Геологическая характеристика.Стратиграфия. Литология

Кангаласское буроугольное месторождение расположено в юго-восточной части Якутско-Вилюйского угленосного района Ленского бассейна. По своему структурному положению находится в пределах южного крыла Южно-Вилюйской зоны Вилюйской синеклизы на границе ее с северным крылом Алданской антиклизы. В геологическом строении месторождения и поля разреза принимают участие угленосные образования верхней юры и нижнего мела, перекрывающиеся сверху осадками неогенового и четвертичного возраста. Мезозой. Мезозойский комплекс на площади месторождения сложен различными по своему литологическому составу и условиям накопления терригенными угленосными осадками чечумской и батылыхской свит верхней юры и нижнего мела. Чечумская свита на площади месторождения по своему литологическому составу представлена двумя подсвитами голубевской и кильдямской и вскрыта в его северо-восточной части одиночными скважинами (12г, 16к и 254г). Возраст отложений чечумской свиты датируется верхней юрой. Суммарная мощность вскрытых ее осадков, по данным разведочных скважин, составляет 190 м. Батылыхская свита на месторождении и поле разреза является продуктивной толщей, содержащей в своем разрезе угленосные образования нижнего мела. Мощность свиты составляет 200-280 м. Кайнозой. Отложения кайнозойского возраста залегают с размывом и угловым несогласием на размытой поверхности мезозойских осадков. На площади месторождения и поля разреза получили повсеместное распространение и представлены гравийно-песчаными и глинистыми образованиями неогена и четвертичного периода. Отложения неогена представлены в низах разреза конгломератами и валунногалечниковыми осадками, завершается разрез разнозернистыми песками мощность их достигает 35 м. Четвертичные образования по своему происхождению относятся к аллювиальным, делювиальным и элювиальным осадкам. Аллювиальные отложения представлены чередующимися прослоями гравелитов, грубозернистых песков и галечников; среди песчаных осадков встречаются прослои глин. Делювиальные отложения широко развиты на склонах долин рек, ручьев и распадов; мощность делювия достигает 15-20 м. Делювий представляет собой скопление абсолютного материала угленосных отложений и перекрывающих их пород. Мощность элювия невелика и не превышает глубины оттаивания грунтов – 0,6 – 0,3 м.

Тектоника

Якутско-Вилюйской угленосный район располагается в восточной части южного крыла Вилюйской синеклизы. Тектоника месторождения подчиняется общим структурным особенностям района с погружением угленосных образований на северо-северо-восток. Углы падения пород угленосной толщи составляют 1-3º, простирания 280-310º. Пологое залегание углесодержащих осадков месторождения дополнительно осложняется куполовидными поднятиями и впадинами различной протяженности. В разрезе свиты прослеживается незначительная по амплитуде мульдообразная складка с понижением гипсометрического положения угольных пластов ("Нижний", "Верхний" и "Рудничный") на 10 м. Крупные разрывные нарушения на площади месторождения не установлены, по пласту "Рудничный" отмечен ряд мелких нарушений с амплитудой 0,5-1,0 м сбросового характера. По материалам детальной разведки зафиксированы зеркала скольжения с глинкой трения, что определенно указывает на наличие малоамплитудных нарушений в продуктивной толще пород. В угольных пластах развита трещиноватость преимущественно по двум взаимно перпендикулярным направлениям: вкрест и по простиранию угленосных отложений с углами падения 80-90º.

Гидрогеологические условия

Район Кангаласского месторождения в гидрогеологическом отношении расположен в пределах Якутского и Лено-Вилюйского артезианских бассейнов. Гидрогеологические условия района месторождения обусловлены широким развитием мощной толщи многолетнемерзлых пород мезозойской терригенной водоносной формации, которая поддержит два обособленных водоносных горизонта, приуроченных к нижнемеловым и юрским образованиям. По условиям залегания, по характеру вмещающих горных пород, ее фазовому состоянию и наличию мерзлой зоны подземные воды подразделяются на следующие виды: а) надмерзлотные воды деятельного слоя; б) межмерзлотные воды, залегающие внутри зоны мерзлых пород в твердой фазе; в) подмерзлотные воды. Надмерзлотные воды деятельного слоя приурочены к песчано-глинистыми разностями четвертичных образований различного генетического типа: аллювию, делювию и элювию. Мощность горизонта находится в прямой зависимости от фильтрационных свойств горных пород деятельного слоя и составляет порядка 0,3-3,0 м. Водоупорным основанием для этих вод является верхняя поверхность многолетнемерзлых пород, неровности которой обусловливает изменение мощности горизонта. Функционирует он в течение 4-5 месяцев, в период летней оттайки, зимой полностью промерзает. Области питания и распространения этих вод в летний период совпадает между собой. Основным источником питания являются атмосферные осадки. Разгрузка вод деятельного слоя происходит в естественные и искусственные понижения рельефа поверхности месторождения. Горные выработки угольного разреза обводняются в основном, за счет вод горизонта деятельного слоя в весенне-летний период. Дополнительно на дно забоя поступают воды, содержащиеся в породах вскрыши внутренних отвалов. Последние периодически (в летнее время) пополняются атмосферными осадками и постоянно их аккумулируют, в связи с тем, что находятся в рыхлом и талом состоянии, это установлено показаниям геотермических замеров, выполненных в скважинах №№ 126г, 133г и 127г, пройденных с этой целью на отвальных образованиях карьера. С увеличением площади и объемов внутренних отвалов, по мере отработки поля разреза в технических границах, аккумулирующее действие их будет возрастать и соответственно необходимо ожидать повышение степени обводненности горных выработок разреза поверхностными водами. Наблюдением установлено, что в максимальном количестве поступление вод деятельного слоя и внутренних отвалов на дне карьера происходит с начала мая до середины октября месяца.

По химическому составу воды деятельного слоя гидрокарбонатные с незначительной минерализацией (до 1 г/л). Практического значения эти воды не имеют. Межмерзлотные воды, залегающие внутри зоны мерзлых пород в твердой фазе встречены при бурении скважин 186, 162, 167 в северо-западной части разведуемой площади месторождения. Прослеживаются они в виде отдельных линз льда, достигающих мощности 2,5-5,0 м. на глубинах от 1,2 до 50 м при оттайке они обнаруживаются в бортах разреза в летний период в виде отдельных увлажненных участков вскрыши, в период с низкими температурами – образованиями наледей в борту разреза протяженностью 3-5 м, приуроченных к контакту неогеновых осадков с углесодержащими нижнемеловыми породами. Подмерзлотные воды на площади месторождения вскрыты скважинами №№11г, 12г и 254г. По данным гидрогеологических исследований воды приурочены к трещиноватым песчаникам чечумской свиты верхней юры. По характеру вмещающих пород воды трещиновато - пластовые, реже порово-пластовые и находятся в зоне затрудненного водообмена. В процессе проведенных исследований выявлено два водоносных горизонта: первый расположен на глубине 310 м, второй в интервале 501529 м. Пьезометрический уровень для верхнего горизонта устанавливается на глубине 67 м, нижнего – на глубинах 140-150 м. Сопоставление гидрографов поверхностных вод р.Лены и уровня верхнего водоносного горизонта в скважине 11г свидетельствует о наличии связи между ними. Нижний горизонт является неограниченным в плане. Дебит скважин составил для него порядка 220 м3/сут и 149 м3/сут при понижениях соответственно 10,9 и 9,6 м.Удельный дебит 0,3 л/сек. Коэффициент водопроводимости составляет 29-33 м2/сут. Воды верхнего водоносного горизонта имеют желтовато-бурую окраску, обусловленную высоким содержанием органики, высокую окисляемость, порядка 130 мг/л О2, повышенное содержание фтора – до5 мг/л. Общая минерализация составляет 775 мг/л. Состав вод хлоридно-гидрокарбонатный натриевый. Для вод нижнего водоносного горизонта характера несколько повышенная минерализация (до 1010 мг/л) и меньшая окисляемость – до10 мг/л О2. Содержание фтора – до 4,5 мг/л. Химический состав их также хлоридно-гидрокарбонатный натриевый. По физическим свойствам вода без вкуса и запаха, температура ее +6ºС.

Подсчет запасов