Питтсбургский угольный пласт - Википедия - Pittsburgh coal seam

Протяженность угольного пласта Питтсбурга в Пенсильвании, Огайо и Западной Вирджинии, за исключением месторождения в Мэриленде. Обратите внимание на то, что юго-западная часть пласта имеет незначительное экономическое значение.

В Питтсбургский угольный пласт самый толстый и обширный каменный уголь кровать в Аппалачской котловине;[1] следовательно, это наиболее экономически важный угольный пласт на востоке Соединенные Штаты. Угольный пласт Верхнего Пенсильванского Питтсбурга группы Мононгахела обширен и непрерывен, простираясь более чем на 11 000 миль.2 через 53 округа. Он простирается от Округ Аллегани, Мэриленд к Белмонт Каунти, Огайо и из Округ Аллегейни, Пенсильвания к юго-западу Округ Патнэм, Западная Вирджиния.[2][3]

Этот угольный пласт назван в честь его обнажения высоко на северном склоне горы. Гора Вашингтон в Питтсбург, Пенсильвания,[4] и считается основой верха угольные меры из Плато Аллегейни,[5] теперь известна как Группа Мононгахела.[6] Первое упоминание об угольном пласте Питтсбурга, названном Г.Д. Роджерс из Первой геологической службы Пенсильвании,[7] был на карте 1751 года.[8]

Разрез питтсбургского шва под Долина Джорджес Крик Западного Мэриленда известен как Большая жила [9] Он изолирован от остальной части Питтсбургского шва Дикая гора (часть антиклинали Оленьего парка), Негритянская гора антиклиналь Лорел Хилл антиклиналь, а Chestnut Ridge антиклиналь. Между этими антиклиналями пласты, содержащие питтсбургский уголь, почти стерлись эрозией. Исключение составляет небольшой остаток в Округ Сомерсет, Пенсильвания, в берлинской синклайне между Негритянская гора и Дикая гора.[10]

Формирование

Питтсбургский уголь - один из многих добываемых угольных пластов, которые откладывались на Пенсильванский (поздно Каменноугольный ) и Пермский период (330–265 млн лет назад) в погружающемся прогибе, который был заполнен отложениями, вымытыми с древнего массива суши, расположенного к востоку.[11] Группа Мононгахела и другие северные и центральные Аппалачские отложения (рис. 1) пенсильванские отложения откладывались на растущей и прогрессирующей прибрежной равнине в пределах форландского бассейна, примыкающего к Аллеганской складчатости и надвиговому поясу.[12]

Угольный пласт в Питтсбурге образовался во время перерыва в активном обломочном отложениях, что привело к образованию огромного торфяного болота. Обширно мощным месторождениям торфа было суждено стать одним из самых ценных энергетических ресурсов в мире. Распределение некоторых отложений, особенно русловых песков, могло частично контролироваться глубокими раннекембрийскими разломами фундамента, которые реактивировались во время орогенеза Аллегани (Root and Hoskins, 1977; Root, 1995).

Значительные части глинистого слоя непосредственно под питтсбургским углем лежат на несоответствие, то есть старая эродированная поверхность.[13] По этой причине пласт Питтсбурга считается базальным пачкой группы Мононгахела. Подстилающая эрозионная поверхность считается вершиной группы Конемо, ранее известной как Нижняя пустошь, поскольку эта формация содержит мало угольных пластов.

Мононгахела состоит в основном из песчаника, известняка, доломита и угля.[14] и состоит из серии до десяти циклотемы. Во время каждого цикла земля была затоплена, что привело к накоплению морских отложений, таких как сланец, известняк и песчаник. Когда уровень моря упал, уголь образовался из остатков болот. Некоторые из угольных пластов в группе Мононгахела неустойчивы, иногда немного больше, чем черная полоса в скале, в то время как другие имеют коммерческое значение.[15]

Угольный пласт Питтсбурга обширен с боков. Обычно это происходит на юго-западе Пенсильвании на двух скамьях, причем нижняя скамья может быть более шести футов толщиной.[16] Толщина угольного пласта Pittsburgh Rider, который перекрывает нижний уступ, может составлять от 0 до 3 футов.

Эксплуатации

Выработанные участки пласта Питтсбург в Пенсильвании и Западной Вирджинии по состоянию на 1973 год.

В 1760 году капитан Томас Хатчинс посетил Форт Питт и сообщил, что на Угольном холме есть шахта, первоначальное название Гора Вашингтон через Река Мононгахела от форта. Уголь был добыт из проходов штольни в угольный пласт Питтсбурга на обнажении на склоне холма примерно в 200 футах над рекой. Уголь засыпали в траншеи, вырытые на склоне холма, выкатывали к берегу реки и на каноэ и лодках перевозили в военный гарнизон. Примерно в 1765 году в этой шахте вспыхнул пожар, который продолжал гореть годами, что привело к обрушению части склона холма. Права на добычу формально были куплены у руководителей Шесть Наций в 1768 году, и с этого момента уголь подпитывал взрывной рост промышленности в регионе Питтсбург.

К 1796 году угольные шахты простирались вдоль берега горы Вашингтон на 300 саженей (1800 футов) с центром через Мононгахела от Вуд-стрит.40 ° 25′55,74 ″ с.ш. 80 ° 0′24,08 ″ з.д. / 40.4321500 ° с.ш. 80.0066889 ° з.д. / 40.4321500; -80.0066889[17] К 1814 году в районе Питтсбурга было по крайней мере 40 угольных шахт, работавших с штольни в забое угольного пласта с использованием комната и столб методы.[18][19] К 1830 году город Питтсбург потреблял более 400 тонн битуминозного угля в день для домашнего использования и легкой промышленности.[20] В начале 19 века питтсбургский уголь стал основным источником топлива для города: ежедневно потреблялось около 250 000 бушелей (приблизительно 400 коротких тонн) угля для бытовых нужд и легкой промышленности.[21] Основная причина перехода с древесины на уголь была связана с экономикой. В 1809 году дровяной шнур стоил 2 доллара, а бушель угля стоил 0,06 доллара с доставкой. Угля было в изобилии, и рабочие, работавшие на шахтах в пределах мили от Питтсбурга, зарабатывали около 1,60 доллара в неделю и могли производить до 100 бушелей угля в день.[22]

Питтсбургский пласт был основным пластом добычи угля в Америке в конце девятнадцатого и начале двадцатого века.[23] Питтсбургский пластовый уголь идеально подходил для производства кокса, особенно для доменных печей. Это способствовало развитию большей части юго-западной Пенсильвании, особенно участка пласта Питтсбурга, известного как район Коннеллсвилл.

Разработка угля питтсбургского пласта началась медленно. Первоначально кузнецы и литейщики превращали уголь в кокс для использования в своих очагах и небольших печах. В начале девятнадцатого века предприниматели из западной Пенсильвании адаптировали британские методы производства кокса для производства кокса для местных металлургических заводов. Для производства кокса уголь сжигается в контролируемых условиях, чтобы удалить летучие вещества (газы, выделяемые при сжигании угля), оставляя углерод и золу из угля, сплавленные вместе в форме кокса.[24] Они производили кокс в покрытых дерном «насыпях», в которых уголь горел медленно и без кислорода для удаления примесей. Внедрение коксовых печей с ульями в 1830-х годах стимулировало использование угля из питтсбургских пластов в чугунных печах, и эти печи производили кокс лучшего качества, чем насыпи.

Питтсбургский пластовый уголь, особенно уголь высочайшего качества, найденный в районе Коннеллсвилл, был лучшим углем в Америке для производства кокса. При превращении в кокс он был достаточно прочным, чтобы выдержать вес железной руды, которая была загружена с коксом внутри железных печей. Он имеет высокую долю углерода, который ускоряет горение, и низкую долю примесей, включая золу и влагу, которые замедляют горение. Питтсбургский уголь также имеет низкую долю серы, которая имеет решающее значение для производства высококачественного железа. Кроме того, пласт Питтсбурга находился недалеко от Питтсбурга, тогдашнего центра растущей американской черной металлургии. Кокс приходилось доставлять по воде или по железной дороге к чугунным печам, и близость пласта Питтсбурга к чугунным печам давала этому слою еще одно конкурентное преимущество перед более удаленными угольными пластами, которые могли производить кокс.

Добыча угля из пластов Питтсбурга резко возросла после 1860 года, когда быстро развивающаяся металлургическая промышленность начала использовать кокс. Производство черной металлургии резко выросло в конце девятнадцатого и начале двадцатого века, когда резко вырос спрос на стальную продукцию. Чтобы удовлетворить соответствующий спрос на кокс, шахты Питтсбургского пласта значительно увеличили свою добычу с 4,3 миллиона тонн угля в 1880 году до пика в 40 миллионов тонн в 1916 году. Большая часть роста добычи угля до 1900 года произошла в районе Коннеллсвилл. Однако спрос в черной металлургии рос настолько быстро, что к 1900 году стало ясно, что этот район не может удовлетворить спрос самостоятельно. В течение 1900-х и 1910-х годов горнодобывающие компании эксплуатировали район Нижнего Коннеллсвилля пласта Питтсбурга, значительно увеличив общий объем добычи. Рост добычи пластов Питтсбурга был настолько массовым и так тесно переплетался с производством кокса для черной металлургии, что конец девятнадцатого и начало двадцатого века были названы «золотым веком королевского угля, королевского кокса и принцессы стали».

Начиная с 1910-х годов важные технологические и промышленные изменения положили конец важности питтсбургского пласта. Коксовые печи для побочных продуктов, которые давали больше кокса на тонну из угля, заменили большинство коксовых печей с ульями с 1910 по 1940 годы. В печах для побочных продуктов использовался уголь более низкого качества, чем уголь из питтсбургских пластов, что значительно сокращало спрос на уголь из питтсбургских пластов. В Великая депрессия также существенно повлияли на спад производства. Добыча пластов Питтсбурга продолжала падать после Вторая Мировая Война всплеск, поскольку сталелитейные заводы стали использовать альтернативные виды топлива, такие как природный газ и нефть, и повысили энергоэффективность печей. Еще один серьезный удар был нанесен в конце 1970-х и 1980-х годах, когда американская сталелитейная промышленность закрыла многие сталелитейные заводы в районе Питтсбурга и других местах. Снижение добычи пластов Питтсбурга привело к масштабным социальным и экономическим изменениям в юго-западной Пенсильвании, поскольку безработица росла, регион терял население из-за эмиграции, предприятия, зависящие от доходов угольщиков, свертывались, а налоговая база муниципалитетов снижалась.[25]

Несмотря на двухвековую добычу полезных ископаемых, остается около 16 миллиардов коротких тонн ресурсов, при этом самый большой оставшийся блок находится на юго-западе Пенсильвании и прилегающих районах Западной Вирджинии. Большая часть оставшихся ресурсов к югу от округа Мэрион, Западная Вирджиния, и к западу от большей части штата Огайо, высока по золе и сере, и вряд ли в ближайшем будущем будут интенсивно добываться с учетом текущих экономических тенденций.[26]

Большая жила

Большая жила была открыта в 1804 году в обнажении к востоку от г. Фростбург, Мэриленд,[27] но только в 1824 г. Джорджтаун началось. Первой шахтой была шахта Нефф, позже известная как шахта Экхарта. 39 ° 39′4,46 ″ с.ш. 78 ° 54′1,59 ″ з.д. / 39,6512389 ° с.ш. 78,9004417 ° з.д. / 39.6512389; -78.9004417. Первоначально добыча была сезонной и ограничивалась преимущественно зимним периодом. Уголь транспортировали по суше в Камберленд, Мэриленд а затем загружен на плоскодонки для отгрузки по Река Потомак во время весеннего половодья. Экхарт Майнс, Мэриленд начинался как город компании, поддерживающий этот город, и эта шахта была объединена с другими более поздними шахтами, чтобы стать тем, что сейчас Consol Energy.

В 1842 г. Железная дорога Балтимора и Огайо достиг Камберленда, а затем в 1850 г. Чесапик и канал Огайо. Это позволило крупномасштабную эксплуатацию.[28][29]

Бассейн Ирвина

Рекомендации

  1. ^ Сьюзан Дж. Тьюолт, Лесли Ф. Рупперт, Линда Дж. Брэгг, Ричард У. Карлтон, Дэвид К. Брезински, Рэйчел Н. Уоллак и Дэвид Т. Батлер, 2000. Глава C - Модель цифровых ресурсов Верхнего Пенсильванского Питтсбурга Угольный пласт, группа Мононгахела, угольный регион Северного Аппалачского бассейна. Документ профессионала геологической службы США 1625 – C, 106 стр. http://pubs.usgs.gov/pp/p1625c/CHAPTER_C/CHAPTER_C.pdf
  2. ^ Л. Рупперт, С. Тевальт, Л. Брэгг, Карта, показывающая протяженность питтсбургского угольного пласта и горизонта, а также районы рудников питтсбургского угольного пласта, Отчет геологической службы США 96-280, 1997 г.
  3. ^ Отдельные геологические факторы, влияющие на добычу угольного пласта Питтсбурга, Горное управление США, RI 8093, 1975
  4. ^ Геология государственного парка Пойнт, Питтсбургское геологическое общество, без даты.
  5. ^ Стратиграфия месторождения битуминозного угля в Пенсильвании, Огайо и Западной Вирджинии, Бюллетень Геологической службы США № 65, Вашингтон, правительственная типография, 1891 г. См. Главу III.
  6. ^ Раймонд К. Мур и М. Л. Томпсон, Основные подразделения пенсильванского периода и системы, Бюллетень Американской ассоциации геологов-нефтяников, 33, 3 (март 1949 г.), страницы 279–280.
  7. ^ White, I.C., 1898, Питтсбургский угольный пласт: американский геолог, т. 21, стр. 49–60
  8. ^ Ивенсон, Х.Н., 1938, Питтсбургский угольный пласт; его ранняя история и развитие: Американский институт инженеров горного дела и металлургии, т. 130, с. 1–55
  9. ^ К. М. Янг, Процент извлечения битуминозного угля с особым учетом условий штата Иллинойс, Бюллетень Инженерной Опытной Станции № 100, Университет Иллинойса, июнь 1917 г., стр. 90.
  10. ^ Геология и горная деятельность, Проект по борьбе с загрязнением сточных вод в шахтах, Департамент природных ресурсов штата Пенсильвания, без даты, см. Рис. 1 и 8.
  11. ^ Хэтчер, Р. Д., мл., Томас, В. А., Гейзер, П. А., Сноук, А. В., Мошер, С., и Вильчко, Д.В., 1989, Аллеганский ороген, в Hatcher, RD, Jr., Thomas, WA и Viele, GW, eds., Аппалачско-Уашитский ороген в Соединенных Штатах: Боулдер, Колорадо, Геологическое общество Америки. , Геология Северной Америки, т. F – 2, с. 223–231
  12. ^ Доминик Д.Ф., 1991. Контроль за аллювиальной стратиграфией в бассейне Дункард Верхний Пеннсильван - Нижняя Пермь [абс.]: Американская ассоциация нефтяной геологии, т. 75, стр. 1182.
  13. ^ Джордж В. Макнейс, Эндрю С. Маккрит, Ричард Р. Хейс, Топографо-геологическая служба Пенсильвании, 1906–1908 гг., Harrisburg, 1908, страницы 153–154.
  14. ^ Глава 5 в «Влияние проседания в результате подземной добычи битуминозного угля на поверхностные структуры и элементы и водные ресурсы: Пятилетний отчет второго акта 54», PADEP, 2005. http://www.dep.state.pa.us/dep/deputate/minres/bmr/act54_2004_report/toc_01_pdf.htm
  15. ^ Пенсильванская стратиграфия
  16. ^ [Роэн, Дж. Б., Кент, Б. Х. and Schweinfurth, S.P., 1968. Геологическая карта четырехугольника Мононгахела на юго-западе Пенсильвании: Геологическая служба США, Геологическая карта четырехугольника GQ-743. http://ngmdb.usgs.gov/ngm-bin/ILView.pl?sid=2050_1.sid&vtype=b&sfact=1.5
  17. ^ Колло, Жорж Генри Виктор, Тардье, План города Питтсбург, 1796; Обозначение «Угольные шахты» находится напротив подножия Вуд-стрит (определено по современным картам со ссылкой на рыночную площадь), степень добычи обозначена пунктирной линией, параллельной поверхности обрыва.
  18. ^ Э. В. д'Инвилье, Часть I, Отчет по Угольному региону Питтсбург, Годовой отчет, Геологическая служба Пенсильвании, 1885–1887 гг., страницы 5–6.
  19. ^ Джордж Торнтон Флеминг, История Питтсбурга и его окрестностей, Том I, Американское историческое общество, 1922, стр. 523.
  20. ^ ПЕНСИЛЬВАНИИ http://miningartifacts.homestead.com/Penylvania-Mines.html
  21. ^ Пуглио, Д.Г., 1983, Производство, распределение и запасы битуминозного угля, в Маджумдаре, С.К., и Миллере, Е.В., ред., Уголь Пенсильвании - Ресурсы, технология и использование: Истон, Пенсильвания, Публикации Академии наук Пенсильвании, п. 25–42, цит. По http://pubs.usgs.gov/pp/p1625c/CHAPTER_C/CHAPTER_C.pdf
  22. ^ Ивенсон, Х.Н., 1938. Питтсбургский угольный пласт; его ранняя история и развитие: Американский институт инженеров горного дела и металлургии, т. 130, с. 1–55, цитируется на http://pubs.usgs.gov/pp/p1625c/CHAPTER_C/CHAPTER_C.pdf
  23. ^ Исторический маркер Пенсильвании "Первая добыча угля Питтсбурга" http://explorepahistory.com/hmarker.php?markerId=929
  24. ^ Исторический указатель «Коксовые печи [битуминозный уголь]» Пенсильвании http://explorepahistory.com/hmarker.php?markerId=927
  25. ^ Исторический маркер Пенсильвании "Первая добыча угля Питтсбурга" http://explorepahistory.com/hmarker.php?markerId=929
  26. ^ USG.S. Профессиональная бумага 1625 – C http://pubs.usgs.gov/pp/p1625c/CHAPTER_C/CHAPTER_C.pdf
  27. ^ Кливз, E.T., Эдвардс, Дж., Младший, Глейзер, Д.Д., 1968, Геологическая карта Мэриленда: Геологическая служба Мэриленда, Балтимор, Мэриленд, масштаб 1: 250 000 https://mrdata.usgs.gov/geology/state/sgmc-unit.php?unit=MDPAm;1
  28. ^ Годовой отчет Бюро промышленной статистики штата Мэриленд за 1898 г., Бюро промышленной статистики Мэриленда, The Sun, 1899, страницы 207–208.
  29. ^ Округ Аллегани, Геологическая служба Мэриленда, Университет Джона Хопкинса, 1900 г., страницы 167–168.