2. Структура пластов

Угольный пласт нельзя представлять, как какое-то сплошное монолитное скопление угольного вещества. Характерной чертой угольных пластов, как и пластов осадочных пород любого состава, является слоистость. Ее появление обусловлено изменением скорости прогибания земной коры на площади угле накопления и сезонными климатическими процессами. Слоистость выражается в разрезе пласта в смене и чередовании различных петрографических типов угля, отличающихся по блеску, текстурно-структурным особенностям, трещиноватости и др. Она подчеркивается скоплением фюзенизированных фрагментов растительных тканей, неодинаковой насыщенностью отдельных слоев линзами и прослоями витрена, приуроченностью к некоторым горизонтам пласта различных конкреционных образований и неодинаковым содержанием в отдельных петрографических типах угля минеральных примесей. Особенно отчетливо заметна слоистость угольных пластов, если в разрезе имеются линзы, прослои и слои минеральных или угольно-минеральных пород. Слои угля в таких пластах принято именовать пачками. Пласты, состоящие из нескольких пачек угля, разделенных внутрипластовыми породными прослоями, широко распространены во всех угольных бассейнах.

Угольным слоем называется тонкий угольный пласт или часть угольного пласта (пачки), отличающаяся по петрографическому составу, трещиноватости, крепости или содержанию минеральных примесей.

Для характеристики строения угольных пластов вычерчиваются (в масштабе 1:20 или 1:50) структурные колонки, на которых прослои и пачки различного состава показываются соответствующими условными знаками. При этом отображение строения, состава и свойств отдельных пачек, и прослоев на структурных колонках угольных пластов может быть более или менее детальным.

При детальных петрографических исследованиях, когда в каждом слое угольного пласта определяется не только макротип, но и микрокомпонентный состав, на структурных колонках приводятся все наиболее важные сведения об угле.

3. Разделение угольных пластов по структурным признакам, мощности и условиям залегания

По структурным признакам, т.е. в зависимости от количества внутрипластовых породных прослоев, выделяются пласты простого, сложного (при наличии породных прослоев -- от одного до десяти, и очень сложного строения; в последнем случае угольные пласты (залежи) представлены частым переслаиванием большого количества угольных и породных прослоев. Например, на Волчанском, Богословском и Экибастузском месторождениях в мощных угольных пластах насчитываются десятки, а иногда и сотни породных прослоев.

В Донецком бассейне более половины всех пластов (54 %) характеризуются простым строением. Однако соотношение пластов простого и сложного строения в отдельных районах бассейна не остается постоянным. В Донецком экономическом районе пласты простого строения составляют более 60 %, Ворошиловоградском и Ростовском -- около 50, а в Днепропетровском --90 %.

В Кузнецком бассейне преобладают пласты сложного строения, особенно часто встречающиеся в отложениях кольчугинской серии.

В этих отложениях простое строение имеют не более 18 % пластов, в основном тонких. В балахонской серии Кузнецкого бассейна количество пластов с простым строением достигает 37 %. При этом простое строение нередко наблюдается в пластах средней мощности и даже в мощных.

В угленосных отложениях Карагандинского бассейна преобладающая часть угольных пластов обладает сложным строением. Исключение составляют отдельные пласты долинской и тентекской свит.

Пласты простого строения возникают в результате непрерывного накопления растительного материала. Обычно это происходит при устойчивом геотектоническом режиме, обеспечивающем совпадение скоростей нарастания торфяника и опускания области торфонакопления.

Сложные пласты являются образованиями переменного накопления. Их строение связано с изменением характера или с остановками в процессе накопления отмершей растительной массы. Это возможно только при неустойчивом геотектоническом режиме, когда скорость накопления торфяника неоднократно становится меньше или больше скорости опускания области торфонакопления. В результате торфообразование временно прекращается на всей площади или на отдельных ее частях.

Строение угольного пласта является одним из основных факторов, определяющих технологию их разработки и способы подготовки угля к использованию в промышленности.

Пласты сложного и очень сложного строения нередко разделяются породными прослоями на части, которые могут служить самостоятельными объектами эксплуатации. В сложном угольном пласте из многочисленных угольных пачек промышленную ценность может представлять только одна, залегающая непосредственно под кровлей или над почвой пласта и др.

При разработке мощных пластов угля выделяются эксплуатационные слои -- части пласта определенной мощности, вынимаемые раздельно. Эксплуатационный слой может быть частью одной угольной пачки или включать несколько пачек.

По мощности в практике разведки и эксплуатации принято разделять угольные пласты на пять групп: 1) весьма тонкие -- до 0,5 м; 2) тонкие -- от 0,5 до 1,3 м; 3) средней мощности -- от 1,35 до 3,5 м; 4) мощные -- от 3,55 до 15 м; 5) весьма мощные -- более 15 м.

По мощности и зольности среди угольных пластов различают рабочие и нерабочие.

Рабочим угольным пластом следует называть такой комплекс угольных пачек (или одну пачку) и прослоев пород, который имеет средневзвешенную зольность не выше, а суммарную мощность угольных пачек не ниже установленных кондициями для балансовых запасов по данному месторождению. Нерабочим пластом считается такой, который не удовлетворяет требованиям кондиций по мощности и зольности.

По свойству пласта угля сохранять рабочую мощность и строение в пределах шахтного поля оценивается степень его выдержанности. Выдержанность мощности и строения угольных пластов относится к основным факторам, определяющим промышленную ценность месторождения и условия его разработки.

По степени выдержанности выделяют три группы угольных пластов:

1)выдержанные, когда мощность, строение пласта и качество углей в пределах шахтного поля, а нередко и нескольких шахтных полей имеют незначительные отклонения от средних, характерных для этой площади величин; участки с нерабочим значением пласта отсутствуют;

2)относительно выдержанные, когда в пределах шахтного поля мощность и строение пласта и основные показатели качества углей существенно варьируют, но на большей части шахтного поля пласт не утрачивает промышленного значения; при наличии нерабочих участков пласта установлена отчетливая закономерность изменения показателей, обусловливающих переход рабочего пласта в нерабочий;

3)невыдержанные, когда вследствие резкой изменчивости мощности, строения пластов или показателей качества углей они на многих локальных участках в пределах шахтного поля утрачивают рабочее значение.

Протяженность пласта угля в пространстве, его выдержанность зависит от фациальных и геотектонических условий, при которых он образуется. Наиболее благоприятными являются прибрежно-морские (лагунные) условия седиментации, менее благоприятными -- прибрежно-континентальные (дельтовые и устьевые части рек). Многие пласты формировавшиеся в прибрежно-морских условиях, практически непрерывно прослеживаются на огромной площади. Например, площадь распространения пласта /з оценивается не менее чем в 20 тыс. км2, пласт к% непрерывно прослеживается на сотни километров, и др. В ряде случаев для возникновения выдержанных пластов довольно благоприятными были внутри- континентальные озерно-болотные условия угленакопления.

В зависимости от угла падения различают пологие (углы падения до 18°), наклонные (19--35°), крутонаклонные (36-- 55°) и крутые (56--90°) угольные пласты.

Углы падения пластов на площади угольных бассейнов, месторождений и даже отдельных шахтных полей не остаются постоянными. Они изменяются от крыльев к замкам складок, с глубиной залегания в пределах одного и того же крыла складки, вблизи дизъюнктивных нарушений, в местах замыкания антиклинальных и синклинальных структур.