Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы геологии угля и горючих сланцев. Учебное пособие
.pdf
61
8.1 Классификация угольных бассейнов
Общепринятыми типизациями угольных бассейнов и месторождений, осно-
ванных на генетических признаках, являются общие палеогеографические и геотек-
тонические признаки.
На основании общих палеогеографических признаков угольные месторожде-
ния делятся на:
1. Паралические (близкие к морю).
2. Лимнические (озерные).
Паралические угольные месторождения образуются на обширных приморских
заболоченных пространствах и характеризуются обширным площадным распро-
странением. Устойчивый стратиграфический разрез пород угленосных толщ этих
месторождений включает морские отложения – известняки, присутствует морская
или лагунная фауна.
Лимнические угольные месторождения возникали в условиях сравнительно
ограниченных болотных участков вне влияния моря. Они характеризуются ограниченным площадным распространением. Угленосные отложения носят континентальный характер, а их разрез характеризуется значительной изменчивостью.
В основу геотектонической классификации угольных месторождений перво-
начально были положены 6 основных признаков:
1. Мощность угленосных отложений.
2. Фациальный состав угленосных отложений.
3. Характер угленосности.
4. Степень измененности (метаморфизм) пород и углей.
5. Характер складчатости и разрывов (тектоника).
6. Проявление вулканизма.
По характеру тектонических движений при образовании угольных бассейнов
выделяют бассейны трех типов: геосинклинальный, платформенный и переходный
(по А.Г. Иванову).
62
Для геосинклинальных бассейнов характерна очень большая толщина угле-
носных отложений (до 10 - 15 км), значительное число пластов каменных углей (до
нескольких сотен), отчетливо выраженная линейная складчатость, сочетающаяся с
разрывами большой амплитуды.
Платформенным бассейнам свойственны малая толщина угленосных отложе-
ний (сотни метров), наличие бурых углей в верхней части толщи, незначительное
количество угольных пластов (десятки). Залегание угольных пластов горизонталь-
ное или слабонаклонное с нарушениями небольшой амплитуды.
Бассейны переходного типа обладают признаками первых двух типов по ко-
личеству пластов угля и величине угленосной толщи. Особенностью этого типа бас-
сейнов является развитие в них складок брахиантиклинального вида.
Так как месторождения тектонических впадин располагаются в пределах
платформенных сооружений, но их характеристики существенно отличаются от ха-
рактеристики платформенных месторождений, позже было предложено подразде-
лить группу платформенных месторождений на собственно платформенные место-
рождения и месторождения тектонических впадин.
Иногда, в одном и том же бассейне могут быть развиты все три или два смеж-
ных типа. Такие бассейны называются политипными, например: Донецкий, Ленский
и др. бассейны.
Известные в настоящее время угольные бассейны и месторождения России по
времени торфонакопления распределяются следующим образом:
1. Бассейны и месторождения каменноугольного возраста – Львовский, Донец-
кий, Подмосковный, Кизеловский, ряд месторождений Северного Кавказа, во-
сточного склона Уральских гор.
2. Бассейны и месторождения пермского возраста – Печерский, Кузнецкий, Гор-
ловский, Минусинский, Тунгусский и Таймырский бассейны.
3. Бассейны и месторождения мезозойского возраста – Челябинский, Тургай-
ский, Камско-Ачинский, Иркутский, Ленский, а так же ряд месторождений
Северного Кавказа и Забайкалья.
63
4. Бассейны и месторождения кайнозойского возраста – Днепровский, Южно-
Уральский, месторождения Приморья, о. Сахалин и полуострова Камчатки.
8.2 Угольные бассейны и месторождения палеозойского возраста
(каменноугольной системы)
Палеозойские бассейны содержат основные запасы каменных углей (80 %) и
99 % антрацитов. Эти бассейны, как правило, имеют благоприятное географическое
положение и являются главными бассейнами России по добыче углей. Рассмотрим
краткую характеристику угольных бассейнов. Данные по разведанным запасам при-
ведены по расчетам на 1975 г.
Подмосковный угольный бассейн
Подмосковный угольный бассейн является старейшим бассейном страны, до-
быча угля в котором начата более 100 лет назад, имеет важное хозяйственное значе-
ние. Разработка ведется шахтным способом. Основными потребителями являются
теплоэлектростанции центральных районов России.
Промышленно-угленосными являются отложения нижнего карбона, сложенные карбонатной и терригенной толщами общей толщиной до 345 м. Наиболее угленосными являются отложения бобриковского горизонта, в которых выделяется от
3 - 4 до 11 - 14 угольных пластов. Рабочей толщины достигают на отдельных площадях только 4 пласта. В отложениях тульского горизонта установлено 2 - 4 пласта
угля, из которых только один имеет промышленное значение. Залегание угольных
пластов спокойное, под углами не более 3º.
Глубина залегания угольных пластов около 350 м. Подмосковный бассейн является типичным бассейном платформенного типа.
64
Угли бассейна относятся к бурым марки Б
(матовые), гумолитам, реже встре-
2
чаются сапропелиты. Показатели влажности 32 %, зольность на сухое топливо – до
30 %, сера общая – 5 %, теплота сгорания – 28 МДж/кг. На больших глубинах (1,5
км) выявлены каменные угли.
Горнотехнические условия эксплуатации усложняются гидрогеологической
обстановкой. Насчитывается до 10 водоносных горизонтов с водопритоками от 100
до 1000 м
3
/ч. Необходимо предварительное осушение, отвод откаченной воды. До-
быча угля ведется, в основном шахматным способом, разведанные запасы (на
1975 г) 5,3 млрд.т.
Донецкий угольный бассейн
Донбасс служит основным поставщиком угля для южных районов Европей-
ской части страны. По качествам и свойствам угли разнообразны и занимают весь
метаморфический ряд от бурых углей до антрацитов.
Угленосность бассейна связана с отложениями каменноугольной системы,
особенно со средним и верхними отделами.
В разрезе морских, прибрежно-морских, озерных и болотных образований
карбона преобладают терригенные разности пород, среди которых прослеживается
более 300 пластов и прослоев угля толщиной от 0,3 до 2,5 м, около 50 пластов являются объектами эксплуатации.
Донецкий бассейн имеет сложное геологическое строение, отмечается боль-
шое количество дизъюнктивных нарушений (взбросов, надвигов), что осложняет от-
работку угольных пластов. Неблагоприятным фактором также является газонос-
ность пластов, при разработке глубоко залегающих пластов (глубина 500 - 700 м)
начинают проявляться внезапные выбросы угля, газа и пород. Средний коэффици-
ент рабочей угленосности высок – 0,77, средняя углеплотность до глубины 1800 м –
до 20 млн.т/км2.
Угли относятся, в основном, к гумолитам. Физические и химические свойства
углей изменяются в широких пределах и охватывают весь спектр их изменения.
65
Значительное количество углей (марки Ж, К, ОС) являются коксующимися и дают
качественный металлургический кокс.
В угольной формации бассейна имеются многочисленные водоносные гори-
зонты с притоком в шахты до 100 м3/ч. Разведанные запасы – 71,2 млрд.т.
Кузнецкий угольный бассейн
Характерной особенностью бассейна является его переходный тип от бассейнов палеозойского возраста к мезозойскому, так как в его разрезе выделяются
угольные пласты девонского, каменноугольного, пермского и юрского возраста. В
связи с этим, одни авторы относят Кузбасс к бассейнам палеозоя, другие – мезозоя.
Бассейн расположен в южной части Западной Сибири, площадь его равна
27 тыс. км
2
. Бассейн характеризуется сложным тектоническим строением, обуслов-
ленным близостью горных образований. Отличаются высокоамплитудные разломы
угленосной толщи (до 1500 м) и надвиги. В центральной части бассейна степень
дизъюнктивных разрывов уменьшается.
Основная угленосность приурочена к так называемой балахонской серии,
охватывающей верхнюю часть карбона и нижнюю перми, и кольчугинской серии
перми. Кроме того угленосны отложения юрской системы.
Балахонская серия толщиной до 1600 м содержит от 22 до 60 пластов угля.
Толщина пластов 2 - 5 м, в отдельных пластах до 10 м.
В выше залегающих пермских и юрских отложениях выделяется от 13 до 56
пластов и пропластков угля, из них рабочей толщины (более 0,8 м) от 3 до 14 пластов.
В связи с длительными и часто менявшимися условиями угленосных отложе-
ний качество углей отличается большим разнообразием: от сапропелитов до антра-
цитов, но, в основном, они представлены гумусовыми углями.
Теплота сгорания каменных углей балахонской серии изменяется от 32 до
36 МДж/кг, юрских углей – от 20 до 25 МДж/кг. Содержание серы в углях не превышает 1 %, по зольности угли относятся к мало- и среднезольным.
66
Добыча угля ведется преимущественно на глубине 200 - 300 м в шахтах, а
также карьерным способом.
Угли бассейна самовозгорающиеся, особенно пласты большой толщины, мно-
гие шахты опасны по газу и пыли. Гидрогеологические условия зависят от тектоники, в зонах тектонических нарушений приток воды в шахтах достигает 250 м
веданные запасы составляют 108 млрд.т.
8.3 Угольные бассейны месторождения мезозойского возраста
Основные бассейны мезозойского возраста располагаются восточнее Урала,
но, в основном, в Восточной Сибири.
3
/ч. Раз-
Иркутский бассейн
Бассейн расположен в юго-западной части Иркутской области вблизи отрогов
Восточных Саян. Крупных дизъюнктивных нарушений не выявлено, в центральной
части бассейна отложения залегают почти горизонтально.
Угленосность приурочена к отложениям юрского возраста, количество пла-
стов угля и их качество резко меняется по разрезу и площади.
В отдельных разрезах установлено до 11 рабочих пластов, которые иногда
сливаются, образуя мощный пласт. Толщина рабочих пластов изменяется от 0,7 до
30 м.
Угли в большинстве гумусовые, каменные, встре6чаются сапропелевые. Содержание серы изменяется от 0,5 % до 8 %, теплота сгорания составляет 30 –
34 МДж/кг. Малосернистые спекающиеся угли могут использоваться для получения
металлургического кокса.
67
Добыча угля ведется, в основном, открытым способом, что объясняется нали-
чием мощных пластов угля и простыми инженерно-геологическими и гидрогеологи-
ческими условиями. Основная добыча угля ведется на Черемховском месторожде-
нии. Запасы месторождения – 20,3 млрд.т.
Канско-Ачинский бассейн
Бассейн расположен в районе г. Красноярска, в его состав входят до 30 место-
рождений, угленосная толщина которых приурочена к юрской системе. Юрские от-
ложения сохранились в виде отдельных разрозненных неглубоких мульд, пласты
угля в которых залегают почти горизонтально. Углы наклона на большей части бас-
сейна составляют 2 - 5º, вблизи горных хребтов иногда достигают 50º, дизъюнктивные дислокации выражены незначительным смещением пластов.
В угленосной толще содержится до 35 угольных пластов, а суммарная толщи-
на пластов – до 97 м, средняя по бассейну – 21 м.
Угли гумусового типа, иногда встречаются сапропелиты и горючие сланцы.
По степени метаморфизма угли относятся к бурым марок Б1, Б
и Б3.
2
Влажность углей – до 40 %, золы – до 12 %, содержание серы – до 1 %, теплота сгорания низкая – 12 - 20 МДж/кг, угли склонны к самовозгоранию.
Все запасы угля пригодны для разработки открытым способом, но до сих пор
слабо освоены промышленностью. Запасы разведанного угля составляют 115млрд.т.
8.4 Бассейны и месторождения кайнозойского возраста
Палеогеновые и неогеновые угленакопления в европейской и азиатской частях
России представлено, в основном, платформенным типом, лишь на крайнем востоке,
в пределах Тихоокеанской геосинклинальной системы, угленакопление относится к
геосинклинальному типу.
68
В качестве примера геосинклинального типа приведем описание Сахалинского
бассейна.
Сахалинский бассейн
Угленосные отложения на о. Сахалин связаны с породами палеогенового и
неогенового возраста, частично с верхним мелом.
Месторождения содержат до 30 пластов рабочей толщины (в среднем 4 м).
Для угольных пластов характерно сложное строение, засоренность минераль-
ными примесями, невыдержанность толщины пластов по площади.
Угли Сахалина преимущественно бурые, гумусовые с прослоями и линзами
сапропелевых. Качество бурых углей: влажность – до 10 %, золы – до 36 %, серы –
0,2 - 1 %, теплота сгорания – 28 МДж/кг.
В каменных углях содержание влаги уменьшается до 4 %, золы до 15 %, теплота сгорания составляет 35 МДж/кг, количество углерода увеличивается с 70 % до
81 %.
Разработка угля ведется в южной части острова небольшими шахтами глубиной до 200 м и открытым способом. Все действующие шахты опасны по содержа-
нию газов и пыли, гидрогеологические условия благоприятны. Запасы угля оцени-
ваются в 10,4 млрд.т.
Южно-Уральский буроугольный бассейн
Сюда входят многочисленные месторождения бурого угля, расположенные в
южной части краевого Уральского прогиба, в пределах северной части Оренбург-
ской области и юго-западной части Башкирии.
Основная угленосность связана с палеоген-неогеновыми отложениями, углеотложения отмечены также в верхнем триасе, нижней и средней юре.
69
Для бассейна характерна высокая степень угленосности, толщина угольных
залежей достигает 100 и более метров. В пределах бассейна выявлено несколько де-
сятков буроугольных месторождений.
В Оренбургской области на территории Южно-Уральского бассейна выявлено
15 месторождений, из них запасы 8 поставлены на учет, 7- сняты с учета из-за про-
мышленной непригодности. В эксплуатации находится только Тюльганское буро-
угольное месторождение. Проявление каменного угля отмечено на Домбаровском
месторождении в турнейском ярусе, но по технико-экономическим показателям разработка признана нереспектабельной.
На балансе числятся запасы угля следующих буроугольных месторождений
(кроме Тюльганского):
1) Тугустимирское;
2) Яман-Юшатырское;
3) Масловское;
4) Матвеевское;
5) Быковское;
6) Хабаровское;
7) Репьевское.
Суммарные запасы месторождений Оренбургской области составляют
830 млн.т, запасы Южно-Уральского бассейна – 130 млн.т, запасы Тюльганского
месторождения оцениваются в 261 млн.т, Хабаровского – 330 млн.т, остальных месторождений – 20 - 75 млн.т.
Тюльганское месторождение расположено в 1 км от поселка Тюльган. Средняя глубина залегания угольных пластов 62 - 138 м. Приурочено месторождение к
Предуральскому прогибу, Тюльганскому грабену меридионального простирания,
ширина которого составляет 2,5 км, а длина – 12 км. Строение пласта сложное, количество прослоев 1 - 17, общая толщина прослоев 3,1 - 12,2 м. Глубина залегания в
центральной части месторождения от 3 до 30м, на севере и юге залежь погружается
до 150 и более метров.
70
Угли Тюльганского месторождения по сравнению с другими менее углефици-
рованы и содержат меньше битумов. Влажность углей рабочая составляет 55 %,
зольность – 26 %, содержание серы – 0,52 %, выход летучих веществ – 64 %, битума
– 6,5 %, удельная теплота сгорания – 8,3 МДж/кг.
Месторождение разрабатывается открытым способом с 1983 года. Проектная
мощность разреза 3,5 млн. т /год, в 1992 году добыча достигла 3,4 млн. т, в 1998 году – упала до 0,33 млн. т, то есть в 10 раз. В настоящее время принимаются меры по
увеличению добычи.
В последнее время в литературе появились публикации, посвященные «нети-
пичной» геохимической специализации углей различных бассейнов и месторожде-
ний. Это связано с обнаружением в углях различных металлов, в том числе и благо-
родных (Лазаренков, Таловина, 2001; Середин, 2004, 2010 и др.). В связи с этим ав-
тором было проведено изучение геохимии твердых горючих полезных ископаемых
Оренбургской области, результаты которого приводятся ниже.
Для изучения были отобраны геохимические образцы бурого угля, антрацита,
асфальтита, горючего сланца, которые анализировали на содержание благородных
металлов.
Анализы были выполнены в лаборатории физических методов исследования
кафедры геологии Оренбургского государственного университета методом атомно-
абсорбционной спектрометрии. При подготовке образцов к анализу применялся
способ дополнительного разложения углеродистого вещества углей, разработанный
на кафедре геологии ОГУ (Пономарева, Панкратьев Патент РФ № 2409810 Способ
разложения проб при определении благородных металлов в углеродистых породах).
Полученные результаты представлены в таблице 12.
Данный способ прошел достаточную апробацию при определении благород-
ных металлов на многих объектах платформенного и складчатого Оренбуржья и
может быть рекомендован для определения золота, палладия, платины и серебра в
углеродистых породах.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]