Краснодонский угленосный район
Общие сведения. Краснодонский угленосный район расположен в пределах мелкоскладчатой полосы северной окраины Донецкого бассейна. Границами района служат: на западе – р. Луганчик, на севере – Северодонецкий надвиг, на востоке – государственная граница между Украиной и Россией и на юге – ось Северной (Колпаковской) антиклинали. В этих границах площадь района равна 1200 км2.
По административному делению рассматриваемая площадь входит в состав Краснодонского и Ново - Светловского районов Луганской области.
По характеру рельефа территорию Краснодонского района можно подразделить на две резко различные части: южную и северную. В южной части, где каменноугольные отложения выходят непосредственно на дневную поверхность, рельеф представлен характерным грядово – холмистым донецким типом; в северной же, где каменноугольные отложения перекрыты более молодыми образованиями, рельеф местности имеет слабоволнистый характер, осложненный балками и оврагами. Максимальные высотные отметки приурочены к водоразделам (+ 234 м у ст. Ново - Семейкино), а минимальные к долине р. Северного Донца (+ 27 м).
Основной водной артерией района является р. Северский Донец, которая ниже г. Каменска судоходна; реки Большая каменка и Луганчик – правые притоки Северского Донца.
Основная железнодорожная магистраль – Северо – Донецкая железная дорога – проходит с запада на восток почти в центральной части района; другая крупная магистраль Москва – Донбасс проходит с севера на юг.
Геологическая изученность.Систематическое изучение района началось работами Геологического комитета под руководством Л.И. Лутугина. Геологическая съемка в масштабе 1 : 42000 выполнена Н.А. Родыгиным и П.И. Степановым в 1908 – 1921 гг.
Ко времени этих работ относится и начало промышленного освоения района. Геологоразведочные работы в районе начались с 1923 г. и продолжаются до настоящего времени.
Геологическое строение.В геологическом описании района принимают участие среднекаменноугольные отложения, перекрытые в северной части верхнемеловыми, палеогеновыми и неогеновыми отложениями мощностью 150 – 300 м (рис.В.13). Геологический разрез представлен свитами С23 – С27. Породы карбона в южной и центральных частях района хорошо обнажены и легко прослеживается по простиранию по гривкам известняков и песчаников: в северной части они скрыты под мезо-кайнозойскими осадками. Мощность каменноугольных отложений закономерно увеличивается по направлению с северо-запада на юго-восток от 2200 до 2600 м. Литологический состав отложений этих свит, приведен в табл. В.14.
Свита С23 (смоляниновская) содержит до 20 угольных пластов и прослоев. Маркирующими горизонтами свиты являются известняки Н1, Н4, Н5, Н61, мощные песчаники Н51Sh9 и h10Sh11, а также угольные
пласты h6, h7, h81, h11в.
Свита С42 (белокалитвенская) характеризуется преобладанием глинистых пород, включающих до восьми угольных пластов и прослоев. Рабочую мощность на всей площади района имеет пласт i31, а на отдельных участках пласт i3.
Свита С25 (каменская) характеризуется наличием мощных пачек средне- и крупнозернистых песчаников. Свита содержит до 19 угольных пластов и прослоев и 12 известняков. Маркирующими горизонтами являются известняки К1, К2, К32, К4, К6, К7, К8, К9 и песчаники К1Sk1 («табачковый»), k2SK32 («лисий»), K42Sk5 и K9Sk74 («рубежный»).
Таблица В.14
| Свита | Мощность | Литологический состав, % | ||||
| песчаники | Сланцы алевритовые и алевролиты | Сланцы глинистые и аргиллиты | известняки | Угли | ||
| С27 | ||||||
| С26 | 10,3 | 1,7 | ||||
| С25 | 5,6 | 1,4 | ||||
| С24 | 20,3 | 57,5 | 1,4 | 0,8 | ||
| С23 | 42,6 | 0,4 |
Свита С26 (алмазная) сложена преимущественно глинистыми породами при наличии большого количества известняков, а песчаники редки и маломощны. Маркирующими известняками являются: L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7. Свита содержит до 15 угольных пластов и прослоев.
Свита С27 характеризуется обилием мощных пластов известняков (до 14) и сравнительно слабой угленосностью; песчаники обычно мелкозернистые и маломощные. Маркирующими горизонтами являются известняки: М1, М51, М6 и М7. Из 10 угольных пластов рабочую мощность на отдельных участках имеют: m3, m6, m7.
Меловые отложения распространены в северной части района, где они с трансгрессивным несогласием залегают на размытой поверхности карбона и выходят на дневную поверхность по тальвегам крупных балок и берегам рек Луганчика и Северного Донца. Литологически меловые отложения представлены белыми и сероватыми мелоподобными мергелями и грубым писчим мелом с включениями кремней. Местами прослежен слой слабо сцементированных глауконитовых песков.
Рис.В.13 Геологическая карта палеозойского структурного этажа Краснодонского угленосного района
1 – граничные известняки свит карбона; 2 – выходы свиты С25; 3 – надвиги; 4 – южная граница распространения меловых отложений; 5 – шахты вертикальные; 6 – то же, наклонные; 7 – известняки; 8 – угольные пласты (а – рабочие; б - нерабочие); 9 – песчаники; 10 – глинистые и алевритовые сланцы; 11 – мезо-кайнозой
Общая мощность меловых отложений в районе колеблется от 50 до 250 м.
Палеогеновые отложения сплошным чехлом покрывают северную часть района. Разрез палеогена включает отложения эоценового и олигоценового отделов. Мощность осадков палеогена в районе колеблется в пределах 10 – 60 м.
Неогеновые отложения развиты в виде небольших пятен на возвышенных частях рельефа и представлены комплексом песчано-глинистых пород мощностью 1 – 5 м. Четвертичные отложения в районе состоят из лессовидных суглинков на водоразделах и аллювия в поймах рек. Мощность их незначительна в обнаженной части и увеличивается в закрытой.
Краснодонский район находится в полосе мелкой складчатости Донбасса, охватывая обнаженную и скрытую под мезо-кайнозоем площадь между Северной (Колпаковской) антиклиналью на юге и Северодонецким надвигом на севере. Южная часть Краснодонского района приурочена к обширной и сложно построенной Лиховской синклинальной структуре, которая вместе с Селезневской, Белокалитвенской и Краснодонецкой котловинами составляет Первую северную синклиналь Донбасса. В пределах района сложная Лиховская синклиналь состоит из ряда боле мелких синклиналей, разделенных небольшими антиклинальными поднятиями и имеющих между собой кулисообразные сочленения осей. Наиболее крупными синклинальными структурами здесь являются Ивановская, Шевыревская, Краснодонская и Дыванная.
Вдоль северных крыльев Краснодонской и Шевыревской синклиналей проходит крупное разрывное нарушение – Краснодонский надвиг, сопровождающийся рядом параллельно идущих нарушений. Простирание его близко к широтному, падение на юг под углом 70 – 800 с некоторым выполаживанием на глубине. Стратиграфическая амплитуда около 600 м.
Севернее Краснодонской и Шевыревская синклиналей развивается Сорокинская антиклиналь, к северу от которой расположена Дуванская синклиналь (мульда).
Вдоль северного крыла Дуванной мульды зафиксировано Урало-Кавказский надвиг с амплитудой 250 м, а вдоль южного крыла Изваринской антиклинали проходит Дуванный надвиг с амплитудой от 50 до 200 м.
Севернее пояса мелких складок разведана бурением Суходольского-Гундоровская котловина, переходящая на западе в Самсоновскую антиклиналь. Севернее этой антиклинали проходит Самсоновский надвиг с амплитудой до 500 м, являющийся основной ветвью Ильечевского (Криворожского) надвига. Вдоль северных крыльев Красной и Суходольско-Гундоровской синклиналей проходит одно из крупнейших разрывных нарушений Донбасса – Алмазный надвиг с южным падением и амплитудой порядка 1300 м.
К северу от Алмазного надвига развита ещё одна синклинальная структура, разделенная по простиранию на две складки: Ново-Светловскую и её восточное продолжение – Петровско-Каранчевскую синклиналь.
Угленосность.Угленосными отложениями в районе являются осадки среднего карбона, которые приурочены к свитам С23 – С27. В толще этих свит залегает до 70 угольных пластов и прослоев, из которых 52 пласта мощностью 0,3 м и более. На отдельных участках района рабочей мощности достигает 35 пластов углей суммарной мощностью около 16 м.
Средний коэффициент рабочей угленосности продуктивных свит района равен 0,2.
Из 25 рабочих пластов района устойчивую или относительно устойчивую рабочую мощность и основное промышленное значение имеют 12 пластов суммарной мощностью 9,2 м; это пласты h81 и h11в в свите С23; i3 и i31 в свите С24; k2, k42, k5 и k7 в свите С25; l21, l3 и l6 в свите С26 и m3 в свите С27.
В кровле пластов обычно залегают глинистые сланцы (аргиллиты), реже алевритовые сланцы; иногда песчаники (пласты k71, k5, k2) или известняки (пласт l3). Почвой пластов углей служат аргиллиты или алевритистые сланцы с комковатой текстурой, содержащие стигмарий («кучерявчик»), которые книзу сменяются нормальными слоистыми породами.
Качество углей. Угли пластов района относятся к маркам Г, Ж, К, ОС, Т, и А. Степень углефикации закономерно увеличивается по направлению с севера на юг, а также стратиграфически сверху вниз.
Газовые угли развиты в северных крупных структурах района – Ново-Светловской, Петровской и Красной синклиналях; угли свиты С27 в первых двух структурах близки к длиннопламенным. Тощие угли и полуантрациты распространены в южной части района. Угли основных коксующихся марок – Ж, К, и ОС – развиты в центральной части района.
Средняя зольность углей различных пластов колеблется от 9 до 32%. К чистым пластам относится пласт k5 с зольностью 9 – 12%. Наиболее зольными являются пласты k42,k71, местами k2, зольность которых, как правило, составляет 22- 30%. Средняя зольность товарных углей за 1958 г. составила 21,4%.
Содержание серы в углях различных пластов и на различных участках колеблется в пределах 0,54 – 9,32% при среднем содержании в отдельных пластах от 1,74 до 4,81%. Малосернистыми (Sобс < 1,5%) углями на ряде участков района являются угли пластов k5, i31, i3. К среднезернистым (Sобс от 1,6 до 3%) можно отнести угли пластов l3, h11в, h81; повышенносернистыми и многосернистыми являются угли пластов m3, l6, l21, k71, k42, k2. Содержание сульфатной серы выражается сотыми долями процента, органической до 2,8%, на пиритную серу приходится 60 – 70% от общего содержания серы. В связи с высокой сернистостью более 40% добываемых углей марки Ж не используются угли пласта m3 (Sобс = = 4,7 – 5,3%) , развитого в Дуванной котловине. Многосернистые угли (Sобс > 3,5%) составляют в балансовых запасах района 42%, малосернистые (Sобс < 1,5%) 15%.
Вблизи дневной поверхности на площади с обнаженными карбоном угли подвергаются значительному выветриванию на глубину 30 - 40 м по вертикали. Под меловыми отложениями, в связи с уничтожением древней коры выветривания абразией верхнемелового моря, угли сохраняют свои свойства до контакта с мелом.
Гидрогеологические условия. В Краснодонском угленосном районе выделяются два гидрогеологических подрайона. Первый из них охватывает центральную и южную части района с обнаженным карбоном. Подземные воды здесь заключены в трещиноватых известняках и песчаниках карбона и относятся к типу трещинно–пластовых. Наиболее водоносными являются известняки L5, L7, M1, M5 мощностью 2 – 5 м и песчаники H50Sh8, h10Sh11, «табачковый», «лисий» и «рубежный» мощностью 25 – 40 м, установившиеся притоки из которых составляют 5 -15, реже 25 – 30 м3/час.
Питание подземных вод на всей площади подрайона происходит в основном за счет атмосферных осадков; дренируются водоносные горизонты балками и речками в верхней зоне активного водообмена, а на больших глубинах действующими шахтами, которые откачивают воды 25–30 тыс. м3/сутки. Сухой остаток подземных вод колеблется от 0,5 до 1,5 – 2 г/л; жесткость 4 -22 мг∙экв. Шахтные воды обладают более высокой минерализацией, нередко достигающие 3 – 4 г/л, жесткостью до 30 мг∙экв. Относятся они обычно к гидрокарбонатно-сульфатным, реже – к хлоридно–сульфатным и характеризуются, как правило, щелочностью.
Второй гидрогеологический подрайон охватывает северную часть площади, закрытую толщей меловых и палеогеновых отложений. Каменноугольные породы залегают здесь в зоне застойного режим, где циркуляция подземных вод практически отсутствует, так как инфильтрации атмосферных и других вод и их разгрузке препятствует водонепроницаемая толща мезо – кайнозоя.
Дебиты водоносных горизонтов здесь имеют весьма небольшие величины. Обводнение горных выработок происходит в основном за счет сработки статистических запасов воды. Установившиеся притоки в этом районе не превышают 20 – 30 м3/час. Степень минерализации вод 1,2 – 2,5 г/л.
Дебит водоносных горизонтов палеогеновых отложений составляет 2 – 5 м3/час. Их минерализация составляет 0,3 – 4 г/л.
Горнотехнические условия эксплуатации. Горнотехнические условия эксплуатации пластов углей в Краснодонском районе осложняется мелкой складчатосью и разрывными нарушениями.
По газовому режиму значительное количество шахт района относятся к негазовым.
Геотермические условия в районе неодинаковы в южной и северной его частях. В южной части района, где геотермический градиент колеблется от 1,18 до 1,650 на 100 м глубины, температура + 250 будет наблюдаться на глубинах порядка 960 – 1060 м. В северной части района градиент изменяется от 1,75 до 2,070, а температура + 250 находится на глубинах порядка 700 – 735 м.