Донецкий каменно угольный бассейн

Донецкий угольный бассейн был открыт в 1720-е годы в районе нынешнего г. Лисичанска Луганской обл. Промышленное освоение началось с конца XIX века. Площадь около 60 тысяч км². Суммарные запасы до глубины 1800 м — 140,8 миллиардов тонн. В угленосной толще каменноугольного возраста до 300 пластов; средняя мощность рабочих пластов 0,6-1,2 м. Угли каменные марок Д — Т (78 %), антрациты (22 %). Теплота сгорания 21,2-26,1 МДж/кг.

Донецкий каменноугольный бассейн возник на южном крае Русской платформы. Длинный и узкий прогиб образовался в среднем девоне в результате региональных разломов между Воронежским и Украинским кристаллическими массивами. Осадочная толща, состоящая из отложений девона, карбона, перми, триаса, юры, мела, третичных и четвертичных, начиная со среднего девона, откладывалась надокембрийском фундаменте, состоящем из комплекса изверженных и метаморфизованных пород. Каменноугольные отложения, перекрывающие отложения верхнего девона, представлены полным разрезом каменноугольной системы и имеют все три отдела непрерывного разреза осадков. Нижняя часть разреза представлена толщей сплошных известняков мощностью 300—600 метров. Выше известняковой толщи, вплоть до границы с пермью, залегает толща переслаивания песчаников и сланцев (алевролитов и аргиллитов) с подчинёнными им пластами и прослоями известняков и углей. Общая мощность этой толщи достигает 18 километров. Мощность каменноугольных отложений, залегающих в центральной часть прогиба, в осевой части Донбасса достигает 5-18 километров. Отложения нижнего карбона увеличиваются от 1,8 до 6 километров, среднего карбона — от 2 до 8 километров и верхнего карбона — от 1,2 до 4 километров. Толща каменноугольных отложений подразделена на 5 свит нижнего карбона, 7 свит среднего карбона и 3 свиты верхнего карбона. В результате частой цикличной смены осадков сформировалась многопластовая песчано-глинистая толща с прослоями углей (свыше 300 метров) и известняков (до 250 метров). Аргиллиты и алевролиты (глинистые и песчаные сланцы) преобладают в геологическом разрезе донецкого карбона, достигая 60-70 %, песчаники составляют 25-40 %, известняки 1-1,5 % и угли 1-2 %.

В тектоническом отношении Донбасс представляет собой ряд крупных складок, вытянутых преимущественно в направлении с северо-запада на юго-восток и осложнённых многочисленными разрывами. Отдельные районы бассейна, например, Чистяково-Снежнянский, Боково-Хрустальский, Несветаевский и другие, имеют в общем слабое проявление тектоники, в то время как Донецко-Макеевский, Алмазно-Марьевский и вся полоса промышленного Донбасса у его северной окраины весьма дислоцированы. Преобладающей формой разрывных тектонических нарушений в бассейне является надвиг. Сбросы значительно менее развиты и представлены меньшими амплитудами. Амплитуды тектонических нарушений колеблются в широких пределах от десятых долей метра до 1000 метров. Наибольшее распространение имеют надвиги с амплитудами от 30-50 до 200—300 метров. Кроме крупных тектонических нарушений, в бассейне имеет значительное развитие средняя и мелкая тектоника с амплитудами разрыва до нескольких десятков метров. На всех шахтных полях развита микротектоника, создающая существенные затруднения при ведении горных работ.

В угленосной толще Донбасса залегает 310 угольных пластов рабочей и нерабочей мощности, из которых 95 пластов относятся к отложениям нижнего карбона, 200 пластов к среднему карбону и 15 пластов к верхнему карбону. Суммарное количество угольных пластов, достигающих рабочей мощности, в среднем составляет 120 пластов, в том числе в отложениях нижнего карбона залегает 29 пластов, в среднем карбоне — 87 пластов и в верхнем карбоне — 4 пласта. В бассейне разрабатывается 70 пластов, в том числе по различным районам от 40 до 2 пластов. Большинство угольных пластов (до 70 %) имеет сложное строение. Простое строение имеют пласты мощностью до 0,6-0,7 метра. Прослои в угольных пластах представлены преимущественно глинистыми сланцами. Мощность рабочих угольных пластов по Донбассу колеблется в широких пределах: от 0,5 до 1,5-1,8 при средней мощности разрабатываемых пластов 0,7-1 метра. Мощность некоторых угольных пластов достигает 2-2,5 метра, но это относится преимущественно к отдельным небольшим участкам или группам шахтных полей. В Донбассе преобладают пологие пласты угля. Крутые пласты залегают в Центральном и Кадиевском районах и на отдельных участках в других районах.

Основными водоносными горизонтами в каменноугольной толще Донбасса являются известняки и песчаники. В отдельных районах бассейна меловые отложения и обводнённые третичные пески также являются крупными водоносными горизонтами. Наиболее высокой водоотдачей обладают известняки благодаря своей трещиноватости и мелкой закарстованности. Песчаники имеют меньшую трещиноватость, но значительно большую мощность, достигающую 80-120 метров, и являются наиболее крупными водоносными горизонтами, распространёнными на площади всего бассейна. Глинистые сланцы и угольные пласты практически не водоносны, частично водоносными являются трещиноватые песчаные сланцы. Движение подземных вод в каменноугольной толще происходит по трещинам горным пород. Водообильность пород снижается с глубиной. В пределах бассейна выявлено свыше 130 выдержанных водоносных горизонтов со значительными притоками. Некоторые водоносные горизонты выдерживаются на большей части бассейна, а часть их прослеживается только на территории отдельных его районов. По химическому составу воды очень разнообразны. В Центральной части бассейна преобладают воды сульфатно-карбонатного, сульфатного и сульфатно-хлоридного состава, а по катионам — кальциево-натриевые, натриево-кальциевые и натриево-кальциево-магнивые. С глубиной минерализация вод повышается.

Вмещающие породы разрабатываемых угольных пластов имеют среднюю устойчивость. Преобладающими боковыми породами угольных пластов являются глинистые сланцы. В отдельных района бассейна в связи с изменением литологического состава пород, слагающих отдельные свиты, преобладающими боковыми породами являются песчаники и песчаные сланцы, значительно реже известняки. Механическая прочность горных пород крайне неравномерна и колеблется в широких пределах.

Угли Донецкого бассейна относятся к гумусовым. Сапроелитовые разности углей встречаются только в виде отдельных линз и угольных прослоев. Угли пластов, залегающих в отложениях среднего и верхнего карбона, обладают почти одинаковым материнским растительным веществом, но имеют различные качественные показатели, что объясняется в основном их различной степенью углефикации, различной степенью восстановления и окисления в процессе их формирования, а также неодинаковой зольностью и сернистостью. Содержание фосфора в угле весьма незначительно. Выход летучих веществ колеблется в широких пределах — от 2 % (антрациты) до 50 % (длиннопламенные угли). Теплота сгорания углей находится в пределах от 7500 до 8750 ккал/кг. Наиболее чистые и малосернистые угли имеются в западном секторе Большого Донбасса (Южный и Западный Донбасс) и относятся к отложениям нижнего карбона. В Донбассе установлено закономерное изменение содержания летучих веществ в углях с уменьшением их содержания в направлении с северо-запада на юго-восток и от стратиграфически вышележащих к нижележащим. Зольность и содержание серы в углях колеблются в широких пределах. Среднее содержание природной золы в большинстве угольных пластов находится в пределах 7-20 %. Малозольных углей с зольностью до 7-8 % в бассейне немного. В Донбассе преобладают угли среднесернистые (1,5-3 %). Угли Донецкого бассейна в основном имеют лёгкую и среднюю обогатимость.

В Донецком каменноугольном бассейне распространены все основные марки каменных углей: длиннопламенные (Д), газовые (Г), жирные (Ж), коксовые (К), отощённые спекающиеся (ОС), тощие (Т), полуантрациты (ПА) и антрациты (А), а также переходные от бурых углей к длиннопламенным. Петрографический состав углей довольно однороден.

Задание № 5

Вопрос 1