Kohlepetrographie & Brennstoffchemie
Beitrag zum Projekt:
In China verbrennen durch spontane Entzündung jährlich über 100 Millionen Tonnen Kohle. In einem deutsch-chinesischen Verbundvorhaben des BMBF unter Federführung des DLR werden in einem multidisziplinären Team von Institutionen aus Forschung und Wirtschaft in drei ausgewählten Testgebieten in den nördlichen Helanbergen alle Aspekte der Entstehung, Detektion und Verbreitung, der physikalisch-chemischen Prozesse sowie der Folgeerscheinungen dieser Kohlefeuer erforscht.
Probenahmepunkte, Brandzone 8, Süd
Quelle: BGR
Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung von Methoden zur besseren Überwachung der Brände, ihrer Eindämmung und Löschung sowie zur Verhinderung weiterer Ausbrüche.
In zwei Teilprojekten werden von der BGR die chemischen und petrographischen Eigenschaften von ausgewählten Kohlenproben in den drei unterschiedlichen von Bränden betroffenen Testgebieten Wuda, Gulaben und Ruijigou untersucht.
Während der Sommer-Kampagne 2004 und 2005 gemeinsam mit der Deutsche Montan Technologie GmbH (DMT) wurden insgesamt rund 150 Schlitzproben, darunter vorwiegend Kohleproben aus den anstehenden Kohleflözen in den jeweiligen Brandzonen der drei ausgewählten Testgebiete entnommen. Eine Probenvorbereitung für die Inkohlungsgradbestimmung durch Reflexionsmessungen an Vitriniten erforderte eine in dr BGR schonend durchgeführte Aufbereitung der Probe auf eine Korngröße < 1 mm der zerkleinerten Fraktion.
Vitrinitreflexion im südlichen Teil der Brandzone 8, Wuda Testgebiet
Quelle: BGR
Anschließend wurden von Wendt Scientific Preparation Labor, Lehrte aus den während der Sommer-Kampagne 2004 40 entnommenen Kohleproben Hochglanz polierte Körnerschliffe (Anschliffe) hergestellt. Diese wurden dann mittels eines Auflichtfluoreszenzmikroskops auf die Reflexionsvermögen eines Vitrinits und die Maceralgruppenanalyse (Zusammensetzung der Kohle) von Reinhardt Geological Consulting International Büro, Hannover untersucht. Alle erzielten Ergebnisse der mikropetrographischen Untersuchung wurden abschließend im kohlenpetrographischen Labor der BGR verifiziert und um die brand- und oxidationsrelevanten Erscheinungen und Merkmale der Kohlen sowie der besonderen mikro-petrographischen Besonderheiten weitgehend ergänzt.
Zusammenfassend lassen sich in allen untersuchten Körnerschliffen nur vereinzelt fluoreszierende Macerale der Liptinitgruppe feststellen. Die permokarbonischen Kohlen aus dem Wuda Testgebiet sind mit Vitrinitreflexion von 0.91 bis zu 1.01 % Rr insgesamt niedrig inkohlt. In der Brandzone 8 steigt der vorwiegend auf Temperaturanstieg angewiesener Inkohlungsgrad von 0,91 % Rr bis auf 1.01 % und ist mit dem Anstieg der hoch reflektierenden Macerale der Inertinit Gruppe (oxydiertes Zellgewebe) vergleichbar.
Schrumpfungsrisse in den Maceralen der Vitrinitgruppe
Quelle: BGR
Bezüglich der mikropetrographischen Merkmale weisen die permokarbonischen Kohlen immer wieder auf thermische Beanspruchung hin, insbesondere durch das Vorhandensein von Schrumpfungsrissen, „Aufschmelzungsporen“ und in einzelnen Fällen durch eine in situ beginnende Koksbildung. Die jurassischen Kohlen aus den übrigen Testgebieten sind deutlich höher inkohlt, meist 1,6-2,2 % Rr. Sie lassen auf eine erheblichere thermische und tektonische Beeinflussung mit „Aufschmelzungsporen“, Koksbildung und Mylonitisierung schließen.
