CC BY
40
© Г.Л. Куклина, В.А. Метелев, 2006
УДК 622.03:550.8
Г.Л. Куклина, В.А. Метелев
ГЕОЛОГО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УГЛЕЙ АПСАТСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Семинар № 8
щ т олее 300 лет Читинская область
ЖЗ (Восточное Забайкалье) была и остается крупным источником важнейших видов минерального сырья в России. Стратегическое направление развития экономики региона предусматривает значительное увеличение добычи и переработки минеральных ресурсов, как в районах действующих горнодобывающих пред-приятий, так и во вновь осваиваемых. Приоритетность этой задачи обусловлена тем, что Восточное Забайкалье
- уникальный по разнообразию видов минерально-сырьевых ресурсов и запасом многих из них район не только в России, но и на планете [2, 9].
Оценка недр региона как национального богатства выполненная по методике Евростата, показала, что одним из основных видов полезных ископаемых в них является ископаемый уголь (далее -«уголь») от общего богатства недр (на 01.01.2001 г.) он составил 31,4 %, от вовлеченных в хозяйственный оборот запасов - 80 % (последний показатель несколько ниже в настоящее время, но все равно остается значительным). Объем добычи - 13,9-18,0 млн т в год (19992003 гг.), весь добытый уголь направляется на ТЭЦ и в коммунально-бытовой сектор. Общие ресурсы углей на 01.01.2003 г. составляют 7,1 млрд т, на госбалансе числится 4,5 млрд т, в т.ч. каменных (марки Д-Т) - 4,0 млрд т и 2,3 млрд т Указанные запасы сосредоточе-
ны в 23 месторождениях, из которых Апсатское каменных коксующихся углей (марки Ж-Т) - самое крупное в регионе: его балансовые запасы - 976,5 млн т, прогнозные (Р1) - 1249 млн т, общий ресурсный потенциал - 2225 млн т [13].
Расположено Апсатское месторождение в зоне БАМ - в 40 км от ж.д. станции Новая Чара (рис. 1). Значительная часть площади месторождения (центральная, восточный фланг и юговосточная) охарактеризованы предварительной разведкой (Грищенко и др., 1983-1987 гг.; Метелев и др. 1988-1992 гг.), юго-западная - поисково-
оценочными работами (Метелев и др., 1988-1992 гг.) (рис. 2). На Восточном фланге в пределах зоны окисления (на стыке участков юго- и северовосточный) детально разведан участок Угольный (Метелев и др., 1990-1991 гг.) с запасами 3,6 млн т (кат. А+В+С1) для местных нужд, пригодных для открытой разработки. В 1991 году все ГРР на ме-сторож-дении приостановлены в связи с экономическими реформами в стране.
Перспективы дальнейшего изучения и освоения Апсатского месторождения связаны с экономическим развитием зоны БАМ в целом и освоением крупнейших Удоканского (Си, Л§) и Чинейского (Бе, Т1, V, платиноиды) мес-торождений, входящих в т.н. Кодаро-
*00* И» И-®»®*
Рис. 1. Основные месторождения на территории Каларского района: 1 - Удоканское месторождение; 2 - Катугинское месторождение; 3 - прочие месторождения медистых песчаников и их номера: 1 - Сюльбанская группа (Серегли-Кукугунда), 2 - Ункурское, 3 - Сакинское и Лево-Чинейское, 4 - Красное, 5 -Правоингамакитское, 6 - Бурпалинское, 4 - Чинейское месторождение титано-магнетитовых и комплексных благороднометалльно-медных руд; 5 — Сулуматское месторождение железистых кварцитов; 6 - месторождения каменных углей и их номера: 1 - Апсатское, 2 - Читкандинское; 7 - трасса БАМ; 8 - административная граница Каларского района
Удоканский рудный район. Последний по разведанным запасам целого ряда полезных ископаемых (медь, редкие металлы, железо, титан, ванадий, уголь, небокситовые алюминевые руды) и промышленному потенциалу сравним с такими рудными центрами как Кольский и Норильский. Правительством
РФ, наряду с Удоканским и Чинейским, Апсатское месторождение включено в перечень первоочередных объектов освоения зоны БАМ, т.к. оно может служить основной топливно-энергетической базой всего горно-промышленного комплекса (ГПК). В настоящее время ведется строительство
ж.д. ветки Чара-Чина, что значительно
улучшает ситуацию с развитием ГПК в зоне БАМ [2].
Создание в зоне БАМ ГПК с горнорудной специализацией безусловно приведет к возникновению высоких техно -генных и в целом антропогенных воздействий на окружающую среду, в т.ч. в результате эксплуатации Апсатского месторождения.
Цель данного исследования: оценить комплекс природных и техногенных факторов, которые способны влиять на геологическую среду в районе Апсат-ского месторождения, и степень их изученности как научную основу для постановки геоэкологических задач, подлежащих решению при его дальнейшем изучении и освоении.
Поскольку геоэкология как самостоятельное научно-производственное междисциплинарное направление еще находится в стадии становления [6, 8, 15] авторами поддержаны и отражены в исследовании воззрения, которых придерживается большинство специалистов [6, 8, 10, 1]:
1. Основным объектом геоэкологических исследований является геологическая среда - верхняя часть литосферы, воздействующая на экосистемы, среду обитания человека и находящуюся под влиянием его хозяйственной деятельности.
2. Методологическая основа этой
науки - системный анализ взаимодействия геологической среды со смежными геосферами: атмосферой, геосферой,
биосферой, а также с глубокими частями литосферы.
3. Экологические функции геологи-
ческой среды по [6, 14]: ресурсная, гео-динамическая, геофизико-геохи-
мическая (рис. 3). Метод исследования: обобщение, систематизация и аналитическая обстановка всей геоэкологической информации, полученной в ходе
ГРР и специальных физико-
технологических (Фаткулин и др., ВУ-ХИН, 1987), комплексных минералогопетрографических исследований (метод технологической минералогии) [1-7].
Методическую базу ГРР составили нормативно-технические документы
(НТД) (3-5 и др.). Специальные исследования обеспечили научное обоснование выводов по оценке ресурсного потенциала данного участка литосферы и направлений его рационального использования.
Месторождение локализовано в Ап-сатской впадине, которая расположена в высокогорном альпинотипном районе с абсолютными отметками 1000-2602 м и относительными превышениями 500-700 м, крутыми склонами, гребневидными водоразделами, резкими глубокими врезами долин рек и ручьев. Для этой территории характерны сплошное распространение многолетней мерзлоты, мощность покрова которой 20-500 м с таликами в поймах рек, и и высокая сейсмичность (8-9 баллов). В конце 50х гг. XX в. Произошло два крупнейших землетрясения, известных как Муйское и Чарское.
Месторождение приурочено к грабен-синклинали с пологим днищем и крутыми крыльями - с углами падения до 50-60о и более. Вдоль всего тектонического обрамления впадины на месторождении широко развиты тектонические нарушения, преимущественно дизъюнктивные - взбросы и сбросы с амплитудами от метров до 300 м. Во внутреннем поле структуры изредка отмечены вертикальные малоамплитудные смещения. Элементы разрывной тектоники установлены лишь на участке «Северо-Восточный» и «Центральный-1» (днище структуры) (рис. 2).
Проявления магматизма на данной стадии изучения месторождения не
Рис. 2. Схематическая геологическая карта, геологические разрезы и сводный стратиграфический разрез Апсатского месторождения: 1 - четвертичные отложения; 2 - верхнебыйикинская подсвита; 3 - срелнебыйикинская; 4 - нижнебыйикинская; 5 - верхнеапсатская; 6 - среднеапсат-ская; 7 - нижнеапсатская; 8 - нижнепротерозойские осадочно-метаморфические образования; 9 -архейские образования; 10 - угольные пласты; 11 - горизонт конгломератов; 12 - дизъюнктивные нарушения: разломы (а), разломы, скрытые под четвертичными отложениями (б), надвиги (в); 13 -тектонические пластины (зоны тектонического меланжа); 14 - геологические границы; 15 - границы и номера участков (участки: 1 - "Северо-Западный", 2 - "Юго-Западный", 3 - "Южный", 4 -"Юго-Восточный", 5 - "Северо-Восточный", 6 - "Центральный-1, "Центральный-11); на сводном стратиграфическом разрезе: 16 - конгломераты; 17 - гравелиты; 18 - песчаники; 19 - алевролиты и углистые алевролиты; 20 - ископаемая фауна (а) и флора (б)
обнаружены, но не исключается возможность их выявления.
Промышленная угленосность связана с континентальными отложениями (13-К1). Выявлено два угленосных горизонта: верхний, нижний. Они различаются как по ресурсному потенциалу - основная часть запасов и прогнозных ресурсов сосредоточена в нижнем горизонте (> 90 %), так и по качеству углей.
Угли месторождения гумусовые, преобладают гумолиты, особенно на верхнем горизонте, в основном малосернистые, низко- и среднефосфористые, среднезольные.
Угли верхнего горизонта принадлежат к одной технологической марке (далее - «марке») - Ж, их средняя зольность Аа = 32.8 %. По спекающей способности они превосходят угли нижнего горизонта, но по всем остальным параметрам, прежде всего, по зольности и спе-каемости, уступают им, и рекомендованы для использования в качестве энергетического топлива.
Угли нижнего горизонта с преобладающей зольностью 17-25 % отличаются невыдержанным качеством и при наличии углей марок от Ж до Т в основном относятся к коксующимся марок Ж, КЖ, К, КО, КС, ОС, СС, которые установлены на крыльях (флангах) структуры (угли марки Т - на днище ее). Угли марок Ж-ОК - высококачественное сырье для процесса слоевого коксования. Сравнительная оценка углей марок КС, КО и ОС с углями Кузбасса показала их превосходство над кузнецкими углями аналогичных марок, причем угли марок КС и ОС (с запасами 30 % от углей нижнего горизонта) относятся к остродефицитным. Почти 90 % ресурсов и запасов углей месторождения относится к маркам Ж-ОС, угли марок СС, Т и отходы обогащения оценены как энергетического топливо.
В ходе ГРР охарактеризованы качество углей, морфология, мощность и закономерности изменения их и угленосности в целом в пределах месторождения. При этом выявлен ряд особенностей, не встреченных на других месторождениях коксующихся углей России. Ведущим фактором, оказавшим влияние на отмеченные закономерности и особенности является тектонический, который проявлялся с разной интенсивностью на всех стадиях образования и преобразования запасов месторождения [1, 12].
Для обеспечения рационального использования ресурсного потенциала месторождения оценены возможности его комплексного использования.
Установлена возможность получения в ходе коксования ценных химических продуктов - смолы, бензола, аммиака, коксового газа - при общем выходе кокса 76,8-87,5 % [1].
Оценка запасов в недрах месторождения природного газа углеметаморфо-генного происхождения, представленного в основном метаном (90 %), позволяет рассматривать Апсатское месторождение как углегазовое: запасы метана в нем 160-180 млрд м3, в т.ч. в угольных пластах 50-55 млрд м3. Обоснована возможность организации газового промысла как I этапа освоения месторождения.
Изучены закономерности газонасы-щения угленосных отложений: в разрезе выделены 2 зоны - газового выветривания и метановых газов, которые охарактеризованы обширным комплексом параметров, причем выявлена их тесная взаимосвязь с резкими колебаниями рельефа и мощностью криолитозоны.
Охарактеризованы также:
- металлоносность углей с оценкой концентраций токсичных и ценных эле-
ментов по [4, 11], при этом превышений допустимых концентраций
Геологическое пространство
г
Ресурсная Геодинамическая Геопатогенные зоны
Рис. 3. Экологические функции литосферы
первых не выявлено, а ценные элементы (У, УЬ, Мо и др.) установлены в минимальных промышленно значимых концентрациях в отдельных пробах;
- возможность утилизации углевмещающих пород, что позволило рекомен-
довать их как сырье для производства щебня.
Гидрогеологическими исследова-
ниями установлены:
1. Факторы, определяющие гидрогеологические условия в пределах месторождения (рельеф, развитие много-
летнемерзлых пород, наличие тектонических нарушений, гранулометрический состав для рыхлых четвертичных отложений, степень и характер трещиноватости - для коренных пород).
2. Основные параметры водоносных комплексов - рыхлых четвертичных отложений, трещиноватых зон мезозойских осадочных отложений, тектонических нарушений.
3. Ожидаемые водопритоки в горные выработки.
Добыча углей на месторождении планируется в основном подземным штольневым способом. Открытая добыча возможна до глубины 70 м на уч. Северо-Восточном, вскрышные породы которого рекомендованы для использования в качестве закладочного материала при подземной отработке.
В целом Апсатское месторождение является сложным объектом для освоения ввиду сложных горно-технических условий, обусловленных глубокорасч-лененным рельефом, крутизной склонов, тектонической нарушенностью, трещиноватостью пород, повсеместным развитием многолетней мерзлоты, высокой сейсмичностью и резкоконтинентальным климатом. Осо-бую опасность представляет высокая метанонасыщенность углей, но то, что значительная часть месторождения (до днища долин) находится в зоне газового выветривания, а также организация газового промысла до угледобычи могут снизить негативное влияние этого фактора.
1. Угольные месторождения Забайкалья. Читинская область/В.М Асосков [и др.] // Угольная база России,/ - XIV - М.: ЗАО Гео-информмарк, 2001. - С. 365-460.
2. Геологические исследования и горнопромышленный комплекс Забайкалья /Под ред.
По величине пылевыделения уголь и вмещающие породы отнесены ко II и III группам. Для них характерна незначительная радиоактивность - 5-10 мкР/ч. По способности самовозгорания угли нижнего горизонта оценены как малоопасные и верхнего - как неопасные.
Анализ всей геолого-технологичес-кой информации о месторождении как об объекте геоэкологических исследований (геологической среде) позволил сделать выводы о возможных антропогенных воздействиях на окружающую среду при его освоении и разработать меры для их предотвращения и снижения [1]. Рельеф, климатические условия, наличие криолитозоны и тектонические особенности геологической среды, в которой на месторождении локализована угленосная формация, оказали решающее влияние на сложный комплекс факторов взаимного воздействия геологической среды и биосферы, обусловили тесную взаимосвязь всех экологических функций литосферы в районе Апсатско-го месторождения.
Основные геоэкологические задачи при дальнейшем изучении и эксплуатации месторождения:
1. Оптимизация технических и технологических решений при добыче и переработке углей и организации природоохранных мероприятий.
2. Мониторинг геологической среды как основа экологической оценки ее изменения при техногенных воздействиях.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Г.А. Юргенсона - Новосибирск: Наука, Сибирская издательская фирма РАН. 1997. - 574 с.
3. Инструкция к применению классификации запасов к месторождениям углей и горючих сланцев ГКЗ СССР. - М., Недра, 1983. - 47 с.
4. Инструкция по изучению и оценке попутных твердых полезных ископаемых и компонентов при разведке месторождений угля и горючих сланцев. - М.: Наука, 1987. - 136 с.
5. Инструкция по изучению и прогнозированию гидрогеологических условий уголь-ных месторождений при ГРР. - Ростов-на-Дону: ВНИГРИуголь, 1985. -137 с.
6. КруподеровВ.С., Островский В.Н., Шпак А.А. Актуальные проблемы экологической геологии. //Отечественная геология. - 2003.- №
4.- с. 53-57.
7. Диссертация Куклиной Г.Л. Системная оценка качества ископаемых углей Восточного Забайкалья и их рациональное использование: дис.: канд. техн. наук Г.Л. Куклина; Чи-тинск.гос.тех.. ун-т. - Чита, 2002.- 157 с.
8. Осипов В.И. Геоэкология: понятия, задачи, приоритеты // Геоэкология. - 1997. - № 1.
- с. 3-11.
9. Скурский М.Д. Недра Забайкалья / М.Д. Скурский. - Чита: ЧитГТУ, 1996. - 692 с.
10. Теория и методология экологической геологии /Под ред. В.Т. Трофимова - М.: Изд-во МГУ, 1997. - 364 с.
11. Ценные и токсичные элементы в товарных углях России /Под ред. В.Ф. Череповского
- М.: Недра, 1996. - 238 с.
12. Череповский В.Ф., Портнов А.Т. Принципы классификации угольных бассейнов и месторождений орогенных областей //Обзорная информация «Геология, методы поисков». - М.: ВИЭМС, 1982. - № 4. - 43 с.
13. Сырьевая база угольной промышленности Читинской области (состояние, перспективы использования и развития)/ В.С.Чечеткин [и др.]//Ресурсы Забайкалья. - 2004.- № 3. -с. 14-26.
14. Экологические функции литосферы / Под ред. В.Г Трофимова - М.: Изд-во МГУ ,2000.- 277 с.
15. Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии / Н.А.Ясаманов. - М.: Изд. центр «Академия», 2003. - 352 с.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------
Куклина Галина Леонидовна - кандидат технических наук, докторант, Читинский государственный университет,
Метелев Виктор Алексеевич - начальник подотдела, Комитет промышленности и природных ресурсов Читинской области.
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ ДИССЕРТАЦИИ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА им. Д. А. КУНАЕВА МИНИСТЕРСТВА ЭНЕРГЕТИКИ, ИНДУСТРИИ И ТОРГОВЛИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
СТРЕЛЬЦОВА Обоснование и прогноз технологических 25.00.22 к. т. н.
Галина Альбертовна параметров работизированной подземной поточной выемки крепких руд
