PRZYCZYNEK DO BADAÑ LOKALNEJ, POZIOMEJ ZMIENNOŒCI G ÓWNYCH PARAMETRÓW JAKOŒCI WÊGLA BRUNATNEGO W CENTRALNEJ CZÊŒCI Z O A BE CHATÓW

Transkrypt

1 89 GEOLOGIA 2007 Tom 33 Zeszyt PRZYCZYNEK DO BADAÑ LOKALNEJ, POZIOMEJ ZMIENNOŒCI G ÓWNYCH PARAMETRÓW JAKOŒCI WÊGLA BRUNATNEGO W CENTRALNEJ CZÊŒCI Z O A BE CHATÓW. ANALIZY STATYSTYCZNE Contibution to eseach of the local, hoizontal vaiability the main lignite qualitative paametes in the cental pat of the Be³chatów lignite deposit. Statistical analysis Tomasz BARTUŒ Akademia Góniczo-Hutnicza, Wydzia³ Geologii, Geofizyki i Ochony Œodowiska, Zak³ad Geologii Podstawowej i Ochony Œodowiska; al. Mickiewicza 30, Kaków; batus@agh.edu.pl Teœæ: Z³o e wêgla bunatnego Be³chatów po³o one jest w centalnej Polsce w owie tektonicznym Kleszczowa. Pzedmiotem badañ by³a analiza statystyczna lokalnej, hoyzontalnej zmiennoœci wybanych paametów z³o owych z niewielkiego obszau (8 8 m), po³o onego w centalnej czêœci pola Be³chatów. W pobanych póbach wêgla analizowano zawatoœæ wilgoci ca³kowitej, zawatoœæ popio³u, watoœæ opa³ow¹ i zawatoœæ siaki ca³kowitej. Analizie statystycznej podlega³y miay po³o- enia i ozzutu, ozk³ady i koelacje. Œednie watoœci g³ównych paametów jakoœciowych wêgla, poza nieco ni szymi zawatoœciami siaki ca³kowitej, mieszcz¹ siê w pzedzia³ach podawanych pzez KWB Be³chatów. Badania wykaza³y statystycznie istotn¹ lokaln¹, latealn¹ zmiennoœæ paametów: zawatoœci popio³u i zawatoœci siaki ca³kowitej. Dwuwymiaowa i wielowymiaowa analiza koelacji i egesji liniowej paametów wêgla potwiedzi³a znane z liteatuy zwi¹zki pomiêdzy zawatoœci¹ wilgoci, popio³u i watoœci¹ opa³ow¹. S³owa kluczowe: Be³chatów, wêgiel bunatny, z³o a wêgla bunatnego, paamety wêgla, statystyka, zmiennoœæ lokalna, hoyzontalna Abstact: The Be³chatów lignite deposit is located in the cental pat of Poland, in the tectonic Kleszczów gaben. The theme of eseache has been statistical analysis of local, hoizontal vaiability selected depositional paametes fom small aea (8 8 m), located in the cental pat of the Be³chatów aea. In the investigations was used statistical methods like desciptive statistics, distibution analysis, coelation and egession analysis. Results of the desciptive statistics of the main lignite qualitative paametes beyond little lowe capacity of the total sulfu content paamete ae contained in to limits which ae published by the Be³chatów mine. The eseache shows the statistical significance local, hoizontal vaiability of ash and sulfu contents. Simple and multiple linea coelation and egession analysis acknowledge known fom liteatue elations between moistue, ash content and caloific value. Key wods: Be³chatów, bown coal, lignite, lignite deposits, lignite paametes, statistics, local, hoizontal vaiability

2 90 T. Batuœ WPROWADZENIE Z³o e Be³chatów jest najwiêkszym polskim z³o em wêgla bunatnego. W zwi¹zku z tym, e wêgiel bunatny z Be³chatowa zu ywany jest g³ównie do celów enegetycznych, spoœód licznych jego w³aœciwoœci, paametów i wskaÿników, któych jest ok. 100 (PN-91/G-04510), najwa niejsze s¹ te, któe decyduj¹ o jego pzydatnoœci enegetycznej. Najwiêksze znaczenie spoœód nich maj¹: zawatoœæ wilgoci ca³kowitej, zawatoœæ popio³u i obliczana na podstawie ciep³a spalania watoœæ opa³owa. Z powodu zaostzenia pzepisów ochony œodowiska stosunkowo niedawno do wymienionych paametów do³¹czono zawatoœæ siaki ca³kowitej. Jednym z podstawowych zadañ geologicznej obs³ugi kopalni jest obliczanie zasobów kopaliny oaz pognozowanie paametów wêgla w blokach eksploatacyjnych. Poza utynowymi badaniami z³o e wêgla bunatnego Be³chatów doczeka³o siê ównie kilku szczegó- ³owych opacowañ z zakesu statystycznych analiz paametów z³o owych i jakoœciowych kopaliny (Specylak et al. 1995, S³omka et al. 2002, 2003, Mucha et al. 2003, Batuœ 2005). W paktyce geologicznej istnieje ca³y szeeg metod analitycznych wykozystywanych do oceny lub estymacji ó noodnych paametów wêgla (Mucha 1991, Ciepliñski & Ubeman 1995). Ocena taka odbywa siê najczêœciej w opaciu o analizê danych pochodz¹cych z sieci otwoów wietniczych i ods³oniêæ. Dane pochodz¹ce z tak utwozonej sieci opóbowania, w zale noœci od jej gêstoœci, w lepszym lub goszym stopniu odzwieciedlaj¹ egionaln¹ zmiennoœæ paametów z³o owych. Powstaje jednak pytanie o watoœæ tak spoz¹dzanych ocen, w pzypadku gdy zmiennoœæ paametów obsewowana w skali mniejszej od œedniej gêstoœæ sieci opóbowania, nazywana w opacowaniu zmiennoœci¹ lokaln¹, oka e siê wy sza od zmiennoœci egionalnej. W paktyce góniczej ocena ó noodnych paametów wêgla odbywa siê w opaciu o za³o enie o niewielkiej zmiennoœci paametów obsewowanej w ma³ej skali w stosunku do zmiennoœci egionalnej. Celem tego opacowania by³o wstêpne ozpoznanie lokalnej, hoyzontalnej zmiennoœci podstawowych paametów technologiczno-chemicznych wêgla bunatnego z wybanego fagmentu pola Be³chatów. OBSZAR BADAWCZY I METODYKA Do analizy wybano fagment g³ównego pok³adu wêgla (pok³ad D) (Czanecki et al. 1992, Matl 2000) po³o ony w œodkowej czêœci pola Be³chatów (centalna czêœæ z³o a Be³chatów). Ca³y obsza opóbowania le a³ w obêbie stopu pok³adu g³ównego, pomiêdzy poziomami paatonsteinów TS-5 i TS-4 (Wagne 2000), w obêbie silnie zabuzonej stefy pó³nocnej kawêdzi owu dugiego zêdu (Kasiñski 1984, Wysokiñski & Zapaœnik 1984, Gotowa³a 1994, Ha³uszczak 1994, Gotowa³a & Ha³uszczak 1999) (Fig. 1). Zgodnie z polsk¹ nom¹ PN-G/04200 zastosowano powiezchniowo-punktowy system opóbowania. Wybany obsza na kilka godzin pzed opóbowaniem zosta³ œwie o ods³oniêty spychaczem i wyównany. W celu dok³adnego wyznaczenia miejsca opóbowania, z zastosowaniem dalmieza laseowego, odbionika GPS i taœmy mieniczej, wyznaczono

3 Pzyczynek do badañ lokalnej, poziomej zmiennoœci g³ównych paametów sznuow¹ siatkê kwadatow¹ o d³ugoœci boku 8 na 8 m (Fig. 1C, 2). Jej pó³nocno-wschodni nao nik po³o ony by³ w odleg³oœci 93 m od 118. pzês³a taœmoci¹gu (Fig. 1B). Rzêdna pionowa miejsca opóbowania wynosi³a ok. 36 m n.p.m. A) B) C) Fig. 1. Plany sytuacyjne obszau opóbowania: A) mapa z³o a Be³chatów z zaznaczonym miejscem opóbowania; B) fagment planu pacy (Plan K36 pzenoœnika pzesuwnego B.701 POL 7/2003) z zaznaczonym miejscem opóbowania; C) mapa siatki opóbowania z numeami pób Fig. 1. Situation plans of the sampling aea: A) Deposit map of Be³chatów with the sampling place; B) piece of the wok plan (K36 Moving Conveyo Plan B.701 POL 7/2003) with the sampling place; C) gid of the sampling aea with the sample numbes Oientacja siatki opóbowania jest zotowana w stosunku do lokalnego uk³adu odniesienia KWB Be³chatów (Fig. 1C). Siatkê podzielono na 64 ówne pola. Ka da z czêœci mia³a powiezchniê 1 m 2. Pobieano po jednej póbie z ka dego pola (³¹cznie 64 póby). Pobó pób odbywa³ siê êcznie, po wczeœniejszym ods³oniêciu niezwietza³ej calizny ska³y. Masa ka dej póby by³a w pzybli eniu jednakowa i wynosi³a ok. 4 kg. Odspajane czêœci ska³y gomadzono osobno w wokach foliowych. W celu unikniêcia odpaowania wilgoci natualnej woki uszczelniano. W dalszej czêœci ozwa añ siatka opóbowania bêdzie nazywana polem doœwiadczalnym.

4 92 T. Batuœ Fig. 2. Opóbowanie pola doœwiadczalnego. Pole Be³chatów Fig. 2. Sampling of the expeimental aea. Be³chatów aea Pzed analizami laboatoyjnymi póby sk³adowane by³y w niskich tempeatuach (do kilku C). Okes od pobania pób do ich analizy w wypadku wszystkich pób by³ jednakowy. W pezentowanych tutaj badaniach stosowano metody statystyki klasycznej (analizê ozk³adów, miay pozycyjne, miay ozzutu, analizê koelacji i egesji). W zwi¹zku z niewielk¹ liczb¹ pób zgodnoœæ ozk³adów z ozk³adami teoetycznymi (nomalnym lub logaytmiczno-nomalnym) testowano testami: 2 i ci¹g³ym testem Ko³mogoowa Sminowa (PN-83/N-01052/07). Wyliczone watoœci testów poównano z odpowiednimi watoœciami kytycznymi na poziomie istotnoœci = Pocedua badawcza analizy koelacji i egesji opiea³a siê na polskich nomach PN-86/N-01052/10 i PN-86/N-01052/11. MATERIA BADAWCZY Pod wzglêdem petogaficznym wœód pobieanych pób dominowa³y odmiany detytowo-ksylitowe, ksylitowo-detytowe i ksylitowo-ziemiste (Gabzdyl 1987, Kwieciñska & Wagne 1997). Pzygotowanie pób do analiz oaz same analizy wykonywa³o laboatoium KWB Be³chatów. W celu umo liwienia poównañ z danymi zgomadzonymi w geologicznej bazie danych KWB Be³chatów (JBDG) wszelkie analizy wykonywano wed³ug standadowej poceduy stosowanej na kopalni (PN-80/G-04511, PN-80/G-04512, PN-81/G-04513, PN-76/G-04514/00, PN-77/G-04514/09, PN-77/G-04514/11, PN-90/G-04514/16). Rejestowano nastêpuj¹ce paamety jakoœciowe wêgla w stanie oboczym: W t zawatoœæ wilgoci ca³kowitej, A zawatoœæ popio³u, A50 zawatoœæ popio³u pzy zawatoœci wilgotnoœci ca³kowitej w stanie oboczym (W t ) na poziomie 50%, Q i watoœæ opa³ow¹, 50 watoœæ opa³ow¹ pzy zawatoœci wilgotnoœci ca³kowitej w stanie oboczym (W t )na poziomie 50%, S t zawatoœæ siaki ca³kowitej oaz A d zawatoœæ popio³u w stanie suchym (Tab. 1).

5 Pzyczynek do badañ lokalnej, poziomej zmiennoœci g³ównych paametów Tabela (Table) 1 Zestawienie wyników oznaczeñ pób wêgla z pola doœwiadczalnego. Z³o e Be³chatów. Pole Be³chatów Juxtaposition esults of lignite samples fom the expeience aea. Be³chatów lignite deposit. Be³chatów aea N póby Sample numbe W t [%] A [%] A 50 [%] Ad [%] [kcal/kg] [kj/kg] 50 [kcal/kg] 50 [kj/kg] S t [%] 1A B C D E F G H A B C D E F G H A B C D E F G H A B C D E F G H A B

6 94 T. Batuœ N póby Sample numbe W t [%] A [%] A 50 [%] Ad [%] Tabela (Table) 1 cd. [kcal/kg] [kj/kg] 50 [kcal/kg] 50 [kj/kg] S t [%] 5C D E F G H A B C D E F G H A B C D E F G H A B C D E F G H W t zawatoœæ wilgoci ca³kowitej w stanie oboczym, A zawatoœæ popio³u w stanie oboczym, A50 zawatoœæ popio³u w stanie oboczym pzy zawatoœci Wt na poziomie 50%, A d zawatoœæ popio³u w stanie suchym, Q i watoœæ opa³owa w stanie oboczym, 50 watoœæ opa³owa w stanie oboczym pzy zawatoœci W t na poziomie 50%, S t zawatoœæ siaki ca³kowitej w stanie oboczym W t total moistue on as eceived basis, A ash content on as eceived basis, A 50 ash content on as eceived basis includes total moistue (W t ) = 50%, A d ash content on ai died basis, Q i caloific value on as eceived basis, 50 caloific value on as eceived basis includes total moistue (W t ) = 50%, S t total sulfu content on as eceived basis

7 Pzyczynek do badañ lokalnej, poziomej zmiennoœci g³ównych paametów Do dalszych analiz wytypowano nastêpuj¹ce paamety wêgla w stanie oboczym: zawatoœæ wilgoci ca³kowitej (W t ), zawatoœæ popio³u (A ), watoœæ opa³ow¹ (Q i ) i zawatoœæ siaki ca³kowitej (S t ). W zwi¹zku z du ¹ ó noodnoœci¹ zabuzeñ wystêpuj¹cymi w z³o u Be³chatów (Specylak et al. 1995) oaz tym, e badania lokalnej, poziomej zmiennoœci paametów wêgla oganiczono do jednego, izolowanego fagmentu z³o a (pole doœwiadczalne), nale y siê liczyæ z mo liwoœci¹ egionalnego zó nicowania zmiennoœci paametów wêgla. Z powy szych wzglêdów pezentowane poni ej wyniki nale y taktowaæ w sposób pzyczynkowy i wymagaj¹cy badañ potwiedzaj¹cych pzepowadzonych w innych czêœciach pola Be³chatów. Na etapie weyfikacji danych stwiedzono wyaÿne ó nice w watoœciach paametów jakoœci wêgla w póbie 3H i w pozosta³ych póbach (Tab. 1). NajwyaŸniej odzwieciedla siê to w anomalnie wysokiej zawatoœci popio³u i koesponduj¹cej z tym paametem niskiej watoœci opa³owej. Powodem wyst¹pienia póby o tak wyaÿnie odbiegaj¹cych paametach, mo e byæ obecnoœæ w niej mateia³u paatonsteinu TS-5 stwiedzonego makoskopowo w pobanej w niewielkiej odleg³oœci od niej póbie (6H) (Fig. 1C). W zwi¹zku podejzeniem, e huaganowa póba pochodzi z obcej populacji, wszelkie dalsze analizy powadzono zaówno z jej uwzglêdnieniem (liczba elementów analizowanej populacji N = 64), jak i po jej usuniêciu (N = 63). Wyniki analiz statystycznych populacji póby pomniejszonej o element 3H (w pzypadku gdy ó nice s¹ istotne) pzedstawiane s¹ w opacowaniu w nawiasach ok¹g³ych. WYNIKI BADAÑ Analiza podstawowych paametów statystycznych Analizowano podstawowe paamety statystyczne, takie jak: miay pzeciêtne, pozycyjne, ozzutu, asymetii. Szczegó³owe wyniki pzedstawia tabela 2. Œednie watoœci najwa niejszych paametów wynios³y odpowiednio: zawatoœæ wilgoci ca³kowitej 56.25%, zawatoœæ popio³u 4.81 (4.61)%, watoœæ opa³owa ( ) kcal/kg, zawatoœæ siaki ca³kowitej 0.2%. Po poównaniu otzymanych wyników ze œednimi watoœciami wybanych paametów wêgla z pola Be³chatów publikowanymi pzez KWB Be³chatów (Tab. 3) nale y stwiedziæ, e zawatoœæ wilgoci i watoœci opa- ³owe mieszcz¹ siê w œednich podawanych pzez kopalniê, natomiast w pzypadku zawatoœci popio³u i zawatoœci siaki ca³kowitej watoœci s¹ nieznacznie ni sze. Poszczególne paamety wêgla chaakteyzowa³y siê nastêpuj¹cymi odchyleniami standadowymi: zawatoœæ wilgoci ca³kowitej 1.58%, zawatoœæ popio³u 2.02 (1.25)%, watoœæ opa³owa (99.3) kcal/kg, zawatoœæ siaki ca³kowitej 0.02% (Tab. 2). Na uwagê zas³uguj¹ badzo niskie watoœci wspó³czynników zmiennoœci. W pzypadku wilgoci ca³kowitej watoœæ tego wspó³czynnika wynosi 3%, a dla watoœci opa³owej 6 (5)%. Nieznacznie wy sz¹ watoœæ ma wspó³czynnik zmiennoœci dla siaki ca³kowitej 12% (Tab. 2). Najwy szym wspó³czynnikiem zmiennoœci cechuje siê zawatoœæ popio³u 42 (27)%.

8 96 T. Batuœ Tabela (Table) 2 Statystyki opisowe paametów jakoœci wêgla w polu doœwiadczalnym. Z³o e Be³chatów. Pole Be³chatów Desciptive statistics of qualitative lignite paametes fom the expeimental aea. Be³chatów lignite deposit. Be³chatów aea Jedn. N Œednia Ufnoœæ 95% Ufnoœæ 95% Mediana Min. Maks. Dolny kwatyl Góny kwatyl Paamet Rozstêp Rozstêp kwatyli Odch. std. Skoœnoœæ Kutoza Wsp. zmienn. W t 64 [%] (63) (56.30) (55.92) (56.69) (56.30) 52.9 (53.1) 59.0 (59.0) (55.30) (57.70) 6.1 (5.9) 2.3 (2.4) 1.58 (1.53) 0.13 ( 0.08) 0.8 ( 0.86) 0.03 (0.03) A [%] 64 (63) 4.81 (4.61) 4.31 (4.30) 5.32 (4.93) 4.25 (4.20) 3.1 (3.1) 17.4 (9.0) 3.75 (3.70) 5.35 (5.30) 14.3 (5.90) 1.6 (1.6) 2.02 (1.25) 4.15 (1.40) (1.98) 0.42 (0.27) 64 [kcal/kg] (63) ( ) ( ) ( ) (1896.0) (1688.0) (2126.0) (1832.0) (2007.0) (438.0) 1.6 (1.6) (99.3) 1.37 (0.19) 5.92 ( 0.75) 0/06 (0.05) S t 64 [%] (63) 0.20 (0.20) 0.19 (0.19) 0.21 (0.21) 0.20 (0.20) 0.14 (0.14) 0.26 (0.26) 0.19 (0.19) 0.21 (0.21) 0.12 (0.12) 0.02 (0.02) 0.02 (0.02) 0.12 (0.14) 0.67 (0.63) 0.12 (0.12) Jedn. jednostki, N liczebnoœæ populacji póby (zbió 63 elementów póby otzymano po usuniêciu póbki 3H), Œednia œednia aytmetyczna, Ufnoœæ 95%, 95% pzedzia³y ufnoœci /+ 95%, Min. minimalna watoœæ paametu, Maks. maksymalna watoœæ paametu, Wsp. zmienn. wspó³czynnik zmiennoœci Paamet paamete, Jedn. units, N numeical foce of the sample population (63-elements sample population obtained by emoval 3H sample), Œednia aithmetic aveage, Ufnoœæ 95%, 95% confidence inteval /+ 95%, Mediana median, Min. minimal value, Maks. peak value, Dolny kwatyl lowe quatile, Góny kwatyl uppe quatile, Rozstêp ange, Rozstêp kwatyli quatile ange, Odch. std. standad deviation, Skoœnoœæ skewness, Kutoza kutosis, Wsp. zmienn. coefficient of vaiation

9 Pzyczynek do badañ lokalnej, poziomej zmiennoœci g³ównych paametów Tabela (Table) 3 Paamety jakoœciowe wêgla bunatnego ze z³o a Be³chatów (folde eklamowy KWB Be³chatów) Qualitative paametes of the Be³chatów lignite deposit (Advetising folde of the Be³chatów mine) Paamet z³o owy Deposit paamete Jednostka Unit Pzedzia³ watoœci Patition of value [MJ/kg] [kcal/kg] W t S t [%] œ [%] A [%] Znane z opacowania T. Batusia (Batuœ 2005) watoœci wspó³czynników genealnej zmiennoœci paametów wêgla z pola Be³chatów podano w tabeli 4. Tabela (Table) 4 Poównanie wspó³czynników zmiennoœci dla pola doœwiadczalnego i ca³ego pola Be³chatów Compaison of coefficients of vaiation fo the expeimental aea and whole Be³chatów aea Paamety z³o owe Depositional paametes V loc [%] V gen [%] W t 3 (3) 1.7 A 42 (27) 41 S t 6 (5) (12) 40 V loc [%] wspó³czynniki lokalnej, poziomej zmiennoœci paametów wêgla, V gen [%] wspó³czynniki genealnej zmiennoœci paametów jakoœci wêgla w polu Be³chatów (Batuœ 2005) V loc [%] coefficients of the local, hoizontal vaiation of lignite paametes, V gen [%] coefficients of the geneal vaiation of lignite qualitative paametes in to the Be³chatów deposit (Batuœ 2005) Watoœci ujête w tabeli, poza egionaln¹ zmiennoœci¹ poziom¹, zawieaj¹ w sobie tak e infomacjê o zmiennoœci pionowej, wzd³u osi otwoów wietniczych i jako takie mog¹ byæ poównywane z wynikami otzymanymi w polu doœwiadczalnym tylko oientacyjnie. Nale y zauwa yæ, e wspó³czynniki lokalnej zmiennoœci paametów wêgla w pzypadku watoœci opa³owej i zawatoœci siaki ca³kowitej osi¹gaj¹ znacznie ni sze watoœci ni w pzypadku zmiennoœci genealnej. Inaczej spawa wygl¹da w pzypadku dwóch pozosta³ych paametów

10 98 T. Batuœ wêgla. Lokalne zmiennoœci zawatoœci wilgoci ca³kowitej i zawatoœci popio³u osi¹gaj¹, a nawet nieznacznie pzekaczaj¹ poziom chaakteystyczny dla ca³ego pola Be³chatów. W pzypadku uwzglêdnienia pomniejszonej, 63-elementowej populacji póby, wspó³czynnik lokalnej, poziomej zmiennoœci zawatoœci popio³u maleje w poównaniu z obliczeniami dla pe³nej, 64-elementowej populacji o ponad 1/3, osi¹gaj¹c badziej pawdopodobny, ni szy poziom od zmiennoœci genealnej. Badanie postaci ozk³adów Rozk³ady wszystkich analizowanych paametów wêgla pzedstawiaj¹ pe³n¹ 64-elementow¹ populacjê póby. Nale ¹ do dwóch typów: symetycznych zbli onych do nomalnego, oaz logaytmiczno-nomalnych pawoskoœnych. Z pzepowadzonych analiz mia asymetii (Tab. 2) i analizy histogamów wynika, e w pzypadku zawatoœci wilgoci ca³kowitej (Fig. 3A), watoœci opa³owej (Fig. 3C) i zawatoœci siaki ca³kowitej (Fig. 3D) ozk³ady chaakteyzuj¹ siê mniejsz¹ lub wiêksz¹ symetycznoœci¹. W pzypadku zawatoœci popio³u (Fig. 3B) mamy do czynienia z ozk³adem pawoskoœnym logaytmiczno-nomalnym z kótkim sp³aszczeniem z pawej stony. Wspó³czynnik asymetii wynosi³ 4.15 (1.40). Rozk³ad ten œwiadczy o wiêkszym udziale pób wêgla o niskiej zawatoœci popio³u. We wszystkich pzypadkach wyaÿnie dominuj¹ klasy modalne, któe wynosz¹ odpowiednio dla zawatoœci wilgoci ca³kowitej: 55 57%, dla zawatoœci popio³u: 3 4.5%, dla watoœci opa³owej: kcal/kg i dla zawatoœci siaki ca³kowitej: %. W wypadku ozk³adów zawatoœci popio³u (Fig. 3B) i watoœci opa³owej (Fig. 3C) wystêpuj¹ pojedyncze pzypadki o wyaÿnie wy szej zawatoœci popio³u i wyaÿnie ni szym poziomie watoœci opa³owej. Oba pzypadki s¹ spowodowane ekstemalnymi watoœciami paametów w póbie (3H) (Tab. 1). Hipotezy o zgodnoœci ozk³adów empiycznych ze wspomnianymi ozk³adami teoetycznymi poddano poceduze testowej (Tab. 5). Pzepowadzona analiza dowodzi, e w pzypadku ozk³adów zawatoœci wilgoci ca³kowitej, zawatoœci popio³u i watoœci opa- ³owej nie ma podstaw do odzucenia hipotezy zeowej o zgodnoœci ozk³adu z wybanymi ozk³adami teoetycznymi. Potwiedzaj¹ to zaówno test ci¹g³y Ko³mogoowa Sminowa, jak i klasyczny test 2 zgodnoœci ozk³adów. Najpewniejsze jest dopasowanie ozk³adu wilgoci ca³kowitej do ozk³adu nomalnego. Œwiadcz¹ o tym niskie watoœci testów i wysoka watoœæ pawdopodobieñstwa pope³nienia b³êdu I odzaju (Tab. 5). W wypadku zawatoœci popio³u i watoœci opa³owej hipotezy zeowe zosta³y pzyjête z podobnym pawdopodobieñstwem. Inaczej jest w wypadku zawatoœci siaki ca³kowitej. O ile test 2 daje powody do odzucenia hipotezy zeowej, o tyle ci¹g³y test Ko³mogoowa Sminowa, w³aœciwszy dla populacji o niewielkiej liczebnoœci pób, pozwala na jej pzyjêcie (Tab. 5). Pzepowadzone analizy w pe³ni potwiedzaj¹ cechy ozk³adów badanych paametów wêgla znane z liteatuy (S³omka et al. 2002, 2003, Batuœ 2005).

11 Pzyczynek do badañ lokalnej, poziomej zmiennoœci g³ównych paametów A) B) C) D) Fig. 3. Rozk³ady zawatoœci wilgoci ca³kowitej (A), zawatoœci popio³u (B), watoœci opa³owej (C) i zawatoœci siaki ca³kowitej (D) w polu doœwiadczalnym Fig. 3. Distibutions of the total moistue (A), ash content (B), caloific value (C) and sulfu content (D) fom the expeimental aea

12 100 T. Batuœ Tabela (Table) 5 Wyniki testowania zgodnoœci ozk³adów empiycznych z ozk³adami teoetycznymi Results of tests of coespondence among the empiical distibutions and theoetical distibutions Paamety z³o owe Depositional paametes W t Rozk³ad teoetyczny Theoetical distibution 2 obl Test 2 df Test K S Wyniki testów Tests esults p ( 2 ) d n K S nomalny obl A lognomalny S t nomalny nomalny Test 2 2 test chi-kwadat, Test K S test ci¹g³y Ko³mogoowa Sminowa, obl wynik testu 2, df liczba stopni swobody, p pawdopodobieñstwo b³êdu piewszego odzaju, d ( obl 2 ) n watoœæ statystyki D, + lub oznacza pzyjêcie lub odzucenie hipotezy zeowej Test 2 2 chi-squaed test, Test K S Kolmogoov Sminov test, obl esult of the chi-squaed test, df degees of feedom, p possibility of fist kind eo committing, d ( obl 2 ) n D statistic value, + o means acceptance o ejection of null hypothesis Analiza liniowej egesji i koelacji Badanie liniowej egesji i koelacji paametów wêgla z pola doœwiadczalnego mia³o na celu ujawnienie chaakteu i si³y zale noœci miêdzy nimi. W powadzonej analizie liniowej egesji i koelacji istotne znaczenie maj¹ nomalne lub pzynajmniej zbli one do nomalnych postacie ozk³adów poszczególnych paametów (PN-86/N-01052/10-11, Geñ 1976). W pzypadku logaytmiczno-nomalnego ozk³adu zawatoœci popio³u zasz³a potzeba symetyzacji ozk³adu. Dokonano tego pzez logaytmowanie ka dej obsewacji. Wyniki testu Ko³mogoowa Sminowa badaj¹cego zgodnoœæ zlogaytmowanego ozk³adu log A z ozk³adem nomalnym, na poziomie istotnoœci 0.05 nie da³y powodu do odzucenia hipotezy zeowej. W³aœciw¹ analizê egesji i koelacji oganiczono, ze wzglêdu na niewielk¹ iloœæ danych, do badania jakoœci dopasowania modelu liniowego dla najpostszych pzypadków dwuwymiaowych (Fig. 4) oaz ogólnego modelu wieloakiego (Fig. 5). Hipotezê o baku skoelowania zmiennych zale nych i niezale nych testowano zgodnie z polsk¹ nom¹ PN-86/N-01052/11, z zastosowaniem testu t. Wykesy zamieszczone na figuach 4 i 5 pzedstawiaj¹ koelacje z dopasowanymi modelami egesji, obliczonymi na podstawie 63-elementowej populacji póby.

13 Pzyczynek do badañ lokalnej, poziomej zmiennoœci g³ównych paametów A) B) C) D) Fig. 4. Wykesy ozzutu waz z postymi egesji dla pa paametów: W t vs. log A (A), W t vs. Qi (B), W t vs. S t doœwiadczalnego Fig. 4. The scatte diagam and linea egession of the couple paametes: W t vs. log A (A), W t vs. (B), W t fom the expeimental aea (C) oaz log A vs. (D) z pola vs. S t (C) and log A vs. (D)

14 102 T. Batuœ Fig. 5. Wykes ozzutu waz z post¹ egesji dla sumaycznej zawatoœci wilgoci ca³kowitej i zawatoœci popio³u oaz watoœci opa³owej w polu doœwiadczalnym. Pzeywan¹ lini¹ zaznaczono teoetyczn¹ post¹ egesji znan¹ z opacowania Tomków (1981) Fig. 5. The scatte diagam and linea egession of the summay moistue (W t ) and ash content (A ) vs. caloific value ( ) fom the expeimental aea. The theoetical linea egession, known fom Tomków publication (1981) was maked by the intemittent line Na podstawie pzepowadzonych badañ nale y stwiedziæ istnienie silnej, istotnej, ujemnej koelacji pomiêdzy zawatoœci¹ wilgoci i watoœci¹ opa³ow¹ (Fig. 4B). Wspó³czynnik koelacji Peasona wzós³ po odzuceniu póby 3H, z watoœci = 0.46 do watoœci = Inteesuj¹ce wyniki otzymano w pzypadku analizy koelacji pomiêdzy zawatoœci¹ popio³u i watoœci¹ opa³ow¹ (Fig. 4D). Zgodnie z oczekiwaniami, podobnie jak w popzednim pzypadku, otzymano koelacjê ujemn¹ i statystycznie istotn¹. Obsewowano jednak e a dwukotny spadek wspó³czynnika Peasona od watoœci œedniej ( = 0.50) do s³abej ( = 0.25). Analiza zwi¹zku koelacyjnego pomiêdzy zawatoœci¹ wilgoci a zawatoœci¹ popio³u (Fig. 4A), niezale nie od zmian liczby elementów w populacji póby, wykaza³a istnienie s³abej, ale istotnej koelacji ujemnej ( = 0.30). W pzypadku zale noœci zawatoœci siaki ca³kowitej od pozosta³ych paametów wêgla nale y stwiedziæ, e jedynie w powi¹zaniu z zawatoœci¹ wilgoci mo emy mówiæ o s³abej, ale istotnej koelacji odwotnej ( = 0.39) (Fig. 4C). Pozosta³e wykesy ozzutu mia³y postaæ losow¹, a dopasowanie postej egesji mia³o chaakte pzypadkowy. W amach analizy wieloakiej, liniowej egesji i koelacji wykonano badanie zwi¹zku pomiêdzy sum¹ zawatoœci wilgoci i zawatoœci popio³u, nazywanymi wspólnie balastem, a watoœci¹ opa³ow¹. Zale noœæ powy sza jest znana z liteatuy i mo e stanowiæ swoisty test b³êdów opóbowania i analiz laboatoyjnych. Wed³ug Tomków (1981), dla polskich miêkkich wêgli bunatnych, pochodz¹cych z tzeciozêdu, zale noœæ ta ma chaakte egesji liniowej i wya ona jest ównaniem (1). Podobny model podaj¹ Twadowski & F¹faa (1995) (2).

15 Pzyczynek do badañ lokalnej, poziomej zmiennoœci g³ównych paametów Q 2716, 0, 298( W A ) [MJ/kg] (1) i t Q 29, 08 0, 3376W 0, 2774 A [MJ/kg] (2) i t Dla badanego pola doœwiadczalnego analiza da³a ezultaty daj¹ce siê opisaæ ównaniem (3) (Fig. 5) Q 22, 20 0, 23( W A ) [MJ/kg] (3) i t Na uwagê zas³uguje badzo wysoki wspó³czynnik koelacji liniowej Peasona: = W³aœciwie wszystkie póby le ¹ wzd³u postej egesji. Mo e to œwiadczyæ o dobej epezentatywnoœci pób i ma³ych b³êdach analiz laboatoyjnych. PODSUMOWANIE Badania lokalnej, poziomej zmiennoœci paametów jakoœci wêgla z pola Be³chatów (centalna czêœæ z³o e Be³chatów) polega³y na analizie pób kopaliny pobanych wczeœniej z niewielkiego obszau (8 8 m), po³o onego w œodkowej czêœci z³o a (Fig. 1) i nazywanego w opacowaniu polem doœwiadczalnym (Fig. 2). Chemicznych analiz pób wêgla dokona³o Laboatoium KWB Be³chatów (Tab. 1). Do analiz wytypowano cztey najwa niejsze z punktu widzenia wykozystania wêgla, paamety w stanie oboczym: zawatoœæ wilgoci ca³kowitej (W t ), zawatoœæ popio³u (A ), watoœæ opa³ow¹ (Q i ) i zawatoœæ siaki ca³kowitej (S t ) (Tab. 2). Analizie podlega³y miay po³o enia i ozzutu, ozk³ady i koelacje. Wyniki analiz statystycznych g³ównych paametów jakoœciowych wêgla bunatnego z pola doœwiadczalnego, poza nieco ni szymi zawatoœciami siaki ca³kowitej, mieœci³y siê w pzedzia³ach podawanych pzez KWB Be³chatów (Tab. 3). Najsilniej zmiennymi w skali lokalnej paametami wêgla okaza³y siê zawatoœci popio³u oaz zawatoœci siaki ca³kowitej (Tab. 2). Pzepowadzone badania wykaza³y, e czêœæ analizowanych paametów jakoœciowych wêgla (watoœæ opa³owa i zawatoœæ siaki ca³kowitej) cechuje siê kilkukotnie ni szymi poziomami zmiennoœci w poównaniu ze zmiennoœci¹ tych samych paametów w ca³ym polu Be³chatów. W pzypadku dwóch pozosta³ych paametów (zawatoœci wilgoci ca³kowitej i zawatoœci popio³u) mo na mówiæ o poównywalnych poziomach zmiennoœci lokalnej (w polu doœwiadczalnym) i zmiennoœci genealnej (Tab. 4). Maj¹c œwiadomoœæ, e otzymane wyniki pochodz¹ z jednego miejsca i wcale nie musz¹ odzwieciedlaæ poziomu zmiennoœci lokalnej w ca³ym z³o u, nale y postulowaæ wykonanie badañ poównawczych w innych ejonach i na innych poziomach eksploatacyjnych pola Be³chatów. Opisywana w³aœciwoœæ, w pzypadku jej potwiedzenia, mo e implikowaæ powa ne poblemy z popawn¹ estymacj¹ i intepetacj¹ zawatoœci wilgoci ca³kowitej i zawatoœci popio³u. Maj¹c na uwadze angê poblemów wynikaj¹cych ze z³ej oceny paametów z³o owych, nale y stwiedziæ, e badania zmiennoœci lokalnej powinny wejœæ do kanonu obowi¹zków kopalnianych s³u b geologicznych.

16 104 T. Batuœ Rozk³ady wszystkich analizowanych paametów wêgla nale ¹ do dwóch typów: symetycznych zbli onych do nomalnego (zawatoœæ wilgoci ca³kowitej, watoœæ opa³owa i zawatoœæ siaki ca³kowitej), oaz logaytmiczno-nomalnych pawoskoœnych (zawatoœæ popio³u) (Fig. 3, Tab. 5). Pzepowadzone badania potwiedzi³y istnienie istotnych statystycznie zwi¹zków pomiêdzy zawatoœci¹ popio³u i watoœci¹ opa³ow¹ (Fig. 4D) oaz zawatoœci¹ wilgoci i watoœci¹ opa³ow¹ (Fig. 4B). Znaczne podobieñstwo postej egesji zale noœci sumaycznej zawatoœci wilgoci ca³kowitej i popio³u od watoœci opa³owej (Fig. 5) do znanego z liteatuy modelu egesyjnego, dla pochodz¹cych z tzeciozêdu polskich miêkkich wêgli bunatnych, oaz wysoki wspó³czynnik koelacji zale noœci empiycznej, œwiadcz¹ o du ym stopniu zaufania do analizowanych danych. Auto pagnie podziêkowaæ d. hab. in. Tadeuszowi S³omce, pof. nadzw. AGH za wspacie koncepcyjne i edaktoskie. Realizacja niniejszej pacy by³a mo liwa dziêki wspaciu finansowemu udzielonemu pzez Komitet Badañ Naukowych, w amach pac statutowych n LITERATURA Batuœ T., Statystyczne modele zmiennoœci paametów jakoœci wêgla bunatnego w centalnej czêœci z³o a Be³chatów. Manuskypt ozpawy doktoskiej, Biblioteka G³ówna AGH, Kaków, Ciepliñski A. & Ubeman R., Wykozystanie konwencjonalnych i geostatystycznych metod badania zmiennoœci paametów z³o owych do pojektowania, planowania eksploatacji z³ó zabuzonych wêgla bunatnego. W: Identyfikacja i modelowanie waunków zalegania oaz wybieania tudno uabialnych kompleksów geologicznych zabuzonych z³ó wêgla bunatnego, Poltego Instytut, Woc³aw, Czanecki L., Fankowski R. & Kuszneuk J., Syntetyczny pofil litostatygaficzny utwoów tzeciozêdu z³o a Be³chatów. Mateia³y XV Sympozjum Geologia fomacji wêglonoœnych Polski, Kaków, Gabzdyl W., Petogtafia wêgla. Skypt Uczelniany Politechniki Œl¹skiej n 1337, Gliwice, Gotowa³a R., Model tektoniki owu Kleszczowa intepetacja danych z wykozystaniem metod komputeowych. Mateia³y Konfeencji Tektonika owu Kleszczowa stan badañ i g³ówne zadania w aspekcie eksploatacji góniczej, Be³chatów, Gotowa³a R. & Ha³uszczak A., Pozycja i g³ówne etapy m³odoalpejskiego ozwoju owu Kleszczowa w œwietle badañ mezostuktualnych w odkywce KWB Be³chatów i numeycznej analizy wyników wieceñ. Mateia³y Konfeencji M³odoalpejski ów Kleszczowa: ozwój i uwaunkowania w tektonice egionu. Odkywka KWB Be³chatów i obsza adomszczañsko-wieluñsko-³ódzki, Woc³aw, Geñ J., Statystyka matematyczna modele i zadania. PWN, Waszawa,

17 Pzyczynek do badañ lokalnej, poziomej zmiennoœci g³ównych paametów Ha³uszczak A., G³ówne etapy ewolucji stuktualnej utwoów kenozoicznych owu Kleszczowa. Mateia³y Konfeencji Tektonika owu Kleszczowa stan badañ i g³ówne zadania w aspekcie eksploatacji góniczej, Be³chatów, Kasiñski J.R., Tektonika synsedymentacyjny jako czynnik waunkuj¹cy sedymentacjê fomacji bunatnowêglowej w zapadliskach tektonicznych na obszaze zachodniej Polski. Pzegl¹d Geologiczny, 5, Kwieciñska B. & Wagne M., Typizacja cech jakoœciowych wêgla bunatnego z kajowych z³ó wed³ug kyteiów petogaficznych i chemiczno-technologicznych dla celów dokumentacji geologicznej z³ó oaz obs³ugi kopalñ. Wydawnictwo PPGSMiE PAN, Kaków, Matl K., Wybane elementy budowy geologicznej z³o a Be³chatów. Pace Geologiczne PAN O/Kaków, n 147, IGSMiE PAN, Kaków, Mucha J., Wybane metody matematyczne w geologii góniczej. Skypty Uczelniane n 1215, Wydawnictwa AGH, Kaków, Mucha J., S³omka T., Mastej W., Batuœ T. & S³omka E., Modelowanie zmiennoœci i dok³adnoœæ oszacowania jakoœci wêgla bunatnego w z³o u Be³chatów (pole Be³chatów). Mateia³y Sympozjum, Sympozja i Konfeencje n 62, Wasztaty Gónicze z cyklu Zago enia natualne w gónictwie, Sesja okolicznoœciowa Poblematyka zago eñ natualnych w gónictwie, Be³chatów, IGSMiE PAN, Kaków, S³omka T., Mucha J., Mastej W., Batuœ T., Dolik M., S³omka E. & Leœniak T., Geostatystyczna analiza g³ównych paametów jakoœciowych wêgla bunatnego pola Be³chatów. Achiwum KWB Be³chatów, n umowy 02/88/2002, Kaków. S³omka T., Mucha J., Mastej W, Batuœ T., S³omka E. & Leœniak T., Metodyka szacowania zasobów i jakoœci z³o a wêgla bunatnego Be³chatów (pole Be³chatów i pole Szczeców) pzy zastosowaniu geostatystycznej poceduy kigingu. Achiwum KWB Be³chatów, n umowy 8/99/2003, Kaków. Specylak J., Œlusaczyk G., Bednaz A. & Boowicz A., Modelowanie zabuzonych z³ó wêgla bunatnego. W: Identyfikacja i modelowanie waunków zalegania oaz wybieania tudno uabialnych kompleksów geologicznych zabuzonych z³ó wêgla bunatnego, Poltego Instytut, Woc³aw, Tomków K., Wêgiel Bunatny: u ytkowanie i pzetwóstwo. W: Bolewski A. et al. (ed.), Suowce minealne œwiata. Wêgiel Bunatny, Wydawnictwa Geologiczne, Waszawa, Twadowski K. & F¹faa Z., Uniwesalny model statystyczny objaœniaj¹cy zmiennoœæ wilgotnoœci natualnej wêgli bunatnych. Mateia³y VI Kajowego Zjazdu Gónictwa Odkywkowego, Konin, Kaków, Wagne M., Petogafia i paktyczne znaczenie paatonsteinów ze z³o a wêgla bunatnego Be³chatów. Pace Geologiczne PAN O/Kaków, n 147, IGSMiE PAN, Kaków, Wysokiñski L. & Zapaœnik T., Poligenicznoœæ tektonicznego owu Kleszczowa. Technika Poszukiwañ Geologicznych, 2, 2 6.

18 106 T. Batuœ PN-76/G-04514/00: Paliwa sta³e. Oznaczanie zawatoœci siaki. Teminologia i pzygotowanie póbek. PN-77/G-04514/09: Paliwa sta³e. Oznaczenie zawatoœci siaki. Oznaczenie zawatoœci siaki siaczanowej w wêglu kamiennym i bunatnym. PN-77/G-04514/11: Paliwa sta³e. Oznaczenie zawatoœci siaki. Oznaczenie zawatoœci siaki piytowej w wêglu kamiennym i bunatnym. PN-80/G-04511: Paliwa sta³e. Oznaczanie zawatoœci wilgoci. PN-80/G-04512: Paliwa sta³e. Oznaczanie zawatoœci popio³u metod¹ wagow¹. PN-81/G-04513: Paliwa sta³e. Oznaczanie ciep³a spalania i obliczanie watoœci opa³owej. PN-83/N-01052/07: Statystyka matematyczna. Badania statystyczne. Badanie zgodnoœci ozk³adu w³aœciwoœci w populacji z ozk³adem teoetycznym. PN-86/N-01052/10: Statystyka matematyczna. Badania statystyczne. Badanie wspó³czynników egesji miêdzy w³aœciwoœciami o dwuwymiaowym ozk³adzie nomalnym. PN-86/N-01052/11: Statystyka matematyczna. Badania statystyczne. Badanie wspó³czynnika koelacji miêdzy w³aœciwoœciami o dwuwymiaowym ozk³adzie nomalnym. PN-90/G-04514/16: Paliwa sta³e. Oznaczanie zawatoœci siaki ca³kowitej i popio³owej automatycznym analizatoem fimy Leco. PN-91/G-04510: Paliwa sta³e. Symbole i wspó³czynniki pzeliczeniowe. PN-G/04200: Kopaliny. Póbki geologiczne. Ogólne wytyczne pobieania. Summay The eseache of local, hoizontal vaiability of qualitative lignite paametes fom Be³chatów aea (cental pat of the Be³chatów deposit) elied on samples of lignite analysis, ealy taken fom small aea (8 8 m) which was located in the cental pat of deposit (Fig. 1). In this aticle the studied aea is named the expeimental aea (Fig. 2). Chemical analysis lignite samples wee caied by the KWB Be³chatów Laboatoy (Tab. 1). To the analysis was choose fou main, fom the point of view of coal utilization lignite, paametes on as eceived basis: total moistue (W t ), ash content (A ), caloific value (Q i ) and sulfu content (S t ) (Tab. 2). In the eseache statistical methods wee used, like simple statistics, distibution analysis, coelation and egession analysis. Results of the simple statistics of main lignite qualitative paametes beyond little lowe capacity of the sulfu content paamete ae contained in the limits which ae published by the Be³chatów mine (Tab. 3). Most stongly vaiable in the local scale lignite paametes wee ash content and sulfu content (Tab. 2). Caied analyses have exeted that the pat of paametes (caloific value and sulfu content) is featued by multiple lowest vaiables compaing to the same paametes geneal vaiables in the whole Be³chatów aea. In the case of two othe lignite paametes (total

19 Pzyczynek do badañ lokalnej, poziomej zmiennoœci g³ównych paametów moistue and ash content) we might talk about compaable levels of local vaiation (in the expeimental aea) and geneal vaiation (Tab. 4). Being awae of the fact that given findings come fom a one souce and they don t have illustate a level local vaiability in whole deposit, it might be well to conside execution a compaative eseach in othe aeas and exploitation levels of the Be³chatów deposit. Descibed specificity, in the case of confiming it in the othe pats of deposit, might imply seious poblems in the total moistue and ash content estimation and intepetation. Having in mind ank of the poblems esults of the bad estimate qualitative lignite paametes, local vaiability eseaches should enty to the duty of the mine geological suvay. Distibutions of all analyzed lignite paametes belong to two types: symmetical simila to the nomal distibution (total moistue, caloific value and sulfu content) and logaithmic nomal, positive skewness distibution (ash content) (Fig. 3, Tab. 5) Caied eseach have confimed statistical significance elationship between ash content and caloific value (Fig. 4D) and total moistue and caloific value (Fig. 4B). Consideable similaity of the egession line dependence between summay moistue and ash content and caloific value (Fig. 5), to the known fom liteatue egession model fo the Tetiay Polish lignite and high coefficient of coelation empiical dependence, shows high degee of confidence to the analyzed data.