Подмосковный бассейн

07.11.2020

Подмосковный бассейн занимает ряд центральных и западных областей европейской части России (Новгородскую, Смоленскую, Калининскую, Калужскую, Ульяновскую, Куйбышевскую, Саратовскую и Белгородскую) (рис. 44). Общая площадь бассейна составляет окаю 120 тыс. км2. Этот бассейн один из старейших в России по времени открытия (1722—1723) и началу добычи угля.

Первая заявка о наличии угля у деревни Петрово вблизи г. Ряжска была сделана в 1722 г. крестьянином Иваном Палициным. В 1855 г. близ г. Богородицка была заложена первая шахта, положившая начало начало систематической разработке угольных месторождений. Наибольших размеров добыча угля достигла во время турецкой (№77—18781 и первой мировой (1914—1917) войн. Тогда вместо дальнепривозных углей (вследствие затруднений с транспортом У использовались местные подмосковные угли. Потребителями их в эти годы были почти все проходящие по бассейну железные дороги, многие заводы и фабрики. Удельный вес подмосковного угля в общей добыче страны в 1917 г. составил 1,9%.

Новый этап о развитии Подмосковного бассейна начался с 1918 г. когда за подписью В. И. Ленина был издан декрет о национализации в стране всех шахт.

В настоящее время по добыче угля Подмосковный бассейн занимает третье место в России, уступая лишь Донецкому и Кузнецкому бассейнам.

Преобладающее количество угольных шахт сосредоточено в центральной части южного крыла в пределах Тульской области. Месторождения остальных областей освоены слабо.

В бассейне имеются площади, на которых разработка углей ведется открытым способом, и месторождения, где осуществляется подземная газификация.

Стратиграфия. На территории Подмосковного буроугольного бассейна известны отложения архея, протерозоя, нижнего кембрия, нижнего и среднего ордовика, среднего и верхнего девона, нижнего и среднего отделов карбона, средней и верхней юры, нижнего и верхнего отделов мела, некоторых горизонтов палеогена и неогена, характеризующиеся различной полнотой разреза. Вся площадь бассейна покрыта сплошным платом четвертичных отложений.

Наиболее древние горизонты, вскрытые современной эрозией, или залегающие непосредственно под четвертичными образованиями, относятся к верхнему девону, по окраинам южного и западного крыльев бассейна имеются выходы фаменского яруса.

Отложения верхнего девона представлены в основном известняками и доломитами. Они вскрыты буровыми скважинами и отчасти выходят на поверхность но южной окраине бассейна. На девон налегают отложения нижнего карбона, которые начинаются малевко-мураевнинским горизонтом, представленным толщей тонкослоистых глин, переходящих кверху в упинский горизонт, представленный известняками, составляющими так называемым «известняковый фундамент» (см. табл. 47).


На размытой поверхности известняков залегают образования чернышенского надгоризонта, представленного лишь нижней частью — Черепетским горизонтом, разделяющегося на агеевские — (терригенные) и чернышевские (известняковые) слои.

Комплекс визейских осадков разделяется на три надгоризонта: Яснополянский, Окский и Серпуховский.

Яснополянский надгоризонт (C12) делится на бобриковский и тульский горизонты. Бобриковский горизонт представлен толщей песков и глин, переслаивающихся между собой и заключающих пластообразные залежи и линзы бурых углей. Тульский горизонт распространен повсеместно и залегает с большим размывом на бобриковских, а местами непосредственно на лихвинских отложениях или на девонг.

Окский надгоризонт (C1ок) сложен почти исключительно известняками (на южном крыле) с частыми прослоями, нередко мощными, песков и глин (на северо-западе) и расчленяется на три горизонта: алексинский, михайловский и веневский.

Серпуховский надгоризонт (C1) представлен в основном известняками и распространяется повсеместно до меридиана г. Зарайска. Он подразделяется на два горизонта: тарусский и стешевский.

Намюрский ярус в бассейне представлен не полностью, а только нижним — протвинским (C1) горизонтом. На южном крыле он сложен внизу плитчатыми микрослоистыми известняками с ленточным окремнением, чередующимися с глинами и крупнокриноидными известняками.

Отложения среднего карбона распространены в северной части южного и восточной части западного крыла бассейна. Они залегают трансгрессивно на различных горизонтах нижнего отдела, перекрываясь в пределах большей восточной части южного крыла мезозоем, а на западе и северо-западе непосредственно четвертичными отложениями. Средний карбон в основном представлен отложениями московского яруса. Осадки башкирского яруса имеют незначительное развитие. Мощность среднего карбона изменяется от 110 до 215 м.

Отложения верхнего карбона развиты за пределами бассейна к северу от р. Москвы и на Окско-Цнинском вале и подразделяются на два яруса: Касимовский и Гжельский н одни горизонт — швагериновый (ковровский).

Тектоника. Тектоника Подмосковного бассейна проста. Бассейн расположен на южном и западном крыльях Московской синеклизы, осложненной серией более мелких структур второго и третьего порядка. Падение слоев к центру мульды очень пологое и составляет не более 1—3 м на км. У южной окраины бассейна угленосные отложения залегают на глубине 30—50 м, закономерно погружаясь к северу и северо-востоку до 350 м (у г. Москвы) (рис 45).

Тектонические нарушения дизъюнктивного характера в пределах бассейна почти отсутствуют. к ним относят только флексурообразные нарушения в известняковом фундаменте.

Абсолютные отметки колебания поверхности известнякового фундамента на отдельных участках достигают нескольких десятков метров. Современный рельеф фундамента образовался главным образом в результате эрозионных, а не тектонических процессов.

Кроме того, с породами, подстилающими угленосные отложения, нередко связаны карстовые явления, значительно осложняющие ведение горных работ. Основными очагами карстов принято считать гипсоносную толщу в отложениях верхнего девона.

Угленосность. Подмосковный бассейн является типичным платформенным с одним-тремя рабочими пластами угля, залегающими па относительно небольшой глубине (40—200 м), приуроченными к отложениям нижнего карбона. Углеплотность в бассейне невысокая и составляет в среднем 100 тыс. т на 1 км2. Кроме нижнего карбона, угли известны и в юрских отложениях.

Мощность угленосных отложений а пределах бассейна изменяется от 10 до 180 м, возрастая в депрессиях древнего рельефа. Угленакопление в нижнем карбоне отмечено в отложениях чернышевского, яснополянского, окского и серпуховского надгоризонтов. Промышленная угленосность приурочена к яснополянскому надгоризонту, в котором выделяются три цикла промышленного угленакопления (рис. 46). Большая часть угольных месторождений образовалась в первый и второй циклы. Основным циклом является второй.

Для углеобразования существенное значение имел характер древнего (довизейского) рельефа. Вследствие размывов и расчленности рельефа в период угленакопления залежи угля имеют своеобразные очертания контуров; они не выдержаны в горизонтальном направлении и в большинстве случаев имеют характер линз различного размера. Разрабатывается один, редко два угольных пласта, удовлетворяющих промышленность по мощности, качеству и запасам.

Из 20—25 угольных пластов, встречающихся в отложениях низов визейского яруса, рабочей мощности (1,10 м) достигают четыре пласта бобриковского горизонта — I, II, III и IV. На небольших площадях рабочую мощность имеют пласты-спутники — I-н, II-н, и IV-н, а также один-два угольных пласта тульского горизонта.

Минимальной рабочей мощностью в бассейне считают мощность 1 м, средняя же мощность угольного пласта составляет около 2 м, которая на отдельных, участках увеличивается до 3 и даже 4 м. Строение пластов, как правило, сложное.

Из истории угленакопления в Подмосковном бассейне следует, что угли образовались в болотах с открытым водным зеркалом, но застойных и слабопроточных. Накопление исходного материала углей типа клареновых и дюрено-клареновых (полублестящих и полуматовых) происходило в условиях торфяного разложения.

В настоящее время по характеру угленакопления и времени образования основных угольных пластов в бассейне выделяются шесть типов: 1 — скопинский, 2 — походский, 3 — щекинский, 4 — селижаровский, 5 — кораблинский и 6 — боровичский.

В зависимости от количества и характера развития углисто-глинистых комплексов в центральных и восточных районах бассейна выделяют свойственные им типы угленакопления.

Кроме новомосковского горизонта, отмечено до 9 угольных пластов и прослоев в тульском горизонте, из которых только 2—3 имеют линзообразные залежи. Небольшую и невыдержанную мощность (1.1—1.4 м) имеют пласты в Щекинском и Скопинском районах. Угленосность северных районов северо-западного крыла бассейна (Боровичского и Валдайского районов) связана исключительно с тульским горизонтом.

На западном крыле бассейна, в отличие от южного, углеобразование продолжалось и в нижне-алексинское время (четвертый цикл), но основной угольный пласт приурочен ко второму циклу, как и в южном крыле.

Угленосность в юрских отложениях связана с залеганием юры в глубоких ложбинах размывов в подстилающих породах карбона или девона и развита на отдельных небольших площадях. В одном месторождении встречаются обычно одна-две линзы угля мощностью 0,2—0,7 м, иногда даже до 2 м. Наряду с гумусовыми землистыми рыхлыми углями и сапропелевыми углями встречаются и лигниты.

Петрографические типы углей. Принятая форма классификации углей Подмосковного бассейна построена по микроструктурным особенностям. При этом выделяются две группы углей: гумолиты и сапропелиты. В каждой по структурным признакам и вещественному составу выделяются различные типы углей. Так, например, если в гумолитах основная масса составляет больше 80%, то они являются углями кларенового типа; 45-60% — клареново-дюренового и 60—80% — дюрено-кларенового типа и ниже 45% — дюренового типа.

Почти каждый петрографический тип углей представлен несколькими разновидностями, которые выделяются по составу форменных элементов.

Качество углей. Угли Подмосковного бассейна бурые, чаше всего смешанные гумусо-сапропелевые, со значительным преобладанием в них гумусовой части, сложенные в основном дюреном.

Различают гумусовые неокисленные («курные») и гумусовые окисленные («сажистые») угли. Последние характеризуются повышенной зольностью и пониженной теплотой сгорания.

Липтобиолиты обычно залегают тонкими прослоями среди гумусовых углей и практического значения не имеют. Сапропелевые угли представлены богхедами, полубогхедами и кеннелями, они встречаются среди гумусовых углей прослойками мощностью 0,06—1,0 м, редко в виде обособленных линз и также не имеют практического значения. Сапропелевые угли содержат летучих веществ 60—80%, золы — 5—20%, теплота сгорания 8500—9200 ккал/кг, выход смол при полукоксовании составляет 48%.

Угольные пласты бассейна представляют собой сложное сочетание петрографических типов с преобладанием чисто гумусовых разностей. Незакономерное распределение исходного растительного материала и минеральных примесей создает пестроту петрографического и химического состава и качественной характеристики углей бассейна, изменение которых происходит на самых коротких расстояниях. Среднее содержание влаги 35%, золы — 12—45% и выше, в среднем 29—33%, серы — 4,5%, выход летучих веществ 46%, теплота сгорания горючей массы 6750 ккал/кг, рабочего тепла — 2720 ккал/кг; содержание углерода 67%, водорода — 5,2%. Угли бассейна используются как энергетическое топливо.

Угли с высокой зольностью (45—55%) составляют около 10% всех учтенных запасов бассейна. Угли месторождений, расположенных в западной части Тульской и восточной части Калужской областей, характеризуются повышенной зольностью (35—45%); в западных районах (30—35%). Наименее зольные угли распространены в основном в центральной и восточной частях бассейна.

Гидрогеологические условия. Территория Подмосковного бассейна в гидрогеологическом отношении изучена еще весьма неравномерно. В основу районирования положена степень сложности гидрогеологических условий при эксплуатации угольных месторождений, которая определяется главным образом величинами напоров подземных вод на основной пласт угля и размерами ожидаемых или фактических водопритоков в шахты.

В соответствии с гидрогеологическими условиями Подмосковного бассейна выделено четыре зоны.

Первая зона. Гидрогеологические условия простые или средней сложности. Напоры подземных вод на основной угольный пласт от 0 до 40 м, притоки в шахту составляют 500 м3/ч

Эта зона протягивается в широтной направлении вдоль южной границы бассейна. Северная ее граница проходит несколько южнее городов Кирова, Сухиничей, Суворова, Крапивны, Тулы. Кимовска, Скопина, Моршанска и т. д. Следует заметить, что в пределах Центрального промышленного района преобладают месторождения, находящиеся в простых условиях.

На западном крыле бассейна к первой зоне относятся два небольших участка: на самом севере в районе городов Боровичи н Зарубино-Любытино.

Вторая зона. Гидрогеологические условия сложные. Напоры подземных вод на основной угольный пласт от 40 до 80 м. Ожидаемые (или фактические) притоки в шахту от 500 до 1200 м3/ч. Эта зона в пределах южного крыла бассейна окаймляет с севера первую зону.

Третья зона. Гидрогеологические условия очень сложные. Напоры подземных вод на основной пласт угля от 8 до 120 м. Величины водопритоков в шахты от 1200 до 2000 м2/ч, на южном крыле больше. Эта зона окаймляет с севера сравнительно узкой полосой территорию второй зоны. На западном крыле бассейна она занимает всю площадь от линии Малоярославец-Бовино вплоть до западной границы бассейна.

Четвертая зона. Гидрогеологические условия чрезвычайно сложные. Напоры подземных вод на основной пласт угля превышают 120 м. Величины ожидаемого водопритока в шахту превышают 2000 м3/ч. Эта зона окаймляет с востока, северо-востока и севера территорию третьей зоны, ограничиваясь линией залегания подошвы бобриковского горизонта, являющейся условной границей Промышленной части Подмосковного буроугольного бассейна.

Гидрогеологическое районирование в значительной мере определяется геологическим строением и тектоникой Московской синеклизы.

R геологическом разрезе угленосной толщи Подмосковного бассейна выделяются следующие водоносные горизонты: четвертичный. мезозойский, среднекарбоновый, серпуховским, окский, тульский, бобриковский (угленосный), упинский, малевский и девонский.

Шахтные воды. Основной приток воды в шахты поступает из упинского или девонского водоносных горизонтов. Обладая значительными напорами, эти воды нередко обводняют лежащие выше подугольные и надугольные пески, придавая заключенным в них водам напорный характер или увеличивая их напор. Большую роль в обводнении горных выработок играет надугольный водоносный горизонт.

Все действующие шахты южного крыла Подмосковного бассейна находятся в пределах первой и второй гидрогеологических зон.

Месторождения, расположенные в пределах третьей гидрогеологической зоны, приурочены к участкам сравнительно глубокого погружения фундамента, где основной угольный пласт залегает значительно ниже местного базиса эрозии.

Химизм подземных вод. Химический состав подземных вод всех перечисленных горизонтов за исключением девонского довольно однообразен (табл. 48). Сходство химического состава говорит о взаимосвязи водоносных горизонтов в пределах бассейна, чему способствует невыдержанность водоупоров.

С глубиной наблюдается постепенное увеличение минерализации вод. Преобладающие величины плотного остатка редко превышают 500 мг/л, жесткость (общая) в среднем составляет 4,6—6,1 мг/экв. По химизму воды относятся к гидрокарбонатно-кальциевым со слабой степенью минерализации.

Несколько в ином положении находится девонский водоносный горизонт. В пределах области питания, где девонские известняки или доломиты выходит на поверхность или перекрыты водопроницаемыми породами, воды горизонта имеют пониженную минерализацию: плотный остаток колеблется в пределах 200—500 мн/л, а общая жесткость — 3,6—7,1 мг/экв, иногда нисколько больше.

С погружением девонских известняков в северном и западном направлениях (при хорошей изоляции водоупорными слоями) наблюдается постепенное увеличение минерализации вод с переходом сначала в сульфатно-кальциево-магниевые, затем в сульфатно-хлоридные.

Переход от пресных карбонатных вод к сульфатно-кальциево-магниевому типу объясняется значительной загипсованностью известняков и доломитов верхнедевонских отложений. В водах девона резко повышается содержание сульфатов и хлора (до 485 мг/л), плотный остаток достигает 4744 мг/л (Биркинское месторождение) и общая жесткость возрастает до 48,5 мг/экв.

Горнотехнические условия. Подмосковный буроугольный бассейн занимает среди других бассейнов Советского Союза одно из первых мест по сложности горнотехнических условий и эксплуатации. Наибольшие трудности при строительстве и эксплуатации шахт создаются главным образом значительной обводненностью месторождений, высокими напорами подземных вод и наличием в кровле и почве разрабатываемых угольных пластов неустойчивых песчано-глинистых пород.

Наибольшие концентрации пыли (от 8 до 15 г/м3) в воздухе приурочены к местам разгрузки и сортировки угля. Испытания угольной пыли на ее взрываемость показали, что «длина пламени назад» (пo которой судят о взрываемости пыли) достигает в некоторых случаях 400 мм. Это свидетельствует о высокой ее взрываемости.

Угли Подмосковного бассейна отличаются наибольшей газовой активностью по сравнению с другими бурыми углями. Угольные пласты выделяют главным образом углекислый газ (CO2). В условиях шахт между воздухом, поступающим в горные выработки, и газовой смесью, содержащейся в пластах угля, происходит газообмен, в результате которого углекислота переходит в воздух, а кислород поглощается углем.

Нередко в шахтах Подмосковного бассейна наблюдается самовозгорание угля, вследствие чего в послевоенные годы шахты бассейна были приравнены к шахтам с газовым режимом. Очагами возникновения пожаров обычно являются раздавленные целики, где создаются наиболее благоприятные условия для окисления углей.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна