Алмазно-Марьевский угленосный район
Общие сведения. Алмазно-Марьевский угленосный район является одним из основных районов по добыче коксующихся углей в Донбассе. Он расположен в западной части Луганской области в пределах Попаснянского, Фрунзенского, Кадиевского и частично Коммунарского административных районов. Площадь района около 1500 км2.
В центре района расположен г. Кадиевка с промышленными пригородами Брянка, Ирмино, Голубовка и Криворожье, на севере города Первомайск, Горск и на юго-востоке у границы района Коммунарск. Через район проходят ж.д.Дебальцево - Купянск, Дебальцево – Луганск и др.
Алмазно-Марьевский район – один из наиболее освоенных промышленных районов Донбасса. Здесь развиты угольная, коксохимическая и металлургическая промышленность.
В орогидрографическом отношении площадь приурочена к северному склону главного донецкого водораздела. Вся площадь представляет собой два водораздельных пространства: северное – между реками Луганью и Северским Донцом (Марьевский подрайон) и южное – между реками Луганью и Лозовой (Алмазный подрайон). Южная и западная части Алмазно-Марьевского района в области обнаженного карбона имеют расчлененный рельеф. Северная и северо-восточная характеризуется простым рельефом. Абсолютные отметки поверхности изменяются от +50 м до + 248 м.
Геологическая изученность.Разработки углей в Алмазно-Марьевском районе начались со второй половины XIX в. Первые крупные шахты были заложены в 1870 - 1900 гг. Детальное геологическое изучение района началось с 1892 г, когда Геологический комитет под руководством Л.И.Лутугина приступил к составлению детальной геологической карты Донбасса в масштабе 1 : 42000. В 1927 г. начаты систематические геологоразведочные работы объединением «Донуголь» , а с 1929 г. трестом «Донбассуглеразведка». С 1947 г. разведочные работы в районе выполняются трестом «Луганскгеология».
Геологическое строение. По геологическому строению район разделен на две части: северную – Марьинский подрайон и южную – Алмазный подрайон (рис.В.7).
В Марьинском подрайоне развиты каменноугольные, триасовые, верхнемеловые, палеогеновые, неогеновые и четвертичные отложения, а в Алмазном только каменноугольные и четвертичные.
Каменноугольные отложения района относятся к среднему (свиты С23 – С27) и верхнему (свиты С31 – С33) отделам. С отложениями среднего отдела карбона связана основная угленосность района.
Верхний отдел промышленной угленосности не имеет. Литологический состав свит С23, С25 – С27 приведены в таблице В.9
Таблица В.9
| Свита | Содержание, % | ||||
| песчаники | алевритовые сланцы | глинистые сланцы | известняки | угли | |
| С27 | 14 - 28 | 36 - 47 | 29 - 35 | 5,0 - 14,2 | 1,0 |
| С26 | 23 - 42 | 25 -34 | 18 - 34 | 3,1 - 34 | 2,5 |
| С25 | 3,6 | 1,4 | |||
| С23 | 1,1 | 0,9 |
Рис.В.7 Схематическая геологическая карта Алмазно-Марьевского угленосного района
1- палеоген; 2 – верхний мел; 3 – триас; 4 – нижняя пермь; 5 – свита С25 ; 6 – граничные известняки свит карбона; 7 – разрывные нарушения; 8 – шахты вертикальные; 9 – шахты наклонные; 10 – известняки; 11 – угольные пласты рабочие; 12 – то же, нерабочие; 13 – песчаники; 14 – аргиллиты и алевролиты
Основными маркирующими горизонтами свиты С23 являются известняки Н2 и Н4, а также комплекс - известняк Н5 и угольный пласт h7, известняк Н50. Мощность свиты изменяется от 425 до 565 м.
Свита С24 характеризуется отсутствием грубозернистых песчаников. Основными маркирующими известняками являются известняки I1, I2, I3, I4. Мощность свиты колеблется в пределах 215 – 275 м.
Для свита С25 характерны мелко-, средне- и грубозернистые песчаники. Маркирующими горизонтами являются известняки К1, К2, К4, К5, К6, К7, К8, К9. Мощность свиты изменяется от 305 до 455 м.
Свита С26 разведана до глубины 1200 м, имеет мощность от 195 до 330 м. Основные маркирующие известняки ее L1, L5 и L7.
Мощность свиты С27 изменяется от 290 до 585 м. Маркирующими известняками являются М1, М2, М3, М4, М5, М6, М8, М10.
Свита С31 по мощности достигает 660 - 900 м. Характеризуется типичным литологическим разрезом. Маркирующим горизонтом является известняк N1 мощностью 2 - 10 м.
В свите С32 больше песчаников и пестроцветов, мощность ее достигает 910 м. Маркирующими являются известняки О1, О2, О3, О4, О5, О6.
Маркирующими горизонтами свиты С33 являются известняки Р1 – Р8, ее мощность колеблется от 750 до 900 м. В песчаниках этой свиты встречаются араукариты.
Триасовые отложения развиты в районе к северу от Марьевского надвига. Представлены они толщей континентальных осадков: пестроцветных глин и серо- зеленых или белых сахаровидных известняковых песчаников, очень слабо сцементированных. Максимальная мощность триасовых отложений достигает 230 м.
Верхнемеловые отложения широко развиты в северо-восточной части района, имеют мощность от 200 м до 520 м и представлены песчаными мергелями, белым мелом, ракушечником, галечником, мергелистыми глинами.
Палеоген-неогеновые отложения широко распространены в северной части района, мощность их достигает 60 – 80 м. Литологические осадки палеогена представлены мергелями, песчаниками, алевролитами и песками, а осадки неогена – песками различной окраски с галькой и конгломератом.
Четвертичные отложения имеют широкое развитие в виде лессовидных суглинков на водоразделах, делювия склонов и аллювия речных долин. Мощность изменяется от нескольких до 20 – 30 м.
По тектоническому строению район отчетливо делится на две части: северо-восточную, заключенную между Северодонецким и Марьевским надвигами и представленную купольными структурами карбона, и основную, расположенную южнее Марьевского надвига и выраженную нормальными складчатыми структурами карбона (рис.8).
Северодонецкий надвиг является северной границей района и отделяет складчатый карбон южного висячего крыла от моноклинали платформенного склона на севере, где свиты С31 погружена на глубины до 1500 м. Надвиг хорошо прослежен и изучен. Его амплитуда по карбону достигает 1500 м. Висячее крыло Северодонецкого надвига в структурном отношении представляет систему ступенчато смещенных купольных структур – Матросского, Белогоровского, Тошковского, Петро-Донецкого и Сентяновского куполов. Упомянутые купола в совокупности образуют сложное антиклинальное поднятие, вытянутое с северо-запада на юго-восток и осложненное нарушениями типа надвигов – Матросский, Чехировскими Южным и Северным, Красногоровским.
Полоса купольных структур отделяется от основных для района складчатых структур угленосного карбона Марьевским надвигом, который является региональным в Донбассе и проходит в районе с северо-запада на юго-восток. Надвиг имеет южное падение под углом от 35 до 750, амплитуда его достигает 1600 м.
В висячем крыле Марьевского надвига развиты Голубовско-Марьевская синклиналь, Первомайская антиклиналь, которую пересекает Алмазный надвиг, еще южнее Калиновская синклиналь.
Кроме крупных региональных, имеется ряд менее значительных надвигов. Это II Ирминский (амплитуда 20 - 40 м, угол падения до 700), Главный Ирминский (амплитуда 250 - 350 м, угол падения до 700), Калиновский (амплитуда 20 - 75 м), II Брянский (амплитуда 20 - 50 м), IV Брянский (амплитуда 85 - 250 м), Северный Краснопольский и Краснопольский надвиги с амплитудами не более 50 м.
Угленосность.Основная продуктивная толща района связана с отложениями свит С23 – С27. Здесь установлено до 90 пластов и пропластков углей, из которых 68 имеют мощность более 0,3 м, а 35 – имеют промышленное значение (таблица 10).
В свите С27 семь пластов угля мощностью более 0,45 м: m3, m4,m51,m61,m62,m63 и m7. Наиболее устойчив угольный пласт m3. Относительно устойчивые пласты m51,m61, остальные имеют рабочую мощность на ограниченных площадях.
В свите С26 установлено девять рабочих пластов: l11, l21 ,l3, l4в, l5, l6в, l7, l8н и l8в. Угленосность этой свиты самая высокая в районе. Почти все перечисленные пласты, кроме l11, l5,l7 сохраняют рабочую мощность на большей площади района. Мощность их в среднем 0,8 м.
Рис.В.8 Тектоническая схема палеозойского структурного этажа Алмазно-Марьевского угленосного района
1 – оси антиклиналей; 2 – оси синклиналей; 3 – выходы известняков L1 и O1 (для подчеркивания структур); 4 – разрывные нарушения
Свита С25 имеет десять угольных пластов рабочей мощности – k2 ,k3, k31, k4, k5, k6, k7, k71,k74, k8. Они менее устойчивы по распространению и строению. Мощность их также значительно ниже. В Марьевском подрайоне ведущим пластом является угольный пласт k8, мощность которого достигает 1,0 – 1,5 м. В Алмазном подрайоне широко разрабатываются пласты k3, k5, k6.
Свита С24 характеризуется одним пластом рабочей мощности i3, который в районе разведан только на Калиновском участке.
В свите С23 установлено восемь рабочих пластов . Из них наиболее распространены h10 и h11. Пласты h2 и h6 относительно устойчивые, пласты h7,h8, h9 и h10 являются рабочими на ограниченных площадях.
Характеристика угленосности свит приведена в таблице В.10.
Зольность колеблется в широких пределах (от 2 до 43 %), составляя в среднем около 20 %. По содержанию серы в районе преобладают сернистые (2,5 – 4,0 %) и высокосернистые (> 4 %) угли. Удельная теплота сгорания по бомбе изменяется от 8040 до 8790 ккал/кг.
Таблица В.10
| Свита | Мощность, м | Количество пластов | Промышленные угольные пласты | ||
| Всего | Рабочих, >0,45м | основные | Ограниченного распространения | ||
| С27 | - | m3, m51, m61 | m4, m62 ,m63,m7 | ||
| С26 | - | l21 ,l3, l4, l6в, l8н и l8в. | l11, l5,l7 | ||
| С25 | - | k3,k5, k6,k8 | k2 ,k31,k4, k7, k71,k74. | ||
| С24 | - | i3 | нет | ||
| С23 | - | h2,h6,,h10,h11 | h7,h8, h9,h101 | ||
| Итого |
Качество углей.Марочный состав углей в районе закономерно изменяется с севера на юг от маки Г и Ж, К, ОС до Т с соответствующим падением выхода летучих Vг от 47 до 8 %.
Все пласты сложены преимущественно гумусовыми углями, среди которых наблюдаются прослои мощностью 5 – 15 см сапропеливо-гумусового происхождения. Отмечены они в кровле угольных пластов l3, l6в, l7.
Зольность колеблется в широких пределах (от 2 до 43 %), составляя в среднем около 20 %. По содержанию серы в районе преобладают сернистые (2,5 – 4,0 %) и высокосернистые (> 4 %) угли. Удельная теплота сгорания по бомбе изменяется от 8040 до 8790 ккал/кг.
Гидрогеологические условия. Подземные воды в пределах района приурочены к известнякам и песчаникам каменноугольного возраста, песчаным породам триаса, мергелям верхнего мела, палеогеновым и четвертичным отложениям.
Основными наиболее устойчивыми во всем районе и высокодебитными водоносными горизонтами карбона являются: в свите С25 известняк К7 и песчаник K9SL1, в свите С26 известняк L1, песчаник L1SL2 и известняки L3, L4, L5, L7, в свите С27 известняки M1, M3, песчаники M3SM4 и известняки M4, M5, M6 и M8.
Известняки обладают большой водопроводящей и водоотдающей способностью, песчаники же характеризуются более ограниченной водоотдающей способностью. Сосредоточенные притоки в горные выработки при встрече этих водоносных горизонтов измеряются обычно десятками кубических метров в час. Катастрофические притоки в несколько сотен кубических метров в час весьма редки и отмечаются при пересечении закарстованных известняков или сильнотрещиноватых песчаников.
По химическому составу подземные вода карбона до глубины 150 м гидрокарбонатно-кальциевые и частично гидрокарбонатно-сульфатно-кальциевые. Ниже, в зоне затрудненного водообмена (150 – 550 м), воды по составу относятся к сульфатно-кальциево-натриевым и сульфатно-натриевым. Шахтные воды района высокоминерализованы: сухой остаток колеблется от 665 до 4554 мг/л и общая жесткость равна 16 – 50 мг∙экв. В техническом отношении шахтные воды являются коррозирующими.
Горнотехнические условия эксплуатации. В Алмазно-Марьевском угленосном районе условия проходки горных выработок в районе весьма разнообразны в связи с различной устойчивостью вмещающих пород. Наименее устойчивы в выработках сланцы, крепость которых в несколько раз ниже крепости песчаников и известняков.
Геотермичекий градиент в пределах района изменяется от 2,54 до 2,78 на 100 м глубины. В пределах антиклинальных складок значение геотермического градиента выше, чем в синклинальных.
Геоизотермическая поверхность +300 находится на глубине 580 – 660 м. На участке Брянском Глубоком температура на глубине 1000 м равна 38,60, а на глубине 1240 м – 46,40; на Санжаровском участке температура на глубине 1000 м – 36,60, 1320 м - 44,60 и 1490 м – 51,40.
Газоносность угольных пластов в районе возрастает с севера на юг и с глубиной. Глубина появления метана в шахтах зависит от глубины зоны дегазации, которая в районе колеблется в широких пределах. В синклиналях метан отсутствует до глубины 300 м, на антиклиналях – до 100 м.
Наиболее газоносными пластами в районе являются k3, k5, k6, l2, l3, l6. Выделение метана из пластов углей поровое, однако, встречается и суфлярное. Выбросы угля и газа менее часты.
Почти все шахты района опасны по пыли и по самовозгоранию угля.