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
Карагандинский угольный бассейн
Караганди́нский у́гольный бассе́йн — один из крупнейших в мире угольных бассейнов.
По запасам угля занимал третье место в СССР после Кузбасса и Донбасса. Но благодаря сравнительно мелкому залеганию угольных пластов и большой их мощности, а также высокому техническому уровню угледобычи стоимость карагандинских углей была ниже стоимости углей других бассейнов страны.
Площадь около 4 тыс. км 2 . В угленосных отложениях карбона мощность до 20 км — до 30 рабочих пластов мощностью 0,2—18 м. Угли в основном каменные, марок ГЖ, Ж, КЖ, К, ОС. Теплота сгорания на рабочее топливо 21 МДж/кг. Запасы свыше 90 млрд т. Добыча главным образом подземным способом.
Потребителями коксующихся углей являются металлургические заводы Казахстана и России, энергетических — железнодорожный транспорт, электростанции и промышленные предприятия.
В прошлом Карагандинский угольный бассейн являлся одной из составных частей Урало-Кузнецкого промышленного комплекса и был топливной базой группы предприятий Магнитогорского и Орско-Халиловского металлургических гигантов.
Содержание
История освоения
Первооткрывателем Карагандинского угольного месторождения считается пастух Аппак Байжанов, который в 1833 году нашёл куски каменного угля в урочище Караганды, в 25 километрах южнее реки Нуры. Земля эта издревле принадлежала двум казахским родам — Сармантай и Мурат.
В 1856 году месторождение было купленно за 250 рублей петропавловским купцом Н. Ушаковым, который и начал добычу карагандинского угля.
Первая горная выработка была заложена в 1857 году. Она называлась «Ивановским разрезом».
В 1868 году уголь добывали на глубине 8—14 сажен, работало 78 человек. Уголь добывали для нужд небольшого Спасского медеплавильного завода.
К концу XIX века наследники Ушакова и компании, долгое время хозяйничавшие на Карагандинских угольных копях, пришли к полному разорению и сдали в аренду эти предприятия Жану Карно (сыну президента Франции Сади Карно). Весной 1905 года Жан Карно стал официальным владельцем, заплатив хозяевам 766 тысяч рублей.
В 1907 году эти предприятия перешли во владения «Акционерного общества Спасских медных руд», основанным в Лондоне Джимом Гербертом.
11 мая 1918 года В. И. Ленин подписал постановление СНК РСФСР о национализации Спасского медеплавильного завода и других предприятий.
В наследство от англичан Караганде достались взорванные и затопленные шахты, разрушенные шахтные постройки.
В 1920 году геологический комитет ВСНХ командировал в Караганду группу специалистов во главе с крупным учёным-геологом профессором А.А. Гапеевым для проведения геологических исследований.
В 1929 году в Караганде создаётся трест «Казахстройуголь», в задачу которого входило строительство и эксплуатация шахт Карагандинского бассейна.
В 1930—31 были заложены первые эксплуатационно-разведочные шахты.
Геологоразведочные работы в бассейне получили широкое развитие в годы Великой Отечественной войны 1941—45 и в послевоенный период.
К 1945 году почти удвоенна довоенная суточная выработка.
К 1954 была произведена полная геолого-промышленная оценка бассейна.
Геологическая информация
Карагандинский угольный бассейн представляет собой асимметричный синклинорий, вытянутый в широтном направлении; северное крыло пологое (10—30°), южное — крутое (до опрокинутого). Много разрывов, продольных и поперечных к общему направлению складок. Формирование геологической структуры бассейна связано в основном с герцинской складчатостью. Важную роль в создании современной структуры сыграли киммерийские движения, выразившиеся в крупных широтных надвигах (взбросах) палеозойских пород на юрские отложения вдоль южной окраины бассейна.
Каменные угли бассейна приурочены к нижнему карбону. Отложения карбона характеризуются промышленной угленосностью в четырёх свитах — ашлярикской, карагандинской, долинской и тентекской. Вмещающие породы сложены песчаниками, аргиллитами и алевролитами.
Угленосность юрских отложений связана с образовавшимися в континентальных условиях озёрными осадками.
Источник
Запасы, разведанность и перспективы развития Карагандинского угленосного бассейна
Наиболее полная оценка запасов углей Карагандинского бассейна производилась (до глубины 1800 м) в 1934, 1937, 1956 и 1968 гг. Условия подсчета были неодинаковыми (табл. 139).
При оценке запасов бурых углей в 1956 г. была принята минимальная мощность балансового пласта 0,7 м и забалансового 0,5 м, а в 1968 г. соответственно 2 и 1 м. Предельная зольность для подсчета балансовых запасов этих углей принималась равной 40%. В 1968 г., как и в 1956 г., запасы подсчитаны по горизонтам: 0—300, 300—600, 600—1200, 1200—1800 м.
В табл. 140 приводится сопоставление запасов по районам и бассейну в целом, подсчитанных в 1934, 1937, 1956 и 1968 гг. В целом по бассейну количество запасов в результате последних трех подсчетов практически не изменилось и составило в 1968 г. 51,3 млрд. т. В то же время перспективы отдельных районов бассейна претерпели значительные изменения. Например, запасы Тентекского района в результате выявления верхних угленосных свит возросли с 3 до 10,7 млрд. т, а Верхнесокурского в связи с сокращением площади развития продуктивных отложений уменьшились с 14,7 до 3,5 млрд. т. Кроме того, в результате применения при подсчетах все более «жестких» кондиций количество балансовых запасов, естественно, снизилось с 50,8 млрд. т в 1937 г. до 46,6 млрд. т в 1956 г. и до 32,3 млрд. т. в 1968 г.
Значительно возросла степень достоверности запасов. Действительные запасы возросли с 4,9 млрд. т в 1937 г. до 9,4 млрд. т в 1968 г. За счет этого снизилось количество вероятных (с 31,9 до 29,6 млрд. т) и возможных (с 15,8 до 12,3 млрд. т) запасов.
Запасы бассейна претерпели и качественные изменения. Выявление в послевоенные годы долинской свиты позволило намного увеличить запасы коксующихся углей, относящихся к группе особо ценных присадочных жирных углей, которых ранее в бассейне практически не было.
Запасы углей, утвержденные ГКЗ и учтенные балансом ВГФ по состоянию на 1/I 1970 г., приведены в табл. 141.
В настоящей работе далее приводятся и анализируются общие запасы бассейна, подсчитанные по двум классификациям: карагандинскому ГОСТ 8150—66 и Естественно-технологической классификации (табл. 142 и 143).
Общие запасы бассейна до глубины 1800 м на 1/I 1968 г. составили 51,3 млрд. т, или 0,6% от общесоюзных запасов и более 30% запасов Казахстана. Однако разведанные запасы до глубины 600 м (9,4 млрд. т) составляют 6% от соответствующих запасов бывш. СССР.
Из общего количества балансовых запасов углей 32,3 млрд. т на долю каменных приходится 30,4 млрд. т (94%), бурых — 1,9 млрд. т (6%). К нижнему карбону относятся 28,1 млрд. т (87,0%), к среднему — 2,1 млрд. т (6,5%), к верхнему—0,2 млрд. т (0,6%), к нижней юре — 1,9 млрд. т (6,0%).
Распределение балансовых запасов по свитам и пластам приведено в табл. 144—152. На угли карагандинской свиты приходятся 3/4 всех запасов.
Действительные балансовые запасы оцениваются в 7,6 млрд. т (23,5%), вероятные — 22 млрд. т (68,2%) и возможные — 2,7 млрд. т (8,3%).
Из четырех геолого-промышленных районов бассейна наибольшими запасами балансовых углей обладает Карагандинский район — 13,6 млрд. т (42%), затем Шерубайнуринский — 11,5 млрд. т (36%), Тентекский — 5,3 млрд. т (16%) и Верхнесокурский — 1,9 млрд. т (6%). По запасам углей дефицитных марок Ж и КЖ на первом месте стоит Тентекский район, в котором сосредоточено 60% запасов этих углей.
Карагандинский бассейн представлен широкой гаммой ископаемых углей — от антрацитов до бурых включительно. Почти все каменные угли спекаются. Однако из-за чрезвычайно трудной обогатимости (выход концентрата менее 50% с зольностью более 10%) все угли ашлярикской свиты и значительная часть углей карагандинской и тентекской свит отнесены к энергетическим.
Из балансовых запасов угли, пригодные для коксования, составляют 11,5 млрд. т, или 22%. На долю карагандинской свиты приходится 9,3 млрд. т, долинской — 2,1 млрд. т и тентекской — 0,1 млрд. т. Общие запасы жирных присадочных углей более 2,2 млрд. т.
Распределение балансовых запасов по маркам ГОСТ 8150—66 и Естественно-технологической классификации в пределах районов приведено в табл. 153 и 154.
Распределение балансовых запасов по глубине залегания в пределах различных районов бассейна приведено в табл. 155.
В табл. 156 приведено распределение балансовых запасов по группам мощностей пластов. Запасы пластов мощностью 0,6—1,3 м составляют 7,0 млрд. т (22%), мощностью 1,3—3,5 м—15,3 млрд. т (47%) и мощностью более 3,5 м — 9,9 млрд. т (31%).
Балансовые запасы бурых углей дубовской свиты в Верхнесокурском районе, пригодные для открытой отработки, оцениваются в 898 млн. т. Карбоновые угли для разработки открытым способом, как правило, непригодны (в первое время на Промышленном участке пласт к12 разрабатывался небольшим карьером).
Распределение углей различных марок по площади находится в тесной связи с увеличением степени их метаморфизма в южном направлении. На севере бассейна основное значение имеют коксовые и жирные угли, в то время как на юге наряду с коксовыми распространены отощенно-спекающиеся угли, а в зоне термального или динамометаморфизма — тощие угли и антрациты.
Сравнение запасов углей, подсчитанных в 1956 и 1968 гг., показывает, что, хотя общие запасы бассейна и не изменились, количество балансовых запасов сократилось на 30%. Это обусловлено переводом в группу забалансовых запасов углей большинства пластов ашлярикской, тентекской и отчасти карагандинской свит (табл. 157).
Карагандинский бассейн изучен в основном до глубины 600 м. Более глубокие горизонты на Промышленном, Саранском, Центральном и Тентекском участках вскрыты относительно редкой сетью скважин. Степень изученности балансовых запасов на глубину иллюстрируется данными табл. 158.
Основными объектами разведочных работ являются угли карагандинской, долинской и отчасти тентекской свит. На ашлярикские угли из-за низкого их качества работы ограничиваются стадией поисков и общей оценки.
Степень изученности отдельных районов и участков неодинакова (табл. 159). Наиболее полно изучен Карагандинский район, где детально разведана большая площадь развития углей карагандинской (Промышленный, Саранский, часть Алабасского и Талдыкудукского участков) и долинской (Дубовский участок) свит. Предварительно оценены Алабасский и Талдыкудукский участки (карагандинская свита).
В Шерубайнуринском районе детально разведаны угли карагандинской свиты на Центральном и частично Северном и Южном участках и долинской свиты на Каражаро-Шаханском и Долинском. Частью предварительно разведаны Северный, Южный, Кичкинекольский (карагандинская свита) и Колпакский (долинская свита) участки.
В Тентекской районе детально изучены угли карагандинской свиты на Манжинском участке, долинской и тентекской свит на Тентекской участке; предварительно оценены угли карагандинской свиты Сасыккольского участка. На Тасзаимском участке пройдены лишь единичные скважины.
В табл. 160 приведены сводные данные о распределении балансовых запасов углей бассейна по следующим группам освоения: действующие шахты, строящиеся шахты, резерв «а» (для нового шахтного строительства), резерв «б» (прирезки к смежным шахтам), участки, требующие разведки (перспективные), и участки, требующие оценки (перспективы которых не ясны).
На 1/I 1968 г. в бассейне действовало 35 шахт суммарной производительностью 32,6 млн. т в год с разведанными запасами углей 1902 млн. т, в том числе коксующихся 1229 млн. т. Добыча угля в 1967 г. составила 29,2 млн. т.
Распределение шахт по районам и участкам бассейна приведено в табл. 161. Распределение шахт по типам добываемых углей приведено в табл. 162. Из 35 шахт коксующиеся угли добывали 13, энергетические — 4 и на 18 шахтах велась раздельная добыча коксующихся и энергетических углей.
Объектами эксплуатации в 1967 г. являлись пласты а5, к1, к2, к3, к4, к6, к7, к10, к12, к122, к13, к14, к18 и к181, д1, д2, д3, д4, д5, д6, д7, д8, д9 и д10. Основная добыча велась из пластов к7, к10, к12, к13, к14, к18 и д6.
В табл. 163 приведены сведения о разработке угольных пластов действующими, а также ныне закрытыми шахтами.
До сих пор еще крайне велики потери угля (эксплуатационные, в постоянных целиках, по геологическим причинам), составившие в 1967 г. 17,6 млн. т, или 38%.
Эксплуатационные потери обусловлены тем, что с целью искусственного снижения зольности добываемого угля отрабатывается только наименее зольная часть пласта. Особенно это касается пластов к1, к2, к3, к10, к13 и к14. На многих шахтах, разрабатывающих мощный пласт к12, идет в обрушение средний слой мощностью до 1,5—2,0 м. Кроме того, на многих шахтах вентиляционные штреки неоправданно проходятся значительно ниже границы зоны окисления с чем связаны большие потери угля «на выходах» пологопадающих пластов.
Общие запасы бурых углей бассейна 2273 млн. т, из них балансовых 1936 млн. т (марки Б); до глубины 600 м 1933 млн. т.
По группам зольности добыча распределяется следующим образом:
Более 70% добытых в 1962 г. углей имели зольность менее 25%. В 1967 г. средняя зольность добытых углей возросла до 25,3%. В табл. 164 дано распределение добываемого угля по маркам. Добываемые в бассейне угли используются для коксования и как энергетическое топливо.
Из 19,1 млн. т коксующихся углей, добытых в 1967 г., использовано для коксования только 13,2 млн. т, что связано с недостаточной мощностью обогатительных фабрик. Из них 7,2 млн. т переработано на обогатительных фабриках бассейна и концентрат (3,2 млн. т) отправлен на три металлургических завода: Карагандинский (0,2 млн. т), Магнитогорский (1,5 млн. т) и Орско-Халиловский (1,5 млн. т). Кроме того, первым двум заводам поставлено 6 млн. т необогащенного угля.
Для энергетических целей было использовано 16 млн. т угля, из них 55% в Казахстане, 40% в РСФСР и 5% в республиках Средней Азии. Основным потребителем энергетических углей являются электростанции. Значительная часть угля используется для бытовых целей. Министерство путей сообщения потребляет всего около 3% карагандинских углей.
На 1/I 1970 г. в бассейне действовали 28 шахт общей мощностью 35,2 млн. т в год, в том числе на коксующиеся угли 23,3 млн. т в год. В Карагандинском районе действовали 17 шахт, в Шерубайнуринском — 9 и в Тентекском — 2 (см. табл. 160).
На 1/I 1970 г. в бассейне на коксующиеся угли строились две шахты суммарной мощностью 4,8 млн. т в год (в Тентекском районе шахта 8 годовой мощностью 3,0 млн. т и в Шерубайнуринском районе — шахта 17/17-бис мощностью 1,8 млн. т в год).
К резерву «а» (для нового шахтного строительства) отнесен Кумыскудукский участок Верхнесокурского района, где разведано одно карьерное поле производительностью 3 млн. т бурых углей в год и поле шахты 10 Шерубайнуринской мощностью 1,8 млн. т в год, в том числе на коксующиеся угли 1,2 млн. т в год (табл. 165).
Резерв «б» (прирезки к смежным шахтам) включает 12 участков суммарной годовой мощностью 11,2 млн. т, в том числе на коксующиеся угли 5,9 млн. т. В Карагандинском районе к этому резерву относятся 8 участков, в Шерубайнуринском — 4.
По состоянию на 1/1 1970 г. в бассейне имелось семь крупных перспективных участков общей производительностью 35 млн. т в год, в том числе на коксующиеся угли 21 млн. т в год. На этих участках необходимо провести предварительные детальные разведки или доразведки (табл. 166).
В Карагандинском районе перспективных участков два, в Шерубайнуринском один, в Тентекском три и в Верхнесокурском — один. Из семи участков четыре располагаются на верхних горизонтах (0—600 м) и три — на глубоких (600—1200 м).
Кроме того, в бассейне имеется семь участков со сложным геологическим строением, перспективы которых неясны. На них требуется проведение оценочных работ — поисковой и в ряде случаев предварительной разведок (табл. 167). Суммарная годовая производительность этих участков 56,2 млн. т, в том числе коксующихся углей 29,2 млн. т. В Карагандинском районе таких участков два, в Шерубайнуринском — три и в Тентекском — два.
По данным института «Карагандагипрошахт» к 1975 г. добыча в бассейне возрастет до 40,3 млн. т, в том числе коксующихся углей до 33,9 млн. т (табл. 168). Несмотря на уменьшение общего числа шахт, средняя мощность одной шахты возрастет.
К 2000 г. будет отработана значительная часть запасов углей на верхних горизонтах Промышленного и Саранского участков. Для обеспечения такого уровня добычи угля потребуется ввод новых мощностей в результате освоения верхних горизонтов на более сложных участках бассейна Дубовском и Манжинском и глубоких горизонтов Саранского и Тентекского участков, а также Кумыскудукского участка с бурыми углями.
В далекой перспективе могут быть освоены верхние горизонты Северного и Сасыккольского участков, а также глубокие горизонты Центрального и Северного участков.
В связи с относительно высокой зольностью карагандинских углей большое внимание будет уделено их обогащению. Предполагается увеличить переработку угля на обогатительных фабриках Караганды и Урала. Коксующиеся угли будут обогащаться на фабриках бассейна, Карагандинского металлургического завода, Магнитогорского и Орско-Халиловского заводов.
В заключение остановимся кратко на характеристике резерва углей для коксования. Наиболее реальным резервом являются коксующиеся угли (5,9 млн. т), используемые в настоящее время для энергетических целей из-за недостаточной мощности обогатительных фабрик.
Резерв коксующихся углей может быть значительно увеличен за счет углей, которые из-за чрезвычайно трудной обогатимости (выход концентрата 30—50% при зольности 10—14%) по действующим кондициям относятся к группе энергетических. Балансовые запасы этих углей до глубины 600 м на перспективных для освоения участках составляют 1479 млн. т (табл. 169 и 170).
За рубежом подобные угли используются (после рассева на классы) следующим образом: угли крупных классов направляются для энергетических целей, а угли мелких классов, обладающие более легкой обогатимостью и лучшей спекаемостью, идут на коксование.
В табл. 171 приводятся сведения о качестве углей мелких классов ряда пластов, охарактеризованные в табл. 170.
Сравнение этих данных показывает, что при обогащении углей мелких классов достигается снижение зольности концентрата на 1—3% и увеличение толщины пластического слоя на 1—5 мм. В дальнейшем, очевидно, станет возможным и использование подобным образом углей с выходом концентрата менее 30%. Запасы таких углей только по нижним пластам карагандинской свиты исчисляются сотнями миллионов тонн.
В перспективе для коксования, по-видимому, могут быть использованы относительно сильно метаморфизованные угли глубоких горизонтов, особенно в Шерубайнуринском районе. Эти угли с выходом летучих веществ 12—14%, с нулевым значением толщины пластического слоя, но дающие слабо спекшийся или спекшийся коксовый остаток, в настоящее время отнесены к энергетическим. Запасы их исчисляются несколькими миллиардами тонн. Резервом в этом отношении является также более полная отработка коксующихся углей, потери которых в настоящее время при добыче колеблются от 30 до 60%. Целесообразно снижение минимальной промышленной мощности для пластов коксующихся углей до 0,5—0,6 м, что позволит увеличить их балансовые запасы на несколько сот миллионов тонн.
Источник