Горная энциклопедия
Карагандинский угольный бассейн
Карагандинский угольный бассейн
Карагандинский угольный бассейн — находится на терр. Карагандинской обл. Казах. ССР. Пл. 3,6 тыс. км 2 . Пром. центры — гг. Караганда, Сарань, Шахтинск, Абай. Разведанные запасы угля 7,84 млрд. т, предварительно оценённые — 5 млрд. т (1984); подсчитаны в осн. до глуб. 600 м, на отд. площадях — до 800-900 м. Прогнозные ресурсы до глуб. 1800 м оцениваются в 32 млрд. т. Наличие углей в К. у. б. установлено в 1833, добыча углей осуществляется с 1854, широкие геол. исследования начаты в 1920 под рук. А. А. Гапеева, планомерное освоение бассейна с 1930. Бурые угли добывались в 1940-65, всего добыто 64,7 млн. т; разведано 595 млн. т таких углей, пригодных для открытой разработки (карта).
В геоструктурном отношении К. у. б. входит в состав широтно ориентированного одноимённого синклинория протяжённостью 120 км при шир. 30-60 км. На Ю. и З. он ограничен зонами разломов, на С. и В. — эрозионным срезом продуктивных кам.-уг. отложений. Строение синклинория асимметричное: сев. и вост. крылья пологие (10-20°), южное — крутое, интенсивно нарушенное системой надвигов Жалаирской зоны. На З. продуктивные отложения срезаны крупным Тентекским разломом. Поперечными Майкудукским и Алабасским поднятиями площадь К. у. б. разделена на Верхнесокурскую, Карагандинскую и Шерубай (Чурубай) — Нуринскую, осложнённые вторичной складчатостью (Тентекская, Дубовская и др. мульды) и многочисл. разрывными нарушениями. Интенсивность тектонич. нарушенности возрастает по направлению к ограничивающим бассейн разломам и вблизи поперечных поднятий. В центр. частях первых двух синклиналей на размытой поверхности карбона в пологих унаследованных мульдах залегают триасовые и юрские континентальные отложения. В бассейне угленосны свиты: ашлярикская (ниж. — ср. визе), карагандинская (верх. визе), долинская (ср. карбон), тентекская (ср.-верх. карбон), дубовская (ниж. юра) и Михайловская (ср. юра). Литологич. состав углевмещающих пород — чередование песчаников, алевролитов, аргиллитов, мергелей и конгломератов. Мощность кам.-уг. отложений увеличивается в зап. направлении от 1200 м в Верхнесокурской синклинали до 3800 м в Тентекской. В кам.-уг. отложениях содержится до 80 пластов кам. угля суммарной мощностью 110 м, в т.ч. 30 рабочих мощностью 0,6-8 м. Макс. угленасыщенность характерна для ср. части карагандинской и долинской свит. Коэфф. общей угленосности 2,8, промышленной — 1,5. Дубовская свита содержит 5 рабочих пластов бурого угля суммарной мощностью до 17,8 м, михайловская — 8 пластов суммарной мощностью 30 м (отработана). Угли пластов ашлярикской и карагандинской свит относятся к маркам К2, частично К и ОС, долинской и тентекской свит — ГЖ, Ж, КЖ, юрские угли — к технол. группе БЗ. Угли пластов ашлярикской и низов карагандинской свит высокозольные (25-45%) и труднообогатимые, используются как энергетич. топливо. Угли пластов, залегающих в верх. части карагандинской свиты, — среднеобогатимы, долинской и низов тентекской свит — легкообогатимы. Ср. показатели качества рядового товарного угля: зольность (A d ) 29,8%; влага рабочая (W r ) 8-10%; массовая доля серы (Sf d ) 0,9-1%; Q daf по бомбе 34 МДж/кг; Qi r 21 МДж/кг. Ср. показатели качества углей, пригодных для коксования: W r 16%, V daf пo бомбе 48-51%; A d 25%; Sf d 0,6-10%; Qi r 16,7-18,1 МДж/кг.
Угли разрабатываются преим. на глуб. 200-600 м. Горно-геол. условия разработки сложные вследствие интенсивной нарушенности залегания угольных пластов, высокой метанообильности и пылеобразования. Гидро-геол. условия в зап. части бассейна сложные за счёт повышенной обводнённости покровных отложений и зон дробления пород вблизи разрывных нарушений.
Добыча и обогащение угля проводятся ПО «Карагандауголь». Потребители угля — ТЭЦ, металлургические и промышленные предприятия Казахстана, Урала, Сибири и Средней Азии.
Литература: Геология Карагандинского угольного бассейна, М., 1972; Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР, т. 9, кн. 1, М., 1973.
Источник
Угленосность Карагандинского угольного бассейна
В угленосной толще карбона насчитывается до 80 пластов угля; мощность 65 пластов превышает 0,6 м. Среднее число рабочих пластов — 30, а с учетом пластов, достигающих рабочей мощности на отдельных площадях, — около 40. Суммарная мощность всех пластов в среднем 110 м. Принятая при подсчете балансовых запасов средняя мощность 30 пластов угля составила 45 м против 74 м по кондициям 1952 г., когда число рабочих пластов достигало 60 (табл. 15).
Уменьшение числа рабочих пластов и их суммарной мощности в результате изменения кондиций произошло в основном за счет пластов ашлярикской и тентекской свит. Сокращение числа рабочих пластов долинской свиты связано с отнесением к забалансовым запасам высокозольных углей пластов д3 и д8.
В табл. 16 дана подробная характеристика угольных пластов бассейна по участкам и свитам.
Угольные пласты в разрезе располагаются двумя большими группами, которые соответствуют выделенным Л.Ф. Думлером двум крупным циклам карбонового угленакопления — ашлярикско-карагандинскому и долинско-тентекскому.
Максимальной угленасыщенностью отличается средняя часть разреза угленосного карбона (карагандинская и долинская свиты), минимальной — нижняя и верхняя части (аккудукская и ашлярикская, тентекская и шаханская свиты). Эту закономерность, установленную Ф.Ф. Бай-Балаевым для многих бассейнов, независимо от их возраста, можно распространить: не только на всю угленосную толщу Карагандинского бассейна, но и на каждую свиту в отдельности. Нетрудно убедиться, что максимальной угленасыщенностью отличаются средние части свит. Это особенно отчетливо видно на примере ашлярикской, карагандинской и долинской свит, где наиболее мощные пласты приурочены к средним подсвитам.
В разрезе свит угольные пласты расположены неодинаково. Если в карагандинской и тентекской свитах они распределены более или менее равномерно, то в ашлярикской и особенно в долинской свитах пласты залегают тремя обособленными группами.
Угленасыщенность продуктивных свит в общем плане увеличивается с запада на восток, а в пределах каждого из районов бассейна — к югу. Это подтверждается соответствующим увеличением числа пластов, их мощностей и ростом коэффициентов угленосности (табл. 17).
Стратиграфическая углеплотность для бассейна равна: общая 119 млн. т/км2, промышленная — 61,4 млн. т/км2. Фактическая углеплотность до глубины 1800 м составляет: общая 29,6 млн. т/км2, промышленная — 18,3 млн. т/км2. Максимума (54,0 млн. т/км2) фактическая углеплотность достигает на юге Карагандинского района, на площади распространения карагандинской свиты. Для долинской свиты максимальная промышленная углеплотность отмечается на Тентекском участке (до 11,5 млн. т/км2).
Половина пластов бассейна (33 из 65) относится к числу тонких с общей мощностью 0,6—1,3 м (рис. 17—19); 29 пластов (45%) являются средними но мощности (1,3—3,5 м) и три пласта (5%) мощными (более 3,5 м). Три четверти всех пластов (52 пласта из 65) имеют подсчетную мощность до 1,3 м (табл. 18).
К наиболее мощным в ашлярикской свите относятся пласты а5 и а12, в карагандинской — к7, к10, к12, к13 и к16-17, в долинской — д6 и д10, в тентекской — т3, т5 и т12. Как правило, все мощные пласты залегают среди песчаников. Кроме того, общее увеличение мощности пластов в южном направлении происходит параллельно с повышением в разрезе роли грубозернистых пород.
Приведем общие, но все же характерные закономерности изменения мощностей пластов. Например, в Тентекской районе мощность всех основных пластов долинской свиты (д1, д4, д6, д9, д10, д11) увеличивается к югу, а мощность тонких пластов (д7, д8) — к северу. В Шерубайнуринском и Тентекской районах в северном направлении снижается мощность всех основных пластов карагандинской свиты: к1, к4, к10, к12, к13, к14, к16-17, к18 др.; в то же время мощность тонких (обычно нерабочих) пластов (к9, к11, к121) в этом направлении возрастает.
В табл. 19 приведены характерные для бассейна примеры расщепления пластов (данные Ю.П. Бутовой, М.В. Голицына, С.П. Гридиной, Р.Я. Грязновой, Л.Ф. Думлера, Б.Г. Кейля, П.Г. Корниса, В.М. Максимова, Е.Т. Педаша, Ф.А. Петровой, О.А. Сидельниковой).
Наиболее простым и часто встречающимся в бассейне типом расщепления является первый (в виде расходящегося пучка). В этом случае один пласт расщепляется на два (редко более) самостоятельных пласта.
Примером наиболее сложного расщепления служит пласт к12, для которого, по данным Ф.А. Петровой и Р.Я. Грязновой, характерны, почти все типы расщепления (рис. 22). Довольно редкий тип Z-образного расщепления встречен на северо-западе Тентекского района, где в верхах долинской свиты пласт д11, отщепляясь от пласта д10, постепенно сближается с пластом д110 (рис. 23).
Иногда расщепление пластов связано не только с условиями угленакопления, но и с тектоникой. Например, на сильно дислоцированном Кичкинекольском участке в замках крутых антиклинальных складок многие пласты (к11, к12, к13, к18 и др.) расщепляются, и их мощность возрастает до 10 м и более.
По строению выделены три группы пластов: простые, представленные одной, реже двумя пачками угля, относительно простые (с одним или двумя прослоями породы) и сложные, в которых породных прослоев больше двух. В свою очередь сложные пласты, согласно терминологии, предложенной А.А. Любер, разделяются на сложно начинающиеся, постепенно сложные и сложно заканчивающиеся. Прослои породы в них соответственно приурочены к нижней части пласта, распределены в пласте равномерно или тяготеют к его кровле. Общее правило — усложнение строения пластов с увеличением их мощности. Кроме того, строение пластов упрощается вверх по разрезу, (табл. 20).
Наиболее сложно построены пласты ашлярикской и низов карагандинской свит, наименее — долинской, в которой пласты имеют простое или относительно простое строение; в тентекской свите строение пластов вновь усложняется. В целом пласты ашлярикской свиты, нижней и верхней подсвит карагандинской, а также тентекской свиты обычно постоянно сложные. При этом основные пласты карагандинской свиты (к10, к12, к13, к14), как правило, относятся к сложно заканчивающимся.
Мощность породных прослоев обычно составляет 0,05—0,2 м, но иногда увеличивается до 0,3—0,4 м и более. Следует отметить, что в нижних свитах, особенно ашлярикской, угольные пласты нередко включают до десятка сантиметровых прослоев породы (которые не показаны на колонках пластов). Наиболее мощные прослои характерны для пластов ашлярикской и особенно тентекской свит. Подавляющее большинство породных прослоев представлено аргиллитами, реже алевролитами и еще реже песчаниками. В пластах ашлярикской, низов карагандинской и тентекской свит нередко встречаются прослои углистых и слабоуглистых аргиллитов. В некоторых пластах карагандинской и тентекской свит, таких, как к3, к7, т4, т5, отмечены прослои светло-оранжевой и розовой каолиновой породы типа флинт-клея.
Основное отличие пластов ашлярикской и низов карагандинской свит от пластов основной части карагандинской и всей долинской свит заключается в том, что первые обычно представлены частым чередованием маломощных угольных пачек с породными прослоями, а вторые состоят из значительно более крупных пачек угля.
Сведения об устойчивости пластов в целом по бассейну и по свитам приведены в табл. 21.
Из общего числа пластов только 26 относятся к устойчивым и относительно устойчивым, хотя из числа рабочих пластов они составляют 90%. Устойчивыми, выдержанными на большей части площади бассейна являются шесть пластов: в ашлярикской свите пласт a5, в карагандинской — к1, к3, к7, к10 и в долинской д6. Наиболее устойчивы пласты a5, к7 и д6, которые сохраняют характерное строение и большую мощность практически на всей площади бассейна. Относительной устойчивостью характеризуется 21 пласт: а7, a12, a15, к2, к4, к54, к11, к12, к13, к18, д1, д2, д3, д4, д5, д9, д10, д11, т1, т3, т17. Наиболее выдержаны пласты в Карагандинском районе. Большинство пластов теряет устойчивость в северо-западном направлении. На севере Шерубайнуринского и Тентекского районов утоняются (иногда до нерабочих) такие пласты, как к10, к12, к13, к14 и к18. В этом направлении теряют устойчивость почти все ашлярикские пласты. На северо-западе Тентекского района становятся нерабочими многие пласты долинской и тентекской свит.
Размывы угольных пластов. Размывам в Карагандинском бассейне подвержены многие угольные пласты (по неполным данным 22 из 65). Ho размывы большинства пластов охватывают небольшие площади и не вызывают серьезных осложнений в ходе разведочных и горных работ. Первой работой, специально посвященной этому вопросу, является статья М.Ф. Дашко. Изучение размывов также проводили А.А. Трофимов, М.Т. Самсонов и В.В. Зинченко.
Анализ фактического материала о размывах угольных пластов всех продуктивных свит позволяет, с учетом работ П.В. Васильева и Ю.А. Жемчужникова, выделить характерные для Карагандинского бассейна типы размывов: морские и континентальные.
Морские (абразионные) размывы характерны для ашлярикской свиты, угли которой относятся к паралическому типу. Они имеют изометричную или овальную форму. Примером служат размывк пластов а10, a11, a18 в Карагандинском районе, a17, а18, a19 и а20 в Тентекском и Шерубайнуринском районах. В кровле этих пластов или на их месте (в случае полного размыва) обычно залегают разнозернистые песчаники с морской брахиоподовой фауной. Размывы этого типа изучены слабо, но, по-видимому, охватывают значительные площади и являются в основном эпигенетическими.
Континентальные (эрозионные) размывы, которые по классификации П.В. Васильева относятся к овражно-речному типу, целесообразно, применительно к Карагандинскому бассейну, разделить на две группы: русловые и долинные, отличающиеся размерами, формой, площадью, генезисом и т. п.
Сведения о размывах угольных пластов Карагандинского бассейна (по материалам Ю.П. Бутовой, М.В. Голицына, Р.Я. Грязновой, М.Ф. Дашко, Л.Ф. Думлера, В.В. Зинченко, А.Н. Кудрявцева, С.Т. Лукина, Е.Т. Педаша, Ф.А. Петровой, М.Т. Самсонова, О.А. Сидельниковой, И.С. Суворина) приведены в табл. 22.
Русловые размывы имеют форму узких, часто извилистых полос и возникли в результате глубинной эрозии. Они обычно охватывают небольшие площади и не оказывают серьезного влияния на ведение горных работ. Эти размывы зафиксированы главным образом на пластах к7, к13, к14 карагандинской свиты. Ширина их чаще не превышает первых десятков метров при длине в сотни метров (рис. 24), площадь — до нескольких тысяч квадратных метров.
В группу, выделенную под условным названием «долинные», входят размывы, обязанные своим происхождением эрозионной деятельности больших рек и их притоков, которые в течение длительного времени вырабатывали свои долины в пределах крупной аллювиальной равнины, размывая на больших площадях более древние породы. Эти размывы встречаются в виде широких полос, нередко имеют овальную или изометричную форму и связаны главным образом с боковой эрозией водотоков. Они охватывают большие площади и ведут к крупным потерям угля в недрах. Примерами являются размывы пласта к7 на Саранском и Алабасском участках и пласта д9 в западной половине Тентекской мульды. В эту группу также следует включать крупные площадные размывы, связанные с активизацией деятельности многочисленных временных потоков, стекавших с окружающих равнину поднятий. Эти потоки, размывая нередко значительные толщи пород, приносили с собой грубый, плохо отсортированный материал, который заполнял размытые пространства. Характерным примером может служить размыв пласта т4 (тентекская свита) на большей части площади Тентекской мульды (рис. 25).
Отмечены размывы как сингекетичные, так и эпигенетичные; последние развиты шире. Кроме того, А.А. Трофимовым был выделен третий, промежуточный тип, к которому относятся размывы, возникшие благодаря водным потокам, действовавшим в период торфонакопления и продолжавшим существовать после захоронения торфа. Ранее эти размывы относились к эпигенетичным.
Контуры размывов чаще всего неровные. Размытое пространство обычно заполнено песчаниками, иногда алевролитами и аргиллитами, что характерно для сингенетичных размывов, вызванных деятельностью медленно текущих болотных рек, размывавших торфяники. Профиль размывов обычно асимметричен, что позволяет увереннее определять направление водного потока. Например, в пределах Саранского участка река, размывшая пласт к7, текла с юго-запада на северо-восток.
В карагандинской свите размывам подвержены пласты к4, к7, к10, к12, к13 и к14. причем большинство из них приходится на Саранский участок, где они имеют унаследованный характер. На полях отдельных шахт их роль особенно значительна. О форме и размерах размывов, зафиксированных в саранских шахтах, можно судить по материалам С.Т. Лукина (табл. 23). Наиболее подвержен размывам пласт к7, который, например, только на поле шахты 105 уничтожен на площади более 500 тыс. м2. По данным М.Т. Самсонова и В.В. Зинченко, на Саранском участке зафиксировано 48 размывов пласта к7 общей площадью 3 км2 (25% общей площади пласта), из них 18 полных площадью 750 тыс. м2. Другие пласты карагандинской свиты размыты в меньшей степени.
В долинской свите наиболее сильно размыты пласты д5 и д9. На Каражаро-Шаханском участке, по данным М.Т. Самсонова и В.В. Зинченко, отмечены 15 размывов пласта д5 площадью более 10 км2, в том числе семь полных размывов площадью около 3 км2. Размывами здесь охвачено около 25% общей площади пласта. На Долинском участке 22 размыва пласта Д5 охватывают площадь около 2,5 км2 (9% общей площади), в том числе шесть полных площадью 0,5 км2. Пласт д9 полностью размыт в западной половине Тентекской мульды. В тентекской свите наиболее размыт пласт т4.
В заключение остановимся на характеристике так называемых пластических даек, которые ранее относились к образованиям, связанным с размывами угольных пластов.
В угольных пластах к7, к10, к12 и др. рядом авторов зафиксированы включения обычно песчаного материала, ориентированные в самых разнообразных направлениях по отношению к слоистости. Форма этих включений различна — изометричная, линзовидная, пластовая и т. п. Контакт угля и песчаников обычно неровный, сильно изрезанный. В пласте к12 на поле шахты 20 встречена вертикальная трещина (шириной 3—30 см), ориентированная перпендикулярно слоистости и выполненная песчаником. Г.А. Иванов с учетом работ Г.А. Дмитриева по Печорскому бассейну образование этих включений связывает с внедрением песчаного материала в виде плывуна в еще не затвердевшую полностью угольную (торфяную) массу. Подобные включения, по мнению Г.А. Дмитриева, представляют собой эпигенетические образования типа кластических жил и даек.
Источник