8. Луганский угленосный район.

Общие сведения. Луганский угленосный район расположен в центре северной окраины Донбасса. Границами района служат: на западе – р. Лозовая, на севере – Северодонецкий надвиг, простирание которого в западной части до г. Луганска совпадает с долиной р. Лугани, на юге – Алмазный и Ильичевский надвиги, на востоке – р. Луганчик. Район занимает площадь длиной 56 км, шириной 15 – 18 км.

В административном отношении указанная территория находится в пределах Коммунарского, Фрунзенского, Александровского и Ново-Светловского районов Луганской области. Областной центр г. Луганск расположен у северной границы района.

Гидрографическая сеть района принадлежит системе р. Северного Донца, правобережными притоками которого являются реки Лугань и Луганчик. С правой стороны в р. Лугань впадают реки Лозовая, Белая и Ольховая. Минимальные абсолютные отметки поверхности приурочены к пойме р. Лугани (+42 - +50 м), максимальные (+200 - +230 м) характерны для водоразделов.

Геологическая изученность.Впервые детальное изучение геологии обнаженной части Луганского района было выполнено б. Геологическим комитетом под руководством Л.И.Лутугина (съемка масштаба 1 : 42000). Планомерное изучение площади района, где продуктивный карбон перекрыт мощной толщей осадков мезо-кайнозоя, по существу началось после окончания Великой Отечественной войны. К настоящему времени для всего района имеются планшеты инструментальной геологической съемки. Геологоразведочные работы проведены почти на всей площади до глубины 1300 м.

Геологическое строение. В геологическом строении Луганского района принимают участие образования каменноугольного, мелового, палеогенового и четвертичного возраста (рис.В.11).

Каменноугольные отложения представлены осадками свит С₂² - С₂⁷среднего карбона и частично свитойС₃¹верхнего карбона.

Породы свиты С₂²выходят на дневную поверхность в виде широкой полосы южнее границ Луганского района. Характерным маркирующим горизонтом верхней части свиты является мощный (около 60 м) песчаник, в основании которого залегает единственный рабочий пластg₃.Мощность свиты около 650 м.

Рис.В.11 Геологическая карта палеозойского структурного этажа Луганского угленосного района

1- граничные известняки; 2 – выходы свиты С₂⁶; 3 – надвиги; 4 – южная граница распространения мезо-кайнозойских отложений; 5 – граница угленосного района; 6 – 7 – шахты; 8 – известняки; 9 – угольные пласты (а – нерабочие, б - рабочие); 10- песчаники; 11 – аргиллиты и алевролиты.

Свита С₂³наиболее полно представлена на участках шахт Белянского месторождения и Успенской котловины. ИзвестнякН₁, являющийся нижним граничным горизонтом свиты, сохраняется только в разрезе восточной части Успенской котловины. В западной ее части он полностью отсутствует вследствиеразмыва, происшедшего на границе свитС₂²иС₂³.

Разрез свиты представлен перемежающимися слоями песчаников, преимущественно мелкозернистых, алевритовых и глинистых сланцев. Песчаниками наиболее богата средняя часть свиты. Маркирующими горизонтами свиты служат: песчаник, залегающий в основании свиты, известняки Н₁, Н₂, Н₃с нижележащими углямиh₃ и h₂, известнякН₄и угольный прослойh₅²,комплекс сближенных известняков и углейh₆¹- H₅ – h₇ – H₅⁰, обе пачки песчаникаH₅⁰SH₆¹, группа сближенных пластов углей h₁₀, h₁₀¹ и h₁₁¹. Мощность свиты в среднем близка к 600 м.

Свита С₂⁴занимает периферийную часть района. Разрез ее сложен в основном песчано-глинистыми осадками, составляющими свыше 85% мощности. Мощность песчаников в среднем составляет около 10 м. Свита содержит до 15 известняков, в большинстве своем маломощных и неустойчивых по простиранию. Наиболее выдержанными в разрезе являются известнякиI₁, I₂², I₃, I₄и I₄¹. Последний залегает над рабочим угольным пластомi₃¹. Мощность свиты на участках северной части Луганского района в среднем составляет 240 м, к югу и востоку увеличивается до 280 – 300 м.

Для свиты С₂⁵характерно наличие среди переслаивающихся глинисто-песчаных толщ мощных слоев песчаников и известняков. Маркирующими горизонтами являются известняки: К_1, К₂, К₆, К₇, К₈ и К₉ и песчаники «табачковый»K₁SK₂, «лисий»K₂SK₃и «рубежный»K₉SK₇⁴. Характер песчаников свидетельствует о крупных внутриформационных размывах. Так, в северо-восточной части района отсутствуют угольные пласты k₂ иk₂¹, а также известнякK₃. Их стратиграфическое место заняла возросшая до 70 м и более толща «лисьего» песчаника, в которой хорошо фиксируются пояски конгломерата и галька карбоновых пород, обрывки полуобуглившейся растительной ткани и другие признаки аллювиального размыва. Свита содержит около 24 угольных пластов и прослоев, из них рабочими для района являются 14. Мощность свиты закономерно возрастает с севера на юг и с запада на восток от 370 до 500 м.

Свита С₂⁶ слагает центральные части синклиналей Луганского района. Заключает в себе 14 угольных пластов и пропластков, из которых к числу рабочих относятся 10. Разрез свиты сложен преимущественно аргиллитами и алевролитами с частыми, но относительно маломощными прослоями известняков. Маркирующими горизонтами свиты являются известнякL₁ с нижележащим углемk₈, известнякL₂ и углиl₁, l₀, известнякL₄и уголь l₃, известнякL₅и уголь l₄, известнякиL₆, L₇и группа сближенных пластов углей l₇, l₈ ,l₈¹, l₈², залегающих между известняками L₇ и М₁. Мощность свиты колеблется от 230 м на севере района до 360 м в пределах Успенской котловины.

Свита С₂⁷ занимает донную часть синклинальных складок района. Для нее характерно наличие многочисленных мощных известняков, окрашенных в почти белые тона. Свита содержит также значительное количество песчаников, из которых по мощности и устойчивости являютсяM₁SM₂иM₈SM₁₀. Угольных пластов в свите насчитывается до 14. Рабочей мощности достигают семь.

Маркирующими горизонтами являются известняки M₁ иM₂с песчаником между ними, известнякиМ₃, М₅, М₆, М₇, М₇¹, известнякМ₈с вышележащим песчаником, известнякМ₁₀. Мощность свиты в среднем близка к 420 м.

Свита С₃¹ на большей части площади района отсутствует, сохранившись от размыва лишь в наиболее опущенных местах синклиналей. Она сложена глинисто-песчаными слоями со значительным количеством песчаников и известняков.

Литологический состав свит приведен в таблице В.13.

Таблица В.13

Свита	Средняя мощность, м	Содержание, %
		Угли	Песчаники	алевритовые сланцы и алевролиты	глинистые сланцы и аргиллиты	известняки
С31(N3-N1)	390	0,38	18,5	36,6	40,4	4,12
С2	450	0,8	27,6	38,2	24,2	9,0
С26	230	2,0	36,1	42,3	15,8	3,8
С25	400	1,3	47,9	31,3	14,5	5,2
С24	235	0,8	9,0	53,5	33,4	3,3
С23	435	0,9	25,6	49,4	22,6	1,5

Мезо-кайнозойский покров в Луганском районе представлен образованиями верхнего мела, палеогена, неогена и четвертичной системы.

Верхний мел слагается песками, песчаниками и обломочными известняками , мелом, мергелями, глинами.

Палеоген сложен песчаниками, песками, алевролитами, мергелями, глинами.

Четвертичные отложения на водоразделах выражены суглинками, а в долинах рек аллювиальными образованиями.

Наибольшая мощность мезо-кайнозойского покрова приурочена к осевым частям синклиналей, где она достигает 400 м при максимальной мощности кайнозойских осадков 80 м.

В структурном отношении Луганский район относится к полосе мелкой складчатости северной окраины Донбасса. Главной тектонической структурой района является Луганская котловина, западная часть которой выделяется в Черкасскую синклиналь. Длина котловины, включая Черкасскую, около 45 км, наибольшая ширина 18 км.

Черкасская синклиналь характеризуется резко ассиметричным строением. Северное крыло ее прямолинейное с почти широтным простиранием и углами падения 30 – 40⁰. Южное – простирается на юго-восток и падает под углом 55 – 85⁰, резко выполаживаясь у донной части синклинали до 5 – 10⁰и менее.

В восточном направлении Черкасская синклиналь переходит в собственно Луганскую котловину, от которой отделяется небольшой антиклинальной складкой меридионального простирания. К востоку от Луганской котловины, в опущенном крыле Марьевского надвига, между Северодонецким надвигом на севере и Марьевским и Алмазным на юге располагается Ново-Светловская синклиналь. Общее простирание ее соответствует простиранию северного крыла Луганской котловины; каменноугольные отложения слои падают на юг под углом в среднем до 15 – 20⁰.

Со стороны висячего крыла Алмазного надвига с Луганской котловиной граничит крупная Лутугинская котловина, в свою очередь, разделяющаяся небольшим антиклинальным перегибом и Северным Успенским надвигом на две синклинали: Успенскую и Красную. Длина Лутугинской котловины 20 км, ширина 6 км.

Складчатая тектоника района осложнена целой системой надвигов, имеющих южные падения, главные из них: Северодонецкий, Марьевский, Алмазный и Ильичевский (Криворожский), прослеживающиеся вдоль всего бассейна.

Северодонецкий надвиг является границей мелкоскладчатых структур северной окраины Донбасса и слабодислоцированного карбона моноклинального борта платформенного склона.

Угленосность.Каменноугольные отложения Луганского района, представленные осадками свит С₂²– С3¹, заключают 65 угольных пластов мощностью от 0,3 м и выше. Наиболее угленасыщенными являются свитыС₂⁵, С₂⁶иС₂⁷, содержащие большинство рабочих угольных пластов.

Угленасыщенность свит района резко уменьшается по направлению с запада на восток и частично с севера на юг. Поэтому максимальное количество рабочих угольных пластов приурочено к участкам Черкасской синклинали. Основными рабочими пластами района являются h₁₁, i₃, k₂ , k₃, k₆, l₁, l₂¹, l₆, l₇, m₃, m₅¹, m₆¹ и m₈. В Черкасской синклинали к перечисленным основным пластам следует добавить также пластыk₃¹ , k₇¹, k₇², l₃ и l₄.

Наибольшей мощности достигают пласты: i₃, l₂¹, l₆– до 1,5 м;l₁, l₇, m₆¹ и m₈ –до 1 – 1,2 м. Преобладающее большинство рабочих пластов района характеризуется довольно устойчивым простым строениемh₆, h₁₁,k₆, l₁, l₇и m₈. Сложное строение обычно присуще более мощным пластам (i₃, k₇², l₂¹, l₆), среди угольной массы которых прослеживаются один или несколько породных прослоев, представленных аргиллитами или алевролитами.

Вмещающими породами рабочих угольных пластов в преобладающем большинстве служат аргиллиты и алевролиты или глинистые и алевритовые сланцы.

Качество углей.Угли Луганского района в основном относятся к газовым. Значительное количество углей этой группы характеризуется толщиной пластического слоя (у) от 8 мм и выше, что в зависимости от содержания золы и серы позволяет рекомендовать часть из них для использования в коксовой шихте.

По физическим свойствам угли района являются относительно слабыми и хрупкими. По наслоению в угольных пластах нередко наблюдаются пленки фюзенизированного углисто-глинистого вещества, благодаря чему уголь распадается на тонкие прослойки.

В пределах Успенской синклинали имеются угли марок Ж, К и ОС, но количество их незначительное, так как первоначальные зоны метаморфизма разорваны надвигами и более метаморфизованные толщи, содержащие ценные коксующиеся марки углей, оказались уничтоженными последующей денудацией. В целом в пределах района спекаемость углей закономерно возрастает в направлении с севера на юг, а также со стратиграфической глубиной.

Угли Луганского района преимущественно среднезольные (от 8 до 16 %), но повышенно- и многосернистые (более 2,5 – 3 %). Малым содержанием серы (до 1,5 %) обычно отличаются пласты h₃, h₆, h₇, h₁₀, k₅, i₃ преимущественно на площадях развития марки К. Доминирует сера пиритная (сульфидная). Большинство углей относятся к легкообогатимым.

Зона выветривания на участках открытого карбона прослеживается на глубину 30 – 40 м по вертикали. Зона окисления углей, имеющая значение для углей, идущих на коксование, распространяется на глубину до 70 – 80 м.

Угли Луганского района склонны к самовозгоранию, чему способствует их повышенная сернистость.

Гидрогеологические условия.Подземные воды Луганского района содержатся в отложениях различных возрастов, но наибольший интерес представляет водоносность отложений мела и карбона. Палеогеновые отложения практически безводны, четвертичные - являются водоносными лишь в долинах рек и крупных балок, уровни воды в них и дебиты подвержены значительным сезонным колебаниям.

Меловые отложения заключают один водоносный горизонт, приуроченный к трещиноватой зоне мергельно-меловых пород. Эта зона распространяется на глубину около 60 – 80 м и является наиболее водоносной под долинами рек. На бортах долин рек водоносность постепенно уменьшается, а на водоразделах меловые породы нередко совершенно безводны. Качество меловых вод: общая жесткость 9 – 12 мг∙экв, содержание сухого остатка – 660 - 1300 мг/л.

Среди каменноугольных отложений водоносностью обладают песчаники и известняки. Максимальной обводненностью характеризуются свиты С₂⁵иС₂⁷, несколько меньшей свитаС₂³. СвитыС₂⁴иС₂⁶ устойчивых водоносных горизонтов содержит мало. Воды карбона имеют минерализацию от 1400 до 2000 мг/л и более, общая жесткость вод составляет 12 – 23 мг∙экв.

Горнотехнические условия эксплуатации. В Луганском угленосном районе большинство действующих шахт района являются вертикальными.

Относительно слабая метаморфизация угленосной толщи района обуславливает склонность вмещающих пород угольных пластов к вспучиванию, что особенно характерно для аргиллитов и тонкозернистых алевритов; песчаники обладают гораздо лучшей устойчивостью, а известняки, как правило, вполне устойчивы, если только не находятся в зонах тектонической раздробленности.

В целом Луганский район характеризуется относительно невысокой газоносностью.

Геометрический градиент на участках открытого карбона составляет в среднем около 3⁰на 100 м глубины. Температура 30⁰обычно наблюдается на глубине 660 – 800 м.