Челябинский бассейн

10.11.2020

Челябинский буроугольный бассейн расположен на восточном склоне Урала, в пределах Челябинской области. Бассейн представляет собой узкий грабен в древнепалеозойском фундаменте, протягивающемся почти в меридиональном направлении и выполненный нижнепалеозойскими угленосными отложениями. Границами бассейна на севере принята р. Теча, на юге — р. Уй. Длина бассейна 170 км, ширина в северной части 15 км, на юге — 250—300 м; общая площадь 1300 км2 (рис. 75).

Челябинский буроугольный бассейн по запасам углей, степени промышленного освоения и выгодному географическому положению имеет большое значение, как крупнейший энергетический центр Среднего Урала и топливная база промышленных предприятий Челябинской и прилегающих к ней областей.

Площадь бассейна разделена на 8 геологопромышленных районов (с севера на юг): Сугоякский, Козыревский, Копейский, Камышинский. Коркинский, Еманжелинский, Кичигинский и Toгyзакский (см. рис. 75).

Первые сведения о наличии угленосных отложений на территории Челябинского бассейна относятся к 1832 г. В 1906 г. у пос. Тугай-Куль был основан первый рудник стремя мелкими шахтами. В 1908 г. близ г. Копейска был заложен разрез, с 1914 г. начались эксплуатационные работы к югу от этого разреза и в северной части Копейского района. Большинство этих предприятий было незначительно по размерам и обладало примитивным оборудованием. Добыча угля по бассейну составила в 1917 г. 32 тыс.т.

В связи с решением уpало-кузнецкой проблемы в годы первой пятилетки началось планомерное изучение геологии и промышленных перспектив бассейна. Разведочными работами к северу и югу от действующих шахт была установлена непрерывность продуктивных отложений на территории Козыревского, Копейского, Камышинского, Коркинского и Еманжилинского районов. Выявленные промышленные перспективы и интенсивный рост добычи превратили Челябинский бассейн в крупную энергетическую базу Среднего Урала.

Стратиграфия. Челябинский бассейн сложен палеозойскими мезокайнозойскими образованиями.

Палеозойские образования служат ложем для угленосных мезозойских отложений и обнажаются только в западной части района и в долинах рек Миасс, Увелька, Уй. Они представлены силурийскими, девонскими и каменноугольными образованиями, состоящими из кремнистых известняков, глинистых сланцев, кварцитов, песчаников, конгломератов и др. Осадочные породы прорваны интрузиями гранитов с жилами гранит-порфиров и аплитов.

Палеозойские образования несогласно перекрываются толщей нижнемезозойских отложений, сохранившихся только в пониженных частях палеозойского рельефа. Они представлены мощной (более 3,5 км) толщей осадочных пород преимущественно обломочного происхождения (конгломераты, галечники, песчаники и пески, аргиллиты и алевролиты), которым подчинены пласты и пропластки угля и углистых сланцев.

Строение угленосной толщи крайне непостоянно и незакономерно, изменчиво как по простиранию, так и по падению. В связи с отсутствием в толще маркирующих горизонтов стратиграфическое расчленение угленосной толщи условно подразделено (по преобладающему виду пород и характеру угленосности) на три свиты: нижнюю — чумлякскую, среднюю — коркинскую и верхнюю — камышинскую, которые в отдельных случаях имеют взаимные переходы как в вертикальном разрезе, так и в горизонтальном направлении.

Бурением глубоких структурных скважин (глубиной до 2500 м) было выявлено зональное распределение угленосности и наличие эффузивно-осадочных образований. Систематическое изучение флоры и споро-пыльцевых комплексов позволило разработать новые стратиграфические схемы мезозойских отложений бассейна. В настоящее время нижнемезозойские отложения подразделяются на две серии: туринскую, относимую к нижнему триасу, и челябинскую, соответствующую среднему и верхнему триасу и нижней юре.

Туринская серия мощностью до 1000 м в основном представлена туфогенными образованиями с широко развитыми покровами кайнотипных базальтов, количество которых уменьшается по разрезу снизу вверх. В верхней части свиты развиты осадки болотных фаций со слабым углепроявлением.

В челябинской серии осадков снизу вверх выделяются свиты: еманжелинская (бывш. сарыкульская) (Т2); калачевская, копейская и коркинская (T3); сугоякская (J1). Еманжелинская свита мощностью до 200 м залегает на коре выветривания базальтов туринской серии и представлена в основном туфогенными образованиями. Калачевская, корейская и коркинская свиты характеризуются циклическим строением. В основании каждой из выделяемых свит залегают конгломераты, которые вверх по разрезу переходят в тонкозернистые разности (песчаники, алевролиты, аргиллиты) и завершаются угленосными осадками озерно-болотных фаций. Общая мощность верхнетриасовых отложений более 2500 м.

Сугоякская свита мощностью 650 м сложена конгломератами, гравелитами и песчаниками, чередующимися с пачками глинистых пород, содержащих пласты угля. Распространение отложений этой свиты ограничено северной частью бассейна.

Нижнемезозойские отложения Челябинского бассейна сверху несогласно перекрываются верхнемеловыми, третичными и четвертичными образованиями общей мощностью от 10 до 100 м. Максимальная их мощность приурочена к прибортовым частям грабена.

Верхнемеловые отложения представлены кварцево-глауконитовыми песчаниками, переслаивающимися с опоками и песками. Мощность их колеблется от нескольких метров в центральной части грабена до 40—60 м в прибортовых частях.

Морские третичные осадки представлены кварцевыми песками, глинами, опоками с редкими прослойками песчаников и конгломератов.

Тектоника. Челябинский бассейн приурочен к асимметрическому грабену в интенсивно дислоцированных палеозойских породах. По геофизическим данным глубина грабена у западного борта 3500 м (рис. 76). Вдоль длинной оси грабена проходит осевое антиклинальное поднятие, крутое на юге и пологое на севере, к западу и востоку от которого развиты западная и восточная синклинальные структуры.
Челябинский бассейн

Западная синклиналь отличается сложным строением. Углы падения пород изменяются для восточного крыла от 25 до 80%, для западного — от 60% до опрокинутого залегания. Характерны проявления дополнительной крупной и мелкой складчатости, вплоть до гофрировки слоев, и большего количества дизьюнктивных нарушений, особенно на западном крыле.

Восточная синклиналь имеет более простое строение, угли павдения на крыльях составляют от 5 до 20° и не превышают 40° и лишь в северных и южных районах восточное крыло осложняется дополнительной складчатостью и интенсивной нарушенностью.

Для бассейна характерно развитие брахиформ, проявление которых обусловлено изгибами палеозойского ложа. Брахисинклинали в пределах западной синклинали (Западно-Мнасская, Западно-Камышинская, Коркинская, Epoфеевская, Загуринская, Еманжелинско-Ключевская) характеризуются большой протяженностью по простиранию, крутыми углами падения, более интенсивной нарушенностью. Западные крылья их обычно срезаны крупными продольным» нарушениями. Брахискладки восточной синклинали (Козыревская, Копейская, Камышинская, Синеглазовская, Калачевская, Бектышская, Восточно-Батуринская и Сарыкульская) имеют сравнительно небольшую протяженность, пологие углы падения, нарушенность восточных крыльев.

Такая особенность тектонического строения бассейна обусловила своеобразное четковидное распространение контуров современной промышленной угленосности (рис. 77). Контуры брахиструктур очерчиваются выходами угольных пластов под покровные отложения.

Максимумы угленакопления, связанные с крыльями брахисинклиналей, чередуются по простиранию с участками с пониженной угленасыщенности или с участками, где пласты угля полностью отсутствуют (зоны максимальных перегибов оси).

Дизъюнктивные нарушения имеют три основных направленна. Наиболее крупными являются продольные нарушения, располагающиеся параллельно и вблизи бортов грабена и на крылья центрального антиклинального перегиба. Падение сместителей обычно крутое (70—80°), амплитуды смещения достигают сотен метров (рис. 78).

Широтные нарушения, связанные с продольными изгибами палеозойского ложа по длинной оси бассейна, приурочены к местам перегибов широтных осей брахнетруктур и имеют меньшую амплитуду (50—200 м). Углы падения сместителей 40—80°, паление преимущественно северо-западное.

Наиболее многочисленными, хотя и сравнительно мелкими, являются косоширотные нарушения. Амплитуда их колеблется от нескольких метров до десятков, а иногда до сотни метров к более. Наиболее развиты они в северной и южной частях бассейна, где создают блоковую ступенчатую структуру шахтных полей.

Угленосность. Основная промышленная угленосность бассейна приурочена к его центральной части (в границах; р. Миасс — на севере и р. Увелька — на юге). Северная часть бассейна (Сугоякский район) характеризуем низкой степенью угленасыщенности. Южнее р. Увелька (Тогузакский ряйон) промышленная угленосность отсутствует.

Промышленная угленосности центральных районов связана с главной продуктивной полосой, расположенной в золе осевого антиклинального поднятия и ограниченной с запада комплексом аллювиальных, а с востока — пролювиально-делювиальных отложений. Последние характеризуются слабой и непостоянной угленосностью. Максимальной угленосностью характеризуются крылья синклинальных структур, прилегающих к осевому антиклинальному поднятию.

Максимальная угленасыщенность по простиранию главной продуктивной полосы чередуется с менее угленасыщенными, а иногда и совсем безугольными площадями.

Наибольшие промышленные запасы углей Челябинского бассейна приурочены к коркинской свите, содержащей мощные залежи угля (от 55 до 200 м), которые по падению и простиранию расщепляются на серии постепенно утоняющихся пластов, сохраняющих рабочее значение на значительных расстояниях.

Для угольных пластов бассейна характерно расщепление и выклинивание по падению и простиранию на самых коротких расстояниях (рис. 79). На отдельных участках мощность пластов на выходах достигает 10—60 м (в Коркино — 200 м). В большинстве случаев рабочая мощность отдельных пластов сохраняется во всех направлениях на сотни метров, а иногда на несколько километров.

Угольные пласты промышленного значения установлены в Коркинском районе до глубины 800 в Копейском — до 1200 л. Распределение промышленной угленосности по площади бассейна крайне неравномерно и зависит преимущественно от наличия той или другой площади, сохранившихся от денудации отложений коркинской свиты.

Качество углей. Угли Челябинского бассейна гумусовые, в основном клареновые, присутствие линз фюзена и витрена часто обусловливает их полосчатость. По степени метаморфизма они относятся к переходным от бурых к каменным. Угли блестящие, со смолистым и жирным блеском, крепкие с раковистым изломом, на воздухе быстро превращаются в мелочь. Качество углей: содержание влаги 14—20%, золы — 17—25%, серы — 1%, выход летучих веществ 37—51%, теплота сгорания рабочего топлива 3770 ккал/кг, горючей массы — 7150 ккал/кг. Элементарный состав: содержание углерода 76%, водорода — 4,7—5,8%, кислорода — 16—20%, азота — 1,34—2,06%. Газогенераторный газ, поручаемый из челябинских углей, не требует очистки.

Залегание углей среди малоустойчивых пород и переслаивание с ними иногда приводит к повышению их товарной зольности до 45% и более. Угли труднообогатимые и используются в качестве энергетического и частично газогенераторного топлива.

Гидрогеологические и горнотехнические условия. Поверхностные воды представлены в основном системой бессточных озер и заболоченных низин, расположенных в полосе развития угленосной толщи, представляют серьезную угрозу для эксплуатация и консервируют залегающие под ними запасы углей. В связи с этим озера осушают. Палеозойские отложения, слагающие западный борт грабена (в Еманжилинском районе), представленные песчаниками, глинистыми сланцами, известняками и порфиритами палеозоя, характеризуются слабой водообильностью. Восточный борт грабена, сложенный преимущественно эффузивными породами, содержит трещинные воды с более высоким дебитом.

В мезозойских отложениях развиты водоносные горизонты преимущественно пластового и пластово-трещинного типа. Они приурочены к песчаникам, конгломератам, алевролитам и угольным пластам. Максимальной обводненностью отличаются песчаники и угли. Отмечается понижение водопроницаемости с глубиной и повышенно степени обводненности в северной направлении. Так, максимальный приток воды в шахты в северных районах (Козыревский, Копейский, Камышинский) 215 м3/ч, средний — 60—180 м3/ч; на юге максимальный приток 100—110 м3/ч, средний — 35—60 м3/ч.

В период эксплуатации шахт притоки воды составляют 50—100 м3/ч (не более 150 м3/ч) и не представляют особых затруднений для ведения очистных работ. Верхнемеловые отложения содержат обильный водоносный горизонт напорного типа, связанный с кварцево-глауконитовыми песчаниками и кремнистой опокой. Он служит основным источником промышленного и бытового водоснабжения, Производительность опытно-эксплуатационных скважин достигает 1500—2000 м3/сутки с радиусом влияния 600—1000 м.

Мощные пласты на выходах разрабатываются открытый способом, остальные пласты — подземными выработками. Глубина разработок открытым способом местами (Коркинский карьер) превышает 150 м.

Значительные затруднении при эксплуатации вызывают чистые пожары на верхних горизонтах в лавах и целиках от самовозгорания угля.

Верхние эксплуатационные горизонты не газоносны, шахты большей глубины переведены на газовый режим.

Запасы углей. Геологические запасы углей бассейна составляют 1,6 млрд. т. Основные запасы приурочены к центральной части бассейна и распределены по районам следующим образом: Копейский — 12% общих запасов бассейна, Камышинский — 13%, Kopкинскнй — 38% и Еманжелинский — 19%.

Бассейн детально разведан и интенсивно осваивается промышленностью. Подсчитанными запасами углей по существу исчерпываются все перспективные возможности бассейна.

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