Класифікація вугілля основних робочих пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів

Вивчення концентрацій токсичних і потенційно токсичних елементів (ТіПТЕ) у вугіллі пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району обумовлено посиленням вимог до охорони навколишнього середовища. Актуальність таких досліджень визначена низкою Законів України, постановами Кабінету...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2017
Hauptverfasser:	Козій, Є.С., Ішков, В.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2017
Schriftenreihe:	Геотехнічна механіка
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158615
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Класифікація вугілля основних робочих пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів / Є.С. Козій, В.В. Ішков // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2017. — Вип. 136. — С. 74-86. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-158615
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1586152025-02-23T17:33:33Z Класифікація вугілля основних робочих пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів Классификация угля основных рабочих пластов Павлоградско-Петропавловского геолого-промышленного района по содержанию токсичных и потенциально токсичных элементов Coal classification of main working seams of Pavlohrad-Petropavlivka geological and industrial district on content of toxic and potentially toxic elements Козій, Є.С. Ішков, В.В. Вивчення концентрацій токсичних і потенційно токсичних елементів (ТіПТЕ) у вугіллі пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району обумовлено посиленням вимог до охорони навколишнього середовища. Актуальність таких досліджень визначена низкою Законів України, постановами Кабінету Міністрів, а також вимогами ДКЗ до якості та змісту геологічних матеріалів при розвідці вугільних родовищ. В результаті виконаних досліджень побудовані дендрограми результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугільних пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту ТіПТЕ у вугіллі. Изучение концентраций токсичных и потенциально токсичных элементов (ТиПТЭ) в угле пластов Павлоградско-Петропавловского геолого-промышленного района обусловлено усилением требований к охране окружающей среды. Актуальность таких исследований определена рядом Законов Украины, постановлениями Кабинета Министров, а также требованиями ГКЗ к качеству и содержанию геологических материалов при разведке угольных месторождений. В результате выполненных исследований построены дендрограммы результатов кластеризации взвешенным центроидным методом угольных пластов Павлоградско-Петропавловского геолого-промышленного района по содержанию ТиПТЭ в угле. The study of concentrations of toxic and potentially toxic elements (TPTE) in coal seams of the Pavlohrad-Petropavlivka geological and industrial district is caused of the strengthening of environmental protection requirements. The relevance of such studies is determined by a number of Laws of Ukraine, Cabinet of Ministers resolutions, and requirements of State Commission for Reserves to the quality and content of geological materials for exploration of coal deposits. As a result of the performed studies, dendrograms of the results of clustering by the weighte centroid method of the coal seams of the Pavlohrad-Petropavlivka geological-industrial district on the content of TPTE in coal were constructed. 2017 Article Класифікація вугілля основних робочих пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів / Є.С. Козій, В.В. Ішков // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2017. — Вип. 136. — С. 74-86. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158615 553.94:550.428 uk Геотехнічна механіка application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Вивчення концентрацій токсичних і потенційно токсичних елементів (ТіПТЕ) у вугіллі пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району обумовлено посиленням вимог до охорони навколишнього середовища. Актуальність таких досліджень визначена низкою Законів України, постановами Кабінету Міністрів, а також вимогами ДКЗ до якості та змісту геологічних матеріалів при розвідці вугільних родовищ. В результаті виконаних досліджень побудовані дендрограми результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугільних пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту ТіПТЕ у вугіллі.
format	Article
author	Козій, Є.С. Ішков, В.В.
spellingShingle	Козій, Є.С. Ішков, В.В. Класифікація вугілля основних робочих пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів Геотехнічна механіка
author_facet	Козій, Є.С. Ішков, В.В.
author_sort	Козій, Є.С.
title	Класифікація вугілля основних робочих пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів
title_short	Класифікація вугілля основних робочих пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів
title_full	Класифікація вугілля основних робочих пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів
title_fullStr	Класифікація вугілля основних робочих пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів
title_full_unstemmed	Класифікація вугілля основних робочих пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів
title_sort	класифікація вугілля основних робочих пластів павлоградсько-петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів
publisher	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
publishDate	2017
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/158615
citation_txt	Класифікація вугілля основних робочих пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів / Є.С. Козій, В.В. Ішков // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2017. — Вип. 136. — С. 74-86. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.
series	Геотехнічна механіка
work_keys_str_mv	AT kozíjês klasifíkacíâvugíllâosnovnihrobočihplastívpavlogradsʹkopetropavlívsʹkogogeologopromislovogorajonupovmístutoksičnihípotencíjnotoksičnihelementív AT íškovvv klasifíkacíâvugíllâosnovnihrobočihplastívpavlogradsʹkopetropavlívsʹkogogeologopromislovogorajonupovmístutoksičnihípotencíjnotoksičnihelementív AT kozíjês klassifikaciâuglâosnovnyhrabočihplastovpavlogradskopetropavlovskogogeologopromyšlennogorajonaposoderžaniûtoksičnyhipotencialʹnotoksičnyhélementov AT íškovvv klassifikaciâuglâosnovnyhrabočihplastovpavlogradskopetropavlovskogogeologopromyšlennogorajonaposoderžaniûtoksičnyhipotencialʹnotoksičnyhélementov AT kozíjês coalclassificationofmainworkingseamsofpavlohradpetropavlivkageologicalandindustrialdistrictoncontentoftoxicandpotentiallytoxicelements AT íškovvv coalclassificationofmainworkingseamsofpavlohradpetropavlivkageologicalandindustrialdistrictoncontentoftoxicandpotentiallytoxicelements
first_indexed	2025-11-24T04:47:37Z
last_indexed	2025-11-24T04:47:37Z
_version_	1849645761572110336
fulltext	ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 74 УДК 553.94:550.428 Козій Є.С., магістр, Ішков В.В., канд.геол.-мінерал. наук, доцент (Державний ВНЗ «НГУ») КЛАСИФІКАЦІЯ ВУГІЛЛЯ ОСНОВНИХ РОБОЧИХ ПЛАСТІВ ПАВЛОГРАДСЬКО-ПЕТРОПАВЛІВСЬКОГО ГЕОЛОГО- ПРОМИСЛОВОГО РАЙОНУ ПО ВМІСТУ ТОКСИЧНИХ І ПОТЕНЦІЙНО ТОКСИЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ Козий Е.С., магистр, Ишков В.В., канд.геол.-минерал. наук, доцент (Государственное ВУЗ «НГУ») КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЯ ОСНОВНЫХ РАБОЧИХ ПЛАСТОВ ПАВЛОГРАДСКО-ПЕТРОПАВЛОВСКОГО ГЕОЛОГО- ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА ПО СОДЕРЖАНИЮ ТОКСИЧНЫХ И ПОТЕНЦИАЛЬНО ТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Koziy E.S., M.S. (Tech.), Ishkov V.V., Ph.D. (Geol.-Min.), Associate Professor (State HEI «NMU») COAL CLASSIFICATION OF MAIN WORKING SEAMS OF PAVLOHRAD- PETROPAVLIVKA GEOLOGICAL AND INDUSTRIAL DISTRICT ON CONTENT OF TOXIC AND POTENTIALLY TOXIC ELEMENTS Анотація. Вивчення концентрацій токсичних і потенційно токсичних елементів (ТіПТЕ) у вугіллі пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району обумовле- но посиленням вимог до охорони навколишнього середовища. Актуальність таких дослі- джень визначена низкою Законів України, постановами Кабінету Міністрів, а також вимога- ми ДКЗ до якості та змісту геологічних матеріалів при розвідці вугільних родовищ. В результаті виконаних досліджень побудовані дендрограми результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугільних пластів Павлоградсько-Петропавлівського геоло- го-промислового району по вмісту ТіПТЕ у вугіллі. Науковий і практичний інтерес викликає класифікація основних вугільних пластів райо- ну за вмістом ТіПТЕ у вугіллі. У зв'язку з цим, задачею в даній роботі було встановлення звичайного розбиття вугільних пластів на класи, вільного від суб'єктивізму дослідника. Мета роботи полягала у виділенні груп однорідних об'єктів (класів, кластерів, таксонів), схожих між собою, при різкій відмінності цих груп одна від одної. Ключові слова: токсичні і потенційно токсичні елементи, дендрограма кластеризації, вугільний пласт. Вступ. Як відомо, процедура класифікації – це систематизація об'єктів по апріорно заданим ознакам. Об'єктивною причиною практичного значення кла- сифікації є складні проблеми зберігання, пошуку, використання величезних ар- хівів емпіричних даних. ________________________________________________________________________________ © Є.С. Козій, В.В. Ішков, 2017 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 75 Виникає необхідність скоротити кількість цих даних і при цьому не втрати- ти занадто багато інформації закладеної в них. Зазвичай для цього використо- вуються кластерний аналіз, таксономія, розпізнавання образів, факторний ана- ліз. Однією з найбільш ефективних процедур спрощення та мінімізації масиву даних для того, щоб полегшити його змістовну інтерпретацію, є кластеризація. Термін кластерний аналіз, вперше введений Тріоном (Tryon) в 1939 році [1], в даний час включає в себе більше 100 різних алгоритмів. Незважаючи на те, що кластерний аналіз відомий відносно давно, поширення ця група методів отри- мала значно пізніше, ніж інші багатовимірні методи математичної статистики. Лише після публікації книги Р.Сокала і П.Сніта «Начала численной таксоно- мии» в 1973 році [2] починають з'являтися перші дослідження з використанням цього методу. Тим не менш, до цих пір в геологічних дослідженнях відомі лише поодинокі випадки вдалого застосування кластерного аналізу, незважаючи на його виняткову простоту і візуальну наочність. Викликає здивування наполег- ливість, з якою геологи досі використовують для вирішення задачі класифікації (об'єктів, ознак) такий складний метод, як факторний аналіз. Разом з тим клас- терний аналіз не тільки набагато простіше і наочніше вирішує цю задачу, але і має незаперечну перевагу: результат його застосування не пов'язаний з втратою навіть частини вихідної інформації про відмінності об'єктів або кореляції ознак. На відміну від інших методів, які використовують при вирішенні задач кла- сифікації, кластерний аналіз не вимагає апріорних припущень про набір даних, що не накладає обмеження на подання досліджуваних об'єктів, дозволяє аналі- зувати показники різних типів даних (інтервальних даних, частотам, бінарних даних). У кластерному аналізі вважається, що: а) вибрані характеристики допускають в принципі бажане розбиття на клас- тери; б) одиниці виміру (масштаб) обрані правильно. Вибір масштабу відіграє велику роль. Як правило, дані нормалізують відні- манням середнього і діленням на стандартне відхилення, так що дисперсія ви- являється, що дорівнює одиниці. Методи кластерного аналізу можна розділити на дві групи: ієрархічні або неієрархічні. Кожна з груп включає безліч підходів і алгоритмів. Суть ієрархічної кластеризації полягає в послідовному об'єднанні менших кластерів в великі або поділі великих кластерів на менші. Ієрархічні агломера- тивні методи характеризуються послідовним об'єднанням вихідних елементів і відповідним зменшенням числа кластерів. На початку роботи алгоритму всі об'єкти є окремими кластерами. На першому кроці найбільш схожі об'єкти об'є- днуються в кластер. На наступних кроках об'єднання триває до тих пір, поки всі об'єкти не будуть складати один кластер. Загалом, немає припущень щодо чис- ла кластерів, рекомендується використовувати ієрархічні алгоритми. Ієрархічні методи, на відміну від неієрархічних, відмовляються від визна- чення числа кластерів, а будують повне дерево вкладених кластерів. Перевага ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 76 цієї групи методів в порівнянні з неієрархічними методами - їх наочність і мож- ливість отримати детальне уявлення про структуру даних. В якості основного методу вирішення поставленої задачі і досягнення мети досліджень в даній роботі був обраний метод зваженого центроїдного (медіан- ного) середнього. Цей вибір був нами обґрунтований в [3]. Виклад основного матеріалу. На дендрограмі кластеризації вугільних пла- стів по вмісту миш’яку (рис.1) достатньо впевнено можна виділити сім основ- них кластерів. Середній вміст миш’яку у вугільних пластах Павлоградсько- Петропавлівського геолого-промислового району складає 57,57 г/т [4]. Кластер 1 складається з кластерів 1.1 і 1.2. Кластер 1.1 в свою чергу сформований клас- тером 1.1.1 з аномально низьким вмістом миш’яку (8 г/т) і кластером 1.1.2, який об’єднує вугільні пласти з низьким вмістом (від 14,66 до 24,75 г/т). Кластер 1.2 об’єднує кластери 1.2.1 і 1.2.2. Кластер 1.2.1 представлений значеннями нижче середніх (від 31,5 до 32,5 г/т) і кластер 1.2.2 – середніми значеннями (від 44 до 45 г/т). Кластер 2 складений двома кластерами, а саме 2.1, який вміщує кластер 2.1.1 із значеннями вмісту миш’яку вище середніх (від 63 до 73 г/т) і 2.1.2 з ви- соким вмістом (від 86,5 до 100 г/т) та кластером 2.2 з аномально високим вміс- том миш’яку – 125 г/т. Рисунок 1 - Дендрограма результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугіль- них пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту миш’яку у вугіллі Аналіз дендрограми кластеризації вугільних пластів за вмістом берилію (рис. 2) дозволяє візуально виділити шість кластерів. Середній вміст берилію у вугільних пластах Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового ра- йону складає 2,84 г/т. Кластер 1 об’єднує кластери 1.1 і 1.2. Кластер 1.1 пред- ставлений кластерами 1.1.1 з аномально низьким (від 1,2 до 1,6 г/т) і 1.1.2 з ни- зьким вмістом берилію (від 1,83 до 2,23 г/т). Кластер 1.2 сформований класте- рами 1.2.1 і.1.2.2. Кластер 1.2.1 об’єдную кластер 1.2.1.1, який складений плас- ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 77 тами із значеннями нижче середніх (від 2,54 до 3,425 г/т) і кластером 1.2.1.2 із значеннями вище середніх – 4 г/т. Кластер 1.2.2 представлений пластом с6 н із високим вмістом 5 г/т. Кластер 2 сформований пластом с5 2в із аномально висо- ким вмістом берилію – 7 г/т. Рисунок 2 - Дендрограма результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугіль- них пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту бе- рилію у вугіллі При кластеризації вугільних пластів за концентрацією кобальту (рис. 3) від- мічено сім кластерів. Середній вміст кобальту у вугільних пластах Павлоград- сько-Петропавлівського геолого-промислового району становить 6,62 г/т. Клас- тер 1 об’єднує кластери 1.1 і 1.2, в свою чергу кластер 1.1 представлений клас- терами 1.1.1 з аномально низьким (5 г/т) і 1.1.2 з низьким вмістом кобальту (5,5 г/т). Кластер 1.2 сформований кластерами 1.2.1 і 1.2.2. Кластер 1.2.1 об’єднує кластери 1.2.1.1 із значеннями нижче середніх (від 6,0 до 6,5 г/т) і 1.2.1.2 із середнім вмістом кобальту – 6,89 г/т. ). Кластер 1.2.2 формує кластери 1.2.2.1 із значенням вище середніх (7,4 г/т) і 1.2.2.2 із високим вмістом (від 7,71 до 7,8 г/т. ). Кластер 2 складає вугільні пласти із аномально високим вмістом кобальту – (від 9,3 до 10,2 г/т. ). При кластеризації вугільних пластів за вмістом марганцю (рис. 4) відзначе- но сім кластерів. Середній вміст марганцю у вугільних пластах Павлоградсько- Петропавлівського геолого-промислового району становить 128,6 г/т. Кластер 1 представлений кластером 1.1.1.1 з аномально низьким вмістом марганцю від 50 до 62 г/т, кластером 1.1.1.2.1 з низькими значеннями від 70 до 73 г/т, кластером 1.1.1.2.2.1 із значеннями нижче середніх від 80 до 86,25 г/т, кластером 1.1.1.2.2.2 – середніми, від 92 до 99 г/т, кластером 1.1.2 - вище середніх від 105 до 116,8 г/т і кластером 1.2 з високим вмістом від 162 до 210 г/т. Кластер 2 сфо- рмований пластом с5 н з аномально високим вмістом (750 г/т). ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 78 Рисунок 3 - Дендрограма результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугіль- них пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту коба- льту у вугіллі Рисунок 4 - Дендрограма результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугіль- них пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту мар- ганцю у вугіллі На дендрограмі кластеризації вугільних пластів по вмісту нікелю (рис. 5) видно чітку і однозначну структуру кластерів. Середній вміст нікелю у вугіль- них пластах Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району складає 20,65 г/т. Кластер 1 складається з кластерів 1.1 і 1.2. Кластер 1.1 сфор- мований кластером 1.1.1, який об’єднує кластери 1.1.1.1 з аномально низьким вмістом нікелю від 14 до 15,8 г/т і 1.1.1.2 з низьким вмістом від 17 до 18 г/т, а ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 79 також кластером 1.1.2, який в свою чергу представлений кластером 1.1.2.1 із значеннями нижче середніх (від 19 до 21,2 г/т) і 1.1.2.2 – середніми значеннями (від 21,83 до 22 г/т). Кластер 1.2 об’єднує кластер 1.2.1 із вмістом нікелю вище середніх (від 23,67 до 25,67 г/т) і 1.2.2 з високим вмістом (від 28 до 29 г/т). Кла- стер 2 представлений пластом с5 н з аномально високим вмістом нікелю (35 г/т). Рисунок 5 - Дендрограма результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугіль- них пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту ніке- лю у вугіллі Аналізуючи дендрограму кластеризації вугільних пластів за вмістом ртуті (рис. 6) можна виділити сім кластерів. Середній вміст ртуті у вугільних пластах Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району становить 0,32 г/т. Кластер 1 об’єднує кластери 1.1 і 1.2. Кластер 1.1 формує кластери 1.1.1 з аномально низьким вмістом ртуті – 0,02 г/т і 1.1.2 з низьким вмістом від 0,06 до 0,09 г/т. Кластер 1.2 представлений кластером 1.2.1, який складений кластером 1.2.1.1 із значеннями нижче середніх (від 0,18 до 0,24 г/т) і 1.2.1.2 – із середніми значеннями (від 0,3 до 0,34г/т), а також кластером 1.2.2, який міс- тить кластери 1.2.2.1 із вмістом ртуті вище середніх (від 0,4 до 0,45 г/т) і 1.2.2.2 з високим вмістом (від 0,5 до 0,54 г/т). Кластер 2 сформований вугільними пла- стами з аномально високим вмістом ртуті (від 0,7 до 0,8 г/т). При кластеризації вугільних пластів за вмістом свинцю (рис. 7) виділено сім кластерів. Середній вміст свинцю у вугільних пластах Павлоградсько- Петропавлівського геолого-промислового району становить 9,35 г/т. Кластер 1 об’єднує кластер 1.1 з аномально низьким значенням – 5 г/т і кластер 1.2. Клас- тер 1.2 містить кластер1.2.1 з низьким вмістом від 7 до 8 г/т і кластер 1.2.2, який в свою чергу представлений кластером 1.2.2.1 із значеннями нижче середніх (від 8,83 до 9 г/т) і 1.2.2.2 із середніми значеннями (від 9,3 до 9,67 г/т). Кластер 2 об’єднує кластери 2.1 і 2.2. Кластер 2.1 містить кластер 2.1.1 із значеннями вище середніх (від 12 до 12,17 г/т) і кластер 2.1.2 з високим вмістом свинцю ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 80 (від 14 до 14,67 г/т). Аномально високий вміст свинцю, 16,7 г/т пов’язаний із пластом с8 н , який формує кластер 2.2. Рисунок 6 - Дендрограма результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугіль- них пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту ртуті у вугіллі Рисунок 7 - Дендрограма результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугіль- них пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту сви- нцю у вугіллі Аналіз дендрограми кластеризації вугільних пластів за вмістом фтору (рис. 8) свідчить про наявність сімох кластерів. Середній вміст фтору у вугільних пластах Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району скла- ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 81 дає 79,5 г/т. Кластер 1 об’єднує кластер 1.1 з аномально низьким вмістом від 14 до 22 г/т і кластер 1.2 із низьким вмістом від 40 до 53 г/т. Кластер 2 представ- лений кластерами 2.1 і 2.2. Кластер 2.1 сформований кластером 2.1.1, який в свою чергу містить кластер 2.1.1.1 із значеннями нижче середніх (від 67,6 до 76,33 г/т) і 2.1.1.2 із середніми значеннями (від 81,4 до 90,13 г/т), а також клас- тером 2.1.2, який об’єднує кластер 2.1.2.1 із значеннями вище середніх (від 96,71 до 100 г/т) і кластер 2.1.2.2 з високим вмістом фтору – 107 г/т. Аномально високий вміст фтору 132,75 г/т пов’язаний із пластом с2, який представлений кластером 2.2. Рисунок 8 - Дендрограма результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугіль- них пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту фто- ру у вугіллі На дендрограмі кластеризації вугільних пластів по вмісту хрому (рис. 9) можна виділити сім кластерів. Середній вміст хрому у вугільних пластах Пав- лоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району складає 16,63 г/т. Кластер 1 об’єднує кластери 1.1 і 1.2. Кластер 1.1 представлений кластерами 1.1.1 з аномально низьким вмістом хрому – 6 г/т і 1.1.2 з низьким вмістом від 9 до 12 г/т. Кластер 1.2 сформований кластером 1.2.1, який складений кластером 1.2.1.1 із значеннями нижче середніх (від 13,65 до 15 г/т) і 1.2.1.2 – із середніми значеннями (від 15,83 до 17 г/т), а також кластером 1.2.2, із вмістом хрому вище середніх (від 18 до 20,17 г/т). Кластер 2 сформований кластером 2.1 з високим вмістом хрому (від 25 до 25,33 г/т) і 2.2 з аномально високим вмістом – 28 г/т. При кластеризації вугільних пластів за вмістом ванадію (рис. 10) відмічено сім кластерів. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 82 Рисунок 9 - Дендрограма результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугіль- них пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту хро- му у вугіллі Середній вміст ванадію у вугільних пластах Павлоградсько- Петропавлівського геолого-промислового району становить 15,14 г/т. Кластер 1 об’єднує кластер 1.1 з аномально низьким значенням – від 8 до 10 г/т і кластер 1.2. Кластер 1.2 представлений кластером 1.2.1 з низьким вмістом 13,7 г/т і кла- стером 1.2.2, який в свою чергу сформований кластером 1.2.2.1 із значеннями нижче середніх (від 14,83 до 15,33 г/т) і 1.2.2.2 із середніми значеннями (від 16,75 до 17,17 г/т). Кластер 2 об’єднує кластери 2.1 і 2.2. Кластер 2.1 представ- лений кластером 2.1.1 із значеннями вище середніх (від 19,17 до 20 г/т) і клас- тером 2.1.2 з високим вмістом (від 21 до 22 г/т). Аномально високий вміст ва- надію пов’язаний із кластером 2.2 і складає 24-26 г/т. Рисунок 10 - Дендрограма результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугіль- них пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту вана- дію у вугіллі ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 83 Дендрограма кластеризації вугільних пластів по вмісту золи (рис. 11) міс- тить сім основних кластерів. Середній вміст золи у вугільних пластах Павло- градсько-Петропавлівського геолого-промислового району складає 11,4%. Кла- стер 1 представлений кластером 1.1 з аномально низьким значенням – 4,3% і кластером 1.2. Кластер 1.2 представлений кластером 1.2.1, який об’єднує клас- тер 1.2.1.1 з низьким вмістом золи від 6,85 до 7,93% і кластером 1.2.1.2 із зна- ченнями нижче середніх (від 8,6 до 10,84%), а також кластер 1.2.2 із середніми значеннями (від 11,4 до 13,27%). Кластер 2 об’єднує кластер 2.1 із значеннями вище середніх – 17,55% і кластером 2.2, який в свою чергу містить кластер 2.2.1 з високим значенням – 24% і 2.2.2 з аномально високим значенням золи – 28,2%. Рисунок 11 - Дендрограма результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугіль- них пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту золи у вугіллі Аналізуючи дендрограму кластеризації вугільних пластів за вмістом сірки загальної (рис. 12) можна виділити сім кластерів. Середній вміст сірки загаль- ної у вугільних пластах Павлоградсько-Петропавлівського геолого- промислового району становить 1,95%. Кластер 1 об’єднує кластер 1.1 з анома- льно низьким вмістом сірки від 1,3 до 1,4% і кластер 1.2 із низьким вмістом від 1,55 до 1,73%. Кластер 2 представлений кластерами 2.1 і 2.2. Кластер 2.1 сфор- мований кластером 2.1.1, який в свою чергу представлений кластером 2.1.1.1 із значеннями нижче середніх (від 1,87 до 1,9%) і 2.1.1.2 із середніми значеннями (від 2 до 2,1%), а також кластером 2.1.2, який об’єднує кластер 2.1.2.1 із зна- ченнями вище середніх (від 2,15 до 2,26%) і кластер 2.1.2.2 з високим вмістом сірки (від 2,3 до 2,33%). Аномально високий вміст сірки – 2,53% пов’язаний із пластом с9, який представлений кластером 2.2. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 84 Рисунок 12 - Дендрограма результатів кластеризації зваженим центроїдним методом вугіль- них пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району по вмісту сірки загальної у вугіллі Висновки. На основі аналізу результатів кластеризації зваженим центроїд- ним методом вугільних пластів Павлоградсько-Петропавлівського геолого- промислового району по вмісту токсичних і потенційно токсичних елементів, а також вмісту сірки загальної і золи у вугіллі можна зробити наступні основні висновки: 1. Для кожної з досліджуваних ознак (вміст золи, сірки загальної, токсичних і потенційно токсичних елементів) вугілля пластів на підсумковій дендрограмі кластеризації впевнено виділяються 7 груп значень: аномально низьких, низь- ких, нижчих за середні, середніх, вище середніх, високих і аномально високих. 2. У кластер з аномально високими значеннями вмісту у вугіллі сірки зага- льної, ртуті та миш'яку потрапляють проби вугілля пласта с9 (що містять до 2,43 г/т в епігенетичних сульфідах, які цементують тектонічні брекчії і до 1,57 г/т в діагенетичних сульфідах, при переважанні епігенетичного піриту в численних мікро- і макротріщинах). Для пласта с5 н , який приєднується до тако- го ж кластеру в дендрограмі за вмістом ртуті дещо домінує діагенетична суль- фідна форма, яка збагачує цим елементом в основному верхню приконтактову частину пласта (концентрація ртуті в ній досягає 1,96 г/т). У той же час спіль- ний аналіз дендрограм розподілу золи, сірки загальної, ртуті та миш'яку дає пі- дставу припустити наявність у вугіллі немінеральної сорбованої іонообмінної форми, металоорганічної форми (гуматів і комплексних сполук типу хелатів), мінеральних форм (сульфідної). При цьому концентруюча роль перерахованих форм послідовно зменшується в ряду: (As, Hg) сульфідна епігенетична, (As, Hg) сульфідна діагенетична, (As, Hg) металоорганічна, (As, Hg) сорбована іонооб- мінна. Цей висновок підтверджується тим, що при фракціонуванні по щільнос- ті, фракція > 2,8 г/т вносила у вугілля пластів до 83% всієї ртуті і до 77% ми- ш'яку. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 85 3. Берилій у вугіллі основних пластів району є виключно вуглефільним еле- ментом. Спільний аналіз дендрограм кумуляції загальної сірки, золи та берилію показує, що цей елемент у вугіллі пластів району присутній в формах (концент- рація збільшується в ряді): (Ве) карбонатна, (Ве) сорбована силікатна (териген- на і аутигенна переважно глиниста фракція), (Ве ) сорбована органічна частина, (Ве) металоорганічна фракція у вигляді комплексних сполук. 4. Кластери, які вміщують пласти з максимальною зольністю вугілля (с5 н , с6 і с6 1 ), співпадають по пласту с5 н з максимальними значеннями таких елементів, як Сo, Ni, Mn, Hg, F, Сr, по пласту с6 – F, по пласту с6 1 - F, Сr. 5. Пласти вугілля з максимальною концентрацією берилію не співпадають з кластерами з максимальним вмістом інших ТіПТЕ, сірки загальної і золи. Таким чином, за допомогою зваженого центроїдного методу кластерізації реалізованого у програмі «STATISTICA 7» було виконано класифікацію основ- них пластів району за вмістом ТіПТЕ у вугіллі, що в свою чергу, надає можли- вість у подальшому визначити основні геологічні чинники їх накопичення та концентрації, встановити більш детально форми їх знаходження. ––––––––––––––––––––––––––––––– СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Tryon, R.C. Cluster analysis / R.C. Tryon. - London: Ann Arbor Edwards Bros, 1939. – 139 p. 2. Sneath, P.H.A. Numerical taxonomy / P.H.A. Sneath, R.R. Sokal // San Francisco: W. H. Freeman and Co, 1973. – 573 p. 3. Ишков, В.В. О классификации угольных пластов по содержанию токсичных элементов с по- мощью кластерного анализа. / В.В. Ишков, Е.С. Козий // Збірник наукових праць Національного гір- ничого університету. – Дніпропетровськ: «Літограф», 2014. -№ 45 – С. 209-221. 4. Ішков, В.В. Особливості розподілу токсичних і потенційно токсичних елементів у вугіллі плас- та с10 в шахти «Сташкова» Павлоградсько-Петропавлівського геолого-промислового району / В.В. Іш- ков, Є.С. Козій // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. – Дніпропетровськ: ІГТМ, 2017. – № 133. – С. 143-157. REFERENCES 1. Tryon, R.C. (1939), "Cluster analysis‖, London: Ann Arbor Edwards Bros, United Kingdom. 2. Sneath, P.H.A. and Sokal, R.R. (1973), ―Numerical taxonomy‖, W. H. Freeman, San Francisco, Cali- fornia, United States. 3. Ishkov, V.V. and Koziy, E.S. (2014), ―About classification of coal seams on content of toxic and po- tentially toxic elements with the help of cluster analysis‖, Zbirnyk naukovykh prats Natsionalnoho hirny- choho universytetu, no.45, p.209-221. 3. Ishkov, V.V. and Koziy, E.S. (2017), ―Peculiarities of distribution of toxic and potentially toxic ele- ments in the coal of the layer с10 в in the Stashkov mine of Pavlograd-Petropavlovsk geological and industrial district‖, Geo-Technical Mechanics, no. 133, pp. 143-157. ––––––––––––––––––––––––––––––– Про авторів Козій Євген Сергійович, магістр, заступник директора Навчально-наукового центру підготовки іноземних громадян, Державний вищий навчальний заклад «Національний гірничий університет» (Державний ВНЗ «НГУ»), Дніпро, Україна, koziyes@nmu.org.ua. Ішков Валерій Валерійович, кандидат геолого-мінералогічних наук, доцент, завідувач кафедри Мінералогії та петрографії, Державний вищий навчальний заклад «Національний гірничий універси- тет» (Державний ВНЗ «НГУ»), Дніпро, Україна, ish-w@yandex.ua. mailto:koziyes@nmu.org.ua ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2017. №136 86 About authors Koziy Evgeniy Sergeevich, Master of Science (M.S.), Deputy Director of Educational and Scientific Center for Training of Foreign Citizens, State Higher Educational Institution "National Mining University" (State HEI «NMU»), Dnipro, Ukraine, koziyes@nmu.org.ua. Ishkov Valeriy Valeryevych, Candidate of Geological-Mineralogical Sciences (Ph.D.), Associate Pro- fessor, Head of department of Mineralogy and Petrology, State Higher Educational Institution "National Mining University" (State HEI «NMU»), Dnipro, Ukraine, ish-w@yandex.ua. ––––––––––––––––––––––––––––––– Аннотация. Изучение концентраций токсичных и потенциально токсичных элементов (ТиПТЭ) в угле пластов Павлоградско-Петропавловского геолого-промышленного района обусловлено усилением требований к охране окружающей среды. Актуальность таких исс- ледований определена рядом Законов Украины, постановлениями Кабинета Министров, а также требованиями ГКЗ к качеству и содержанию геологических материалов при разведке угольных месторождений. В результате выполненных исследований построены дендрограммы результатов класте- ризации взвешенным центроидным методом угольных пластов Павлоградско- Петропавловского геолого-промышленного района по содержанию ТиПТЭ в угле. Научный и практический интерес представляет классификация основных угольных плас- тов района по содержанию ТиПТЭ в угле. В связи с этим, задачей в данной работе было установление обычного разбиения угольных пластов на классы, свободного от субъективиз- ма исследователя. Цель работы заключалась в выделении групп однородных объектов (клас- сов, кластеров, таксонов), похожих между собой, при резком отличии этих групп друг от друга. Ключевые слова: токсичные и потенциально токсичные элементы, дендрограмма клас- теризации, угольный пласт. Annotation. The study of concentrations of toxic and potentially toxic elements (TPTE) in coal seams of the Pavlohrad-Petropavlivka geological and industrial district is caused of the strengthen- ing of environmental protection requirements. The relevance of such studies is determined by a number of Laws of Ukraine, Cabinet of Ministers resolutions, and requirements of State Commis- sion for Reserves to the quality and content of geological materials for exploration of coal deposits. As a result of the performed studies, dendrograms of the results of clustering by the weighted centroid method of the coal seams of the Pavlohrad-Petropavlivka geological-industrial district on the content of TPTE in coal were constructed. Scientific and practical interest is the classification of the main coal seams of the district for the content of TPTE in coal. In this connection, the task in this work was to establish the usual frag- mentation of coal seams into classes that are free from subjectivism of the researcher. The aim of the work was to distinguish groups of homogeneous objects (classes, clusters, taxons), similar to each other, with a sharp difference between these groups from each other. Keywords: toxic and potentially toxic elements, dendrogram clustering, coal seam. Стаття надійшла до редакції 08.09.2017 Рекомендовано до друку д-ром геологічних наук Барановим В.А. mailto:ish-w@yandex.ua

Institution

Ähnliche Einträge