofal pentru evolutia vegetatiei in mlastina generatoare.

Fig. 11- Stratul de carbune simplu (stanga) si stratul de carbune compus din trei bancuri separteintre ele prin intercalatii de steril (a = acoperisul stratului, b1, 2, 3 = bancuri de carbune ; c = culcusul stratului; i = intercalatii sterile

2. Parametrii gitologici principali ai stratului de carbune

Un parametru de mare importanta pentru volumul de rezerve ce il contine un strat de carbune este extinderea areala a acestuia, un parametru foarte variabil ce poate avea valori de la mii de metri patrati si pana la zeci si chiar sute de Km². Extinderea areala a stratului a depins in primul rand de pozitia structurala, apoi de domeniul de sedimentare si de sistemul depozitional in care s-a instalat MCG, aceasta fiind, in general, mai redusa in sistemele depozitionale fluviatile, deltaice si lacustre si mai mare in cazul mlastinilor paralice si interdeltaice de tarm.

Un alt parametru gitologic important, grosimea stratului de carbune reprezinta distanta minima dintre culcusul si acoperisul stratului si constituie un element esential pentru stabilirea valorii economice a unui zacamant. Din punct de vedere al grosimilor, stratele de carbuni se pot clasifica astfel:

- strate foarte subtiri, sub 0,5 m

- strate subtiri, 0,5 -1,3 m

- strate cu grosime medie, 1,3 -3,5 m

- strate groase 3,5 -10 m

- strate foarte groase, peste 10 m.

In linii generale, stratele cu grosimi mari si foarte mari au areale restranse, comparativ cu cele care au grosimi medii si mici.

In Europa, stratele de carbuni pot ajunge pana la grosimi de 30 m. Stratele de huila au grosimi de 2 - 5 m destul de des, dar exista si strate de antracit, asa cum este cel cunoscut ca 'Mammoth" din SUA, care are 34 m grosime. Dupa Dorockhin et al. (1967) exista si strate foarte groase in CSI, China si in alte tari unde grosimea maxima a stratelor de carbuni, ce-i drept foarte rar, poate fi cuprinsa intre 100 si 200 m.

Ca si in cazul extinderii areale, grosimea stratelor de carbuni a depins de durata existentei turbariei originare, durata controlata de sistemul depozitional in care a fost instalata MCG, dar mai ales de pastrarea egalitatii intre viteza de scufundare (subsidenta) a mlastinii si rata acumularii materialului vegetal, aceasta din urma fiind controlata de factori climatici (umiditate si temperatura). De exemplu, in prezent, rata acumularii turbelor in turbariile paralice din insula Kalimantan situata pe Ecuator, este de 4,2 mm/an, iar in turbariile de la Borsec (Romania), in zona temperata, aceasta rata este de numai 1 mm/an.

Un alt factor de control al grosimii stratului de carbune il constituie presiunea litostatica determinata de cresterea adancimii de ingropare, care duce la compactarea carbunilor, reducerea volumului porilor, eliminarea treptata a apei si, evident , reducerea volumului si implicit a grosimii carbunilor.

Grosimea initiala a turbei poate fi calculata prin mai multe metode. Coeficientul de tasare este rezultatul dintre grosimea initiala a turbei (Git) si grosimea actuala a stratului de carbune (Gc). Calculul acestui coefiecient de tasare se poate face prin mai multe metode:

- compararea grosimii stratului cu 'grosimea' (diametrul) concretiunilor dolomitice cuprinse in unele strate de carbuni (vezi Preda et al., 1993 si Petrescu et al., 1986);

- raportul intre grosimea actuala a trunchiurilor turtite in masa carbunilor inferiori (carbuni bruni lemnosi), la numitor si diametrul reconstituit al acestora ( Ticleanu, 1992), la numarator.

In mod firesc, coeficientul de tasare este mai mare la carbunii de rang superior, decat la cei de rang inferior. Astfel, la huile acesta poate fi de 4/1 sau chiar 5/1, in timp ce, dupa Cristoph (1961), la carbunii bruni este de 2/1 pana la 3/1. Pentru carbunii din Oltenia coeficientul de tasare este de 3/1, dupa Preda (1979) si Pauliuc et Barus (1981), de 2/1, dupa Petrescu et al. (1986) si de 3,2/1, dupa Ticleanu (1992).

Din punct de vedere geologo-minier, la un strat de carbune se disting mai multe tipuri de grosimi:

- grosimea totala (Gt) masurata perpendicular pe fata stratului intre culcus si acoperis, incluzand intercalatiile sterile;

- grosimea utila (Gu) totalul grosimilor bancurilor de carbune (g1 + .. gn) = Gu;

- grosimea de exploatare (Ge) reprezentata prin grosimea ce poate fi exploatata, tinand seama de conditiile geologo-miniere si economice acesta cuprinde si sterilul care se extrage odata cu bacurile de carbune;

- grosimea utila de exploatare (Gue) rezulta prin insumarea grosimilor bancurilor de carbuni ce pot fi exploatate;

- grosimea minima de exploatabilitate constituie limita inferioara sub care un strat de carbune nu mai poate fi exportat in conditii de rentabilitate economica.

3. Morfologia stratului de carbune

Aspectul morfologic al stratului de carbune se pune in evidenta prin sectiuni longitudinale si transversale si are in vedere modificarile survenite in grosimea si structura stratului. In carierele mari de carbune stratele sunt deschise direct in fronturile de lucru, astfel ca aspectul lor morfologic poate fi urmarit intr-un plan pe distante ce pot ajunge la 1-2 Km. Daca urmarirea se face si pe masura ce frontul avanseaza, atunci se poate obtine o imagine spatiala a dezvoltarii stratului de carbune.

Dupa Volkov (1985), din punct de vedere morfologic stratele pot fi: compacte, cu profil saturat in masa carbunoasa; necompacte, cu intercalatii sterile si strate despletite (dezmembrate) cu masa carbunoasa divizata lateral in bancuri care se efileaza.

Dupa Ivanov (1985) tipurile morfologice sunt cele din (fig.12) a- dezmembrare unitara in coada de cal; b. - dezmembrare transgresiva cu doua posibilitati (b1) strat principal la partea inferioara si ( b2) - strat principal la partea superioara. In fig. c este prezentata o dezmembrare regresiva a stratului cu doua posibilitati (c1) - stratul principal in baza, (c2) - stratul principal la partea superioara. Stratul dezmembrat strangulat este redat in fig. d, iar o dezmembrare rara, in 'Z' este cuprinsa in fig. e.

Un tip de dezmembrare destul de des intalnita este cea bilaterala (fig. f) care are mai multe tipuri: dezmembrare bilaterala cu brate fasciculate in extindere (fig. g), in restrangere (fig.h), si dezmembrare bilaterala cu fascicole avand caracter brachisinclinal (fig.i)

Fig.12 - Dezmembrarea stratelor dupa Ivanov. a - coada de cal

b₁ -transgresiv cu stratul principal jos, b₂ - transgresiv

cu stratul principal sus, c₁- regresiv cu stratul principal jos,

c₂ - regresiv cu stratul principal sus, d - strangulat. e- in

forma literei Z, f - dezmembrat bilateral egal, g - dezmembrat

bilteral in extindere, h - dezmembrat bilateral in restrangere si in

brachisinclinal

4. Parametrii calitativi ai stratelor de carbuni

Principalii parametri calitativi ai stratelor de carbuni sunt: puterea calorifica (Q) umiditatea (Wt) si continutul in cenusa (A). in functie de utilizarea preconizata a se da carbunilor dintr-un strat, mai conteaza continutul in volatile (V), S, P, produse radioactive etc.

Parametrii calitativi se determina pe probe medii pe strat. Datele rezultate sunt utilizate pentru construirea hartilor de contur (harti cu izolinii) pentru diversi parametri: putere calorifica, cenusa, continut in volatile etc. Aceste harti, pe langa faptul ca insotesc documentatiile cu calcul de rezerve, reflecta multe din conditiile in care s-au format carbunii. De retinut ca in cazul in care in mersul izoliinilor pentru un parametru apar perturbatii evidente fata de mersul general al acestora (tendinta generala) trebuie verificata mai intai sinonimia stratelor si apoi cautate explicatii genetice pentru aceasta perturbare.

In contextul celor de mai sus, amintim ca hartile cu distributia cenusilor pentru principalele strate de carbuni din Oltenia ( Ticleanu et al.,1992) dovedesc instalarea MCG in faza finala a unor lacuri cu extindere bazinala, precum si prezenta unor paleorauri, ale caror fanuri aluviale se suprapun, in linii generale, actualelor cursuri de rauri (Motru, Jiu, Olt etc.).

5. Identificarea si corelarea stratelor de carbuni

In scopul cercetarii sistematice a unei succesiuni de depozite cu mai multe strate de carbuni, dar mai ales din ratiuni practice, legate de corelarea stratelor de la un profil geologic (foraj, lucrare miniera etc.) la altul, corelare indispensabila calculului de rezerve si adoptarii celor mai eficiente strategii de explorare si exploatare, imediat dupa descoperirea stratelor de carbuni este necesara identificarea lor prin atribuirea de nume ori numere si simboluri de recunoastere.

Numele stratelor de carbuni pot sa provina din nume si prenume de persoane (d.ex. Rozalia, Irina, Wagner, Coroban, toate denumiri de strate de carbuni din Bazinul Comanesti), porecle legate de proprietati ale stratelor (d.e. Paprica, pentru strtaul VIII de carbune din bazinul Petrosani, strat caracterizat prin continut ridicat in metan, din care cauza se pot produce usor explozii cu urmari catastrofale).

Numerotarea stratelor de carbuni se face, de regula, incepand de la stratele inferioare in sus, cu cifre arabe sau romane. Stratele mai pot fi identificate cu litere sau alte semne de recunoastere. In cazul in care un strat se dezmembreaza in doua bancuri, iar acestea la randul lor in alte doua bancuri mai mici se adauga numarului stratului indici numerici sau alfabetici pentru fiecare banc in parte, conservand indicativul stratului. De exemplu, stratul I din nordul Olteniei se divide spre este de Oltet, mai intai in doua bancuri I₁ si I₂, care la randul lor se divid in cate doua bancuri fiecare I_1a, I_1b si I_2a si I_2b.

Dupa identificare urmeaza corelarea stratelor de carbuni din diferite aflorimente, lucrari miniere si foraje. Corelarea presupune gasirea unor repere de diferite tipuri care sa fie cuprinse in stratele de carbune sau in rocile adiacente acestora. Reperele trebuie sa fie distincte, sa prezinte continuitate si sa se dezvolte pe o arie cat mai larga, de preferat pe intreaga suprafata a zacamintului de carbuni sau a bazinului carbogenerator.

In functie de pozitia in raport cu stratul de carbune se disting:

- repere cuprinse in interiorul stratului de carbune, reprezentate prin particularitati structurale, petrografice sau litologice si aspectul intercalatiilor sterile, constanta parametrului grosime si

- repere situate in afara stratului, in special in culcusul sau acoperisul acestuia si care pot fi constituite din particularitati litologice (strate de cinerite, calcare, roci divers colorate etc.) continut in fosile (lumasele, acumulari de resturi vegetale fosile, anumite asociatii fosile etc.).

O deosebita importanta pentru corelarea stratelor de carbuni din foraje o are si geofizica de sonda, reperele folosite in acest caz fiind legate de proprietatile carbunilor si a rocilor adiacente, proprietati reflectate in diagrafiile de sonda pentru diversi parametri: potentialul spontan, radioactivitate etc.