Геология угольных месторождений и состояние промышленности Украины.Геологические особенности угольных месторождений Украины
Автор: В.А. Колесник, Ю.И. Берчак
Источник:Международная конференция – XXII Szkoly Eksploatacji Podziemnej Краков,Польша
Аннотация
Колесник В.А., Берчак Ю.И. Геология угольных месторождений и состояние промышленности Украины Геологические особенности угольных месторождений Украины. Рассмотрены Геология угольных месторождений и состояние промышленности Украины.Геологические особенности угольных месторождений Украины
Угольные месторождения Украины сосредоточены в трех бассейнах: Донецком, Львовско–Волынском и Днепровском. В Донецком и Львовско–Волынском бассейнах добываются каменные угли и антрациты, в Днепровском – бурые. Главным является Донецкий бассейн, поскольку в нем добывают 90 % общей государственной добычи угля.
Донецкий бассейн расположен в пределах юго–восточной части Украины . Главным образом в Луганской, Донецкой и Днепропетровской областях Украины. А также охватывает Ростовскую область в России. Площадь составляет около 60 тыс. км2 (650х200 км), в том числе в пределах Украины 50 тыс. км2 . В центральной части бассейна находится Донецкий кряж – наиболее возвышенная часть Левобережной Украины.
Донбасс делится на 30 угленосных районов: Схема расположения угленосных районов Донецкого бассейна представлена на рис.1.
Рисунок 1 – Схема расположения угленосных районов Донецкого бассейна
1 – Петриковский, 2 – Новомосковский, 3 – Петропавловский, 4 – Южно–Донбасский, 5 – Красноармейский, 6 – Донецко–Макеевский, 7 – Амвросиевский, 8 – Торезско–Снежнянский, 9 – Центральный, 10 – Северо–западные окраины Донбасса, 11 – Старобельская площадь, 12 – Лисичанский, 13 – Алмазно–Марьевский, 14 – Селезневский , 15 – Луганский, 16 – Краснодонский, 17 – Ореховский, 18 – Боково–Хрустальский, 19 – Должано–Ровенский, остальные относятся к территории России .
В угленосной части Донецкого бассейна содержится более 300 угольных пластов и прослоев, из которых почти 2/3 имеют мощность менее 0, 45 м, максимальная мощность единичных пластов равна 1,8 м, редко и на ограниченных площадях она может достигать 2,5 м.
В Донецком угольном бассейне горные породы сложены аргиллитами, алевролитами, песчаниками, известняками и углем, циклически переслаивающиеся. 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. В целом Донецкий бассейн характеризуется весьма низкой угленосностью и углеплотностью. Средняя зольность углей в Донбассе составляет 14–17 %
Крупнейшими центрами добычи являются Донецк, Макеевка, Горловка, Димитров, Торез, Свердловск, Красноармейск. 60 % шахт Донецкого бассейна уголь добывают на глубине свыше 600 м. Эти шахты обеспечивают больше половины добычи. Средняя глубина добычи угля составляет 800 м., а максимальная – более 1300 м. 40% пластов опасны по выбросам угля и газа. Например, шахта им. А.Ф.Засядько, абсолютное выделение метана на которой составляет 250 м3/мин, а относительное – 75 м3/тонну добытого угля.
Средняя мощность рабочих пластов – 0,6–1,2 м. Донецкий бассейн характерен наличием крутопадающих пластов (35–55 град). Это Дзержинск, Горловка, Енакиево.
Львовско–Волынский угольный бассейн расположен в Львовской и Волынской областях Украины и является восточной частью Любленского бассейна Польши. Охватывает площадь около 10 тыс. км2. Основными центрами добычи угля являются Нововолынск и Червоноград.
Пласты залегают на глубинах 250–750 м, имеют среднюю мощность 0,7–1,2 м. Разработка углей в настоящее время ведется на глубинах 330–500 м. Горно – геологические условия сложные из–за малой и невыдержанной мощности пластов, неустойчивых вмещающих пород, высокой метаноносности углей и пород.
Днепровский буроугольный бассейн расположен в правобережной части Украины на территории Житомирской, Винницкой, Киевской, Черкасской, Кировоградской, Запорожской и Днепропетровской, частично Николаевской и Херсонской областей Украины. Промышленное значение имеют около 30 месторождений, в основном в Днепропетровской и Кировоградской областях. Крупнейшими центрами угледобычи являются Александрия (Кировоградская обл.), Ватутино (Черкасская обл.), Коростышев (Житомирская обл.).Всего выявлено около 200 месторождений.
Пласты невыдержанные по мощности и площади, глубина залегания от 10 до 150 м, что позволяет вести отработку значительной части запасов открытым способом.
В настоящее время в Украине более 140 функционирующих шахт. Из них 70 шахт добывают не более 4 % всего угля страны.
90 % шахт Украины опасны из–за содержания метана, 60 % – по взрывам угольной пыли, 45 %– по внезапным выбросам и горным ударам, 22 %– по самовозгоранию угля, 63 % шахт Украины работают на глубине свыше 600 м. Разрабатывают крутопадающие пласты (35–55 град.) и маломощные угольные пласты( 0,71–1,2 м. На глубоких горизонтах (свыше 600 м) в Украине работает 100 шахт .
В горных отводах действующих шахт и резервов находится 10,2 млрд. т запасов; из них промышленные запасы – 7,7 млрд. т, в том числе коксующихся углей – 3,9 млрд. т и бурых углей – 0,1 млрд. т.
Марочный состав углей Украины весьма разнообразен, на рис. 2. представлена марочная структура всех запасов
Рисунок 2 – марочная структура запасов: а) всех углей; б)углей, предполагаемых для коксования
В Украине преобладают шахты, разрабатывающие пологие пласты. Шахты с круто–наклонными и крутыми пластами, отличающиеся более сложными условиями эксплуатации, и в частности, выемке угля в очистных забоях, распространены преимущественно в Центральном регионе ( 70 % всех шахт с таким залегание пл.).
Распределение шахт по характеру залегания пластов представлено на рис.3.
Рисунок 3 – Распределение шахт по характеру залегания пластов
В Западном Донбассе и Львовско–Волынском бассейне пласты угля залегают под малыми углами (5–10 градусов).
Промышленные запасы угля в Донбассе сосредоточены в пластах мощностью менее 1 м (около 70 % от общих запасов). Поскольку, согласно прогнозам, запасы благоприятных по мощности пластов будут исчерпаны через 10–15 лет – будущее Донбасса связано с разработкой маломощных пластов.
На рис.4. представлено распределения шахт, разрабатывающих пласты со средней мощностью в интервалах 0.80 м, 0,81–1,20, 1,21–1,20; свыше 1,50 м по Украине в целом, а также указаны те регионы, где число шахт, разрабатывающих пласты в данном интервале мощности, максимальное либо минимальное. В 4–х регионах удельный вес шахт, разрабатывающих пласты мощностью до 0,81 м, составляет 30 % и больше, в Центральном – 59 %, Донецко–Макеевском –38 %, Чистяково–Снежнянском – 33%, Алмазно–Марьевском – 30 %.
Регионы: 1–Центральный; 2– Лисичанский; 3– Павлоградско– Петропавловский; 4– Донецко–Макеевский; 5– Красноармейский; 6 – Чистяково–Снежнянский.
Рисунок 4 – Распределение шахт по мощности разрабатываемых пластов
Наиболее ценные угли технологического назначения сосредоточены в весьма тонких пластах.
На рис.5. представлена структура шахтного фонда Украины по глубине разработке. Из всех шахт 55 % работают на глубине свыше 600 м, 30 % – свыше 800 м и 11 % – свыше 1000 м.
Рисунок 5 – Распределение шахт по глубине разработки
Большая часть шахт Украины отличается высокой газообильностью. Шахты низких категорий по выделению метана (до 10 м3/т суточной добычи – не газовые, I и II категории) составляют около 22 % всего числа шахт, 78 % – шахты III категории и сверхкатегорийные.
С увеличением глубины разработки и сопутствующему ей росту газообильности связаны газодинамические проявления, которые выражаются в опасности внезапных выбросов угля и газа, а также горных ударов.
Малая мощность пластов приводит к необходимости одновременно разрабатывать несколько пластов. Лишь 24 % всех шахт разрабатывают один пласт, остальные – два и больше, в том числе 16 % всех шахт одновременно разрабатывают больше 5 пластов.
Большое число одновременно разрабатываемых пластов (7 и более) характерно для шахт, разрабатывающих крутопадающие и крутые пласты, расположенные в Центральном районе.
Обводненность шахт Донецкого бассейна в большинстве случаев невелика и притоки убывают по мере увеличения глубины разработки. Распределение числа шахт по величине притоков показано а таблице 1.
Наиболее обводнены шахты Красноармейского района и Западного Донбасса, где притоки достигают, соответственно, 120–150 и 500–600 м3/час.
С увеличением глубины разработки возрастает температура вмещающих пород. Степень этого возрастания определяется величиной геотермического коэффициента, который на шахтах Донбасса равен 3,36, чему соответствует температура около 40 0С.
В настоящее время из более 140 действующих шахт. 45 шахт (27 %) добывают менее 300 т/сут., 50 шахт (31 %) – 300–700 т/сут., и 21 шахта (13 %)– 700–1500 т/сут. И только 8 шахт (менее 5 %) имеют объем суточной добычи более 4 тыс. т. шахта А.Ф.Засядько – около 10 тыс. т ; шахта «Красноармейская – Западная» – свыше 17 тыс. т.
Таким образом, можно заключить, что Украина полностью обеспечена таким энергоносителем как уголь. На ее территории находится один из крупнейших угольных бассейнов (Донецкий), что по своей мощности почти полностью может обеспечить потребности Украины в топливно–энергетических ресурсах, а также есть еще два бассейна (Львовско–Волынский и Днепровский), которые имеют промышленное значение. Однако в Донбассе угольные пласты преимущественно маломощные, залегающие на больших глубинах, выбросоопасны из–за их газоносности, что делает добычу угля достаточно опасной при отсутствии соответствующего технического оснащения, а уголь Львовско–Волынского и Днепровского бассейнов является менее качественным, чем Донецкий и его запасы соответственно намного меньше. Но, несмотря на это, в Украине, уголь может занимать ведущее место среди других энергоносителей по уровню использования.