CC BY
27
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ. МЕСТОРОЖДЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ECONOMIC GEOLOGY. FIELD OF MINERAL RESOURCES
УДК 55+553.94
КАЧЕСТВЕННО-КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА МЕСТОРОЖДЕНИЯ ОДЕГЕЛДЕЙ
Ондар Э-Д.В.
Тувинский государственный университет, г. Кызыл
QUALITATIVE-QUANTITATIVE INDICATORS OF COAL PLAST OF ODEGELDEY FIELD
Ondar E-D.V.
Tuvan State University, Kyzyl
Аннотация: В геологическом строении Одегелдейское месторождение представляет собой юго-западную часть крыла Актальской брахисинклинали, осложнённой складками более высокого порядка. Породы моноклинально погружаются на северо-запад под углом 15-30°, преобладающими являются углы 18 -24°. В результате поисково-разведочных работ, проведённых в 1970-72 гг., на участке Одегелдей выявлено 2 угольных пласта № 1 и № 2 (рис 1).
Ключевые слова: шахтное поле, месторождение, свита, угольный пласт, горные породы, категории запасов.
Key words: mine field, deposit, formation, coal seam, rocks, categories of reserves.
Шахтное поле месторождения расположено в 45 км от пос. Хову-Аксы, на правом берегу р. Элегест, в юго-восточной части Актальской площади (рис. 1). Вблизи месторождения находятся посёлки Ак-Тал (Хендерге) и Хольчик, с которыми пос. Хову- Аксы связан грунтовой дорогой (расстояние до Ак-Тала - 25 км и до Хольчика -43 км).
В геологическом строении Одегелдейского месторождения участвуют породы нижнего девона и среднего-верхнего карбона. Перекрыты они чехлом рыхлых отложений четвертичного возраста.
Эффузивные образования кендейской свиты (Ü1kn) нижнего девона представлены плагиоклазовыми и миндалекаменными порфиритами, реже -кварцевыми и кварцево- полевощпатовыми порфирами.
Отложения онкажинской (C^on) свиты, слагающие более 80% площади месторождения и распространенные в средней и южной его части, вмещают оба угольных пласта (№ 1 и № 2). Свита сложена песчаниками, алевролитами, конгломератами, углистыми аргиллитами, углями. Общая мощность онкажинской свиты от 420 до 450 м.
Рис.1
Тектоника. Район месторождения характеризуется сложным тектоническим строением. В строении пликативных структур района принимают участие кембрийские, силурийские, девонские, каменноугольные и юрские отложения. Кембрийские складчатые структуры имеют преимущественно северо-западное простирание. Складки сжатые, крупные, с углами падения крыльев до 80 - 85°.
Силурийские породы ложатся на размытую поверхность кембрия с резким угловым несогласием, но общее направление силурийских складок совпадает с кембрийскими. Складки силура более широкие с углами падения крыльев 30 - 45°. Вышележащие толщи (девон, карбон, юра) налегают друг на друга несогласно. Несогласия имеют локальный характер и не меняют общего структурного плана этих образований.
Месторождение в структурном отношении представляет собой юго-западную часть крыла Актальской брахисинклинали, осложнённой складками более высокого порядка. Породы моноклинально погружаются на северо-запад под углом 15-30°, преобладающими являются углы 18 - 24°. Изменения углов падения определяются наличием мелких флексурообразных складок. В северо-западной части наблюдается дизъюнктивная тектоника, проявившаяся на контакте пород онкажинской и кендейской свит. Встречаются также тектонические трещины, послойно залегающие с вмещающими породами.
Угленосность. В результате поисково-разведочных работ, проведённых в 1970-72 гг., на участке Одегелдей выявлено 2 угольных пласта № 1 и № 2.
Угольный пласт № 1 прослежен по простиранию на 2500 м, по падению на 180-220 м. Пласт протягивается с юго-запада на северо-восток (аз. пр. 60°) и падает на северо-запад под углом 18 - 23°.
Ширина выхода угольного пласта № 1 на поверхности изменяется от 12 до 62 м. В целом выход пласта представляет собой слабоволнистую полосу, что вызвано изменениями мощности пласта и углов его падения, а также влиянием рельефа.
Пласт № 1 имеет сложное строение из-за породных прослоев. Общая вертикальная мощность пласта (включался уголь с зольностью до 40%) изменяется от 2,2 до 21,6 м, средняя - 14,62 м. Угольный пласт залегает в серых и светло-серых песчаниках онкажинской свиты.
На разведанной площади угольного пласта № 1, в соответствии с утверждёнными кондициями, выделена балансовая (подсчётная) его часть. Истинная подсчётная мощность угольного пласта № 1 изменяется от 1,91 до 18,52 м, при средней - 8,09 м. Уголь пласта №1 с поверхности подвергся выветриванию и окислению. Нижняя граница зоны окисления соответствует принятому верхнему контуру балансовых запасов угля и проходит на глубине от 10 до 35 м.
На основании петрографических исследований угля пласта № 1 сделаны
выводы:
1. По исходному материалу угли относятся к гумусовым.
2. Составляющие пласт угли относятся к 3-м типам: полублестящим, полуматовым и матовым.
3. По структуре преобладают угли штриховатые.
4. По вещественному составу угли можно назвать фюзено-витреновыми. В целом угли сложные по составу.
5. Сумма спекающихся компонентов составляет 30%, а группы фюзенита -
6. Все компоненты, принявшие участие в составе угля пласта, структурные.
7. Угли отличаются высоким содержанием золы (27%).
8. По степени метаморфизма угли относятся к жирной стадии низшей подстадии.
9. Угли пласта № 1 относятся к группе энергетических не спекающихся.
Средние показатели неокисленного угля пласта № 1 (по общей мощности, в
%):
Влага рабочая ^р) - 2 - 10; влага аналитическая - 0,92 - 9,85; зольность (Ас) -7,35 - 39,90; выход летучих (V) - 26,60 - 49,50; углерод (Сг) - 62,77 -88,07; водород (Нг) - 2,49 - 6,18; азот (1\1г) - 1,29 - 3,32; кислород (Ог) - 4,57 - 32,54; сера общая (Э общ) - 0,16 - 1,60; фосфор (Р) - 0,001 - 0,105; теплота сгорания, ккал/кг (Обг) - 5192 - 8459.
Средние показатели окисленного угля пласта № 1 (в %):
Wa - 8,50; А - 21,04; Уг - 40,98; С - 69,75; Нг - 3,20; \ - 1,87; Ог - 24,79; Э общ - 0,23; Обг - 5800; объёмный вес - 1,48.
В окисленных углях влажность аналитическая увеличивается на 6,59%, зольность - на 1,26%, выход летучих - на 7,40%; содержание кислорода увеличивается на 15,29% по сравнению с неокисленными углями. Содержание углерода в окисленных углях уменьшается по сравнению с неокисленными на 13,47%, водорода - на 1,78%, серы общей - на 0,26%. Теплота сгорания окисленных углей на 2128 ккал/кг ниже, чем неокисленных.
Угольный пласт № 2 расположен в 100 м к ЮВ от пласта № 1 и параллелен ему. Падение пласта северо-западное под углом 20°. Пласт № 2 прослежен на расстоянии 2500 м. По падению прослежен 3-мя одиночными скважинами.
Судя по скважинам насыщенность угольного пласта № 2 породными прослоями более высокая, чем по пласту № 1. Зольность угля находится в пределах от 29,90 до 36,67%. С поверхности уголь окисленный. Глубина зоны окисления находится, видимо, в тех же пределах, что и по пласту № 1.
Качество балансового угля пласта № 1 описывается по результатам технического анализа 83 проб, 78 из которых подвергнуты полному химическому анализу. По промышленной части пласта № 1: Wp (рабочая влажность) угля - от 2,1015,61% (среднее 5,24%); Wa (влажность аналитическая) - 0,92-7,57% (1,91%); (зольность) - 9,48-34,21% (19,78%); V (выход летучих) - 26,60-49,5% (33,58%); Сг -73,07- 88,07% (83,22%); Н - 4,0-5,98% (4,98%); 1\г- 1,29-2,64% (2,01%); Ог - 4,57-15,38% (9,50%); Э общ - 0,24-1,60% (0,49%); Р - 0,001-0,057% (0,016%); Огь - 7163-8439 ккал/кг (7928 ккал/кг).
Таким образом, угли пласта № 1 являются высококалорийными и по элементному составу и выходу летучих относятся к жирным. В то же время они являются практически неспекающимися. По результатам пластометрического анализа 14 проб, зольность которых не превышает 15%, лишь в 6 пробах толщина пластометрического слоя (У) находится в пределах от 6 до 14,5 мм. В большинстве же проб У = 0..., это объясняется низким содержанием в углях компонентов, группы витринита и лейптинита.
На основании характеристики углей сделаны следующие выводы:
1. Угольный пласт (№ 1) относится к числу мощных относительно
выдержанных пологих пластов второй группы месторождений твердых полезных ископаемых.
2. По исходному материалу угли характеризуются как гумусовые.
3. По вещественному составу они являются фюзено-витреновыми, а по степени метаморфизма - жирными, неспекающимися.
4. По зольности угли относятся к 5 группе (ГОСТ - 9608-70. Угли Восточной Сибири для пылевидного сжигания).
5. По характеру промышленного использования угли являются энергетическими неспекающимися.
6. Содержание редких и рассеянных элементов в углях довольно низкое.
Гидрогеологические условия эксплуатации. Самый высокий подъём уровня
воды в р. Элегест наблюдается в середине июля (13-16/УП). В результате гидрорежимных наблюдений установлено, что подземные воды имеют прямую связь с поверхностными водами р. Элегест. Грунтовые воды движутся в сторону р. Элегест и дренируются ею. Абсолютные отметки уровня воды в р. Элегест в близи участка месторождения изменяются от 1257,1 м до 1278,5 м (с СВ на ЮЗ).
По существующей гидрогеологической классификации месторождений твёрдых полезных ископаемых, Одегелдейское каменноугольноое месторождение относится к 1 классу, подтипу 1 в2 (Захаров и др., 1973). Обводняется месторождение 2-мя водоносными горизонтами, непосредственно контактирующих друг с другом, и с одной стороны ограниченных р. Элегест.
Водопритоки в карьер определялись на конечную стадию отработки, причём для дренажа из водоносного горизонта четвертичных отложений принято одностороннее питание, а из каменноугольных отложений - двухстороннее: со стороны реки Элегест и с нагорной стороны. Приток воды в карьер до глубины 25 м (до уровня р. Элегест) определён в 0,84 м3/час, а до глубины 100 м - 709,3-869,8 м3/час. В ливневые периоды приток в карьер может значительно увеличиться (на 393,9 м3/час). По классификации угольных месторождений по степени их обводнённости месторождение Одегелдей относится к группе обводнённых месторождений.
Горно-геологические условия. По инженерно-геологическим свойствам вскрытые на месторождении Одегелдей породы подразделяются на скальные и полускальные осадочные породы среднего-верхнего карбона, и рыхлые четвертичные отложения.
К скальным породам относятся крепкие разности песчаников, конгломератов, алевролитов и аргиллитов на известковом и известково-кремнистом цементе, составляющие около 95-98% разреза вскрышных пород. Наиболее крепкими и наиболее распространёнными в разрезе вскрыши пласта № 1 являются песчаники. Песчаники имеют кварц-полевошпатовый и полимиктовый состав и представлены мелко- средне- и крупнозернистыми их разностями.
Алевролиты имеют менее широкое распространение, характеризуются несколько меньшей крепостью и меньшей устойчивостью к выветриванию.
Аргиллиты имеют весьма ограниченное распространение.
Все разности вскрышных скальных пород трещиноваты с широким развитием призматической отдельности.
Коэффициент крепости скальных пород по классификации Протодьяконова в среднем составляет: для песчаников - 6,2; для конгломератов - 8,0; для алевролитов -5,5.
К полускальным породам относятся песчаники и алевролиты на глинистом цементе, а также углистые аргиллиты и алевролиты. Коэффициент крепости песчаников и алевролитов в среднем 3,6. Разработка их, по-видимому, также потребует применения буровзрывных работ.
Рыхлые делювиальные, делювиально-аллювиальные отложения распространены на всей площади в виде покрова мощностью от 0,1 до 8 м. Представлены они супесью, суглинками, щебнем, плитообразными и валунными обломками коренных пород.
Подсчет запасов
Кондиции для подсчета балансовых запасов углей разработаны Методической партией Красноярского ГУ и утверждены НТС комбината «Тувакобальт» МЦМ (протокол от 21 марта 1973 г.) со следующими параметрами:
а) Минимальная мощность угольного пласта простого строения - 2,0 м. При сложном строении пласта суммарная мощность угольных пачек должна быть не менее указанной выше, а зольность не выше установленной.
б) Наибольшее содержание золы в угольном пласте на абсолютно сухое топливо по пересечению - 30%. Отдельные внутрипластовые пачки угля с зольностью до 40% могут быть включены в пласт при условии, если средневзвешенная зольность не превышает 30%.
в) Максимальная мощность породных прослоев, включаемых в засорение угольного пласта, не должна превышать 1 м.
г) Максимальная аналитическая влага углей не должна превышать
3,0%.
д) Подсчет балансовых запасов углей, пригодных для открытой разработки, произвести в контуре предельного линейного коэффициента вскрыши равного 10,0.
Угольный пласт № 1 относится к числу мощных относительно выдержанных пологих пластов 2-ой группы месторождений твёрдых полезных ископаемых.
Подсчёт запасов по угольному пласту № 1 произведён методом геологических блоков. Пласт разведан вертикальными скважинами колонкового бурения по профилям, ориентированным вкрест простирания пласта и отстоящим друг от друга на 250 и 500 м. Расстояние между скважинами в разведочных линиях в плоскости пласта от 15 до 126 м.
Результаты подсчёта запасов. Состояние балансовых запасов угля на 1.01.1973 г. по пласту № 1 месторождения Одегелдей следующее (табл. №№ 3 и 4):
Таблица 1
Состояние балансовых запасов угля __
Категория запасов Площадь кв. м Вертик. подсч. мощность пласта, м Объемный вес, т/м3 Производи т. пласта, т/м2 Объем угля, м3 Запасы угля, тыс. т
Итого В: Сумма Среднее 107 461 31,69 10,56 1,42 44,77 14,92 1 055 532 1 504,259
Итого С1: Сумма Среднее 180 195 36,94 7,39 1,44 53,15 10,63 1 526 220 2 194,239
Всего по пласту № 1 по категории B+C1
Сумма Среднее 287 656 68,63 8,58 1,43 97,92 12,24 2 581 752 3 698,498
Таблица 2
Подсчет запасов товарного угля (горной массы) по пласту № 1 Одегелдей_
Категория запасов Площадь кв. м Вертик. экспл. мощность пласта, м Объемный вес, т/м3 Производит. пласта, т/м2 Объем угля, м3 Запасы угля, тыс. т
Итого В: Сумма Среднее 107 461 33,5 11,17 1,46 48,71 16,24 1 107 526 1 615,785
Итого С1: Сумма 180 195 37,91 55,54 1 576 395 2 313,453
Всего по пласту № 1 по категории В+С1,
Сумма Среднее 287 656 71,41 8,93 1,46 104,25 13,03 2 683 921 3 929,238
Таким образом, поскольку добычные работы на месторождении Одегелдей не производились, состояние балансовых запасов угля на 1.01.2017 г. следующее:
a) по категории В - 1504 тыс. т
b) по категории С1 - 2194 тыс. т
Всего по категории В + С1 - 3698 тыс. т
При годовой производительности карьера 100,0 тыс. т угля, балансовых запасов достаточно на 39,0 лет.
Объём вскрыши по всем блокам - 21 451 407 м3. Объём угля в блоках -2581752 м3.
Запасы товарного угля (с учетом породных прослоев) подсчитаны в количестве 3929 тыс. т, в том числе: В - 1616 тыс. т и С1 - 2313 тыс. т. Средняя зольность товарного угля - 23,89 %, влажность аналитическая - 1,94 %, влажность рабочая - 5,26 %. Пласт № 1 пригоден для открытой отработки карьером. Надежная
устойчивость бортов карьера обеспечивается при угле откоса в 500. Вскрышные работы необходимо производить буровзрывным способом. Объемный коэффициент вскрыши составляет 8,3. Добыча угля будет осложняться необходимостью селективной выемки породного прослоя мощностью от 1,0 до 3,5 м. Отработку угля следует начинать с юго-западной части пласта (запасы категории В).
Библиографический список
1. Лебедев Н.И. Угли Тувы: состояние и перспективы освоения сырьевой базы. -Кызыл, 2007.
2. Вялов В.И., Корнилов Ю.Н., Черезов М.Ю. Петрографический состав и метаморфизм улей Улуг-Хемского бассейна// Сов. геология. - 1991. - №5. - С. 3 - 7.
Bibliograficheskiy spisok
1. Lebedev N.I. Ugli Tuvy: sostoyanie i perspektivy osvoeniya syr'yevoy bazy. - Kysyl,
2007.
2. Vyalov V.I., Kornilov Yu.N., Cherezov M.Yu. Petrograficheskiy sostav i metamorfizm uley Ulug-Khemskogo basseyna// Sov. geologiya. - 1991. - №5. - S. 3 - 7.
Ондар Эртине-Даш Васильевич - преподаватель кафедры горного дела Тувинского государственного университета
Ondar Ertine-Dach - teacher of the department Mining, Tuvan State University, Kyzyl
