CC BY
33
ВОПРОСЫ ГЕОЛОГИИ КУЗБАССА, 2 ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА, т. 99,' 1959 г.
ПЛОТНОСТЬ СЕТИ ДЕТАЛЬНОЙ РАЗВЕДКИ И ОПРОБОВАНИЯ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
В КУЗБАССЕ
Э. М. ПАХ и Э. М. СЕНДЕРЗОН Общие сведения о геологии Кузнецкого бассейна
Угленосные отложения Кузнецкого бассейна представлены серией осадочных пород от нижнего карбона до средней юры. В основании угленосной формации повсеместно залегает морской нижний карбон. Продуктивный комплекс делится на свиты, из которых самая нижняя:— ба-лахонская—наиболее угленасыщена и интенсивнее других разрабатывается шахтами и углеразрезами. Этой свите подчинены 35 рабочих пластов угля мощностью от 1—3 до 10—25 м. Наиболее мощные и устойчивые пласты приурочены к верхним горизонтам свиты.
Следующая вверх углесодержащая кольчугинская свита отделяется от балахонской кузнецкой свитой, в которой рабочие пласты угля отсутствуют. Кольчугинская свита содержит до 60 рабочих пластов, преимущественно небольшой и средней мощности — 0,70—2,0, реже 3—5 м. Единичные пласты в ее верхах достигают мощности 8—12 м.
Третья угленосная свита — конгломератовая юрского возраста содержит до 12 рабочих пластов бурого угля, в настоящее время не разрабатывается.
Последовательность отложений перечисленных свит и их возраст отражены в таблице 1.
По условиям залегания бассейн представляет собою огромную мульду, длинная ось которой имеет направление ССЗ—ЮЮВ. В поперечном разрезе Кузбасская мульда имеет асимметричное строение за счет крутого ЮЗ крыла и относительно более пологого СВ. К первому из этих крыльев приурочены преимущественно сложные тектонические структуры с узкими, линейного типа, складками. В этой части бассейна развита наиболее сложная дизъюнктивная тектоника с разрывами, имеющими амплитуду до 1000 —1500 м.
В центральной части бассейна складки приобретают пологие изо-метричные контуры; заметно сокращается количество и размах разрывных нарушений. СВ крыло Кузбасса характеризуется преимущественно моноклинальным залеганием с пологими углами падения пород к центру бассейна.
Бассейн характеризуется весьма слабой обнаженностью. Коренные породы вскрываются только в естественных обнажениях по реке Томь — основной дренирующей системой бассейна и ее наиболее крупных притоков. Вся остальная площадь закрыта почти сплошным покровом рых-
Т а б\гм д а 1
Стратиграфическая схема Кузбасса 1954 г., уточненная в 1956 г.
Схема 1954 года Уточненная в 1956 году
Возраст Свита Подсвита Возраст Серии Свиты Средняя мощность в м Среднее количество рабочих пластов
Конгломератовая J 1-3 Конгломератовая 800 12
Т! Мальцевская Мальцевская Верхнемальцевская Нижнемальцепская 350 300 нет
Р2 Кольчугинская Верхнекольчугинская (Ерунаковская) Р2 Кольчугинская Ерунаковская 2000 • 40
Нижнекольчугинская Ильинская 1200 20
Рг Кузнецкая — Р1 Кузнецкая 800 нет
Балахонская Верхнебалахонская Верхнебалахонская 800 20
Сэ—з Нижнебалахонская Со —з Балахонская Нижнебалахонская 700 15
С? Острогская С3 Острогская 400 нет
Морской Нижний к а р б о н
Примечание. Более подробные подразделения не показаны.
ю
(О
лых послетретичных кое-где и более древних отложений различной мощности, иногда достигающей 60—100 м.
Угли Кузнецкого бассейна характеризуются большим качественным разнообразием. Основными факторами, определяющими эти качественные изменения, являются степень метаморфизма угля и его петрографический состав.
Особенно большим разнообразием петрографического состава характеризуются угли балахонской свиты, среди которых выделяются 4 петрографические группы. Кольчугинские угли укладываются в 2 группы. Принятая в настоящее время группировка углей Кузбасса по петрографическому составу приводится в таблице 2.
Таблица 2
Номер группы Содержание микрокомпонентов: витренагомогенной основной массы+спор в % Типовые пласты, представляющие группу Макроскопическая характеристика главных типовых пластов
I более 80 Елбанские Поленовский Максимовский однородные кл^реновые блестящие
II от 70 до 80 Журинский то же, но с меньшим блеском, единичными линзами матового угля
III * от 55 до 70 VI Внутренний IV Внутренний блестящих типов более 25 %, полублестящих более 20 %
IV от 45 до 55 III Внутренний II Внутренний блестящих типов от 15 до 25%, полублестящих типов более 25%
V от 30 до 45 • Горелый Алыкаевские IV—V Томь— Усинский блестящих типов от 5 до 15%, полублестящих типов более 30%
VI менее 30 Мощный • блестящих типов менее 5%, полублестящих менее 30%
Степень метаморфизма углей, как правило, подчиняется правилу Хильта и возрастает со стратиграфической глубиной залегания угольных пластов, а также от периферии бассейна к его центру.
Маркировка всех углей Кузбасса по ГОСТу 8162-56 с дополнениями петрографических групп приводится в таблице 3.
Факторы, определяющие методику разведки
Детальная разведка месторождения является естественным следствием благоприятных результатов стадии предварительной разведки.
Приступая к детализации геологического строения шахтного поля и технологических свойств полезного ископаемого, геолог на основании материалов предварительной разведки знает структурный тип месторождения, степень закрытости, классы мощности и степени устойчивости пластов угля, марочный состав углей по основным пластам.
II ромы тленно-генетические типы
Тип
1 Ш1-
i ."1С к с
I lo.mnte мониклипал и
название
Структурно-тектонические признаки Тектоника
условия залегания пластин
Впрюлннскнп ' Моноклинальное залегание. углы 10—30
Разрывы II дополнительная складчатость отсутствуют или единичны
Venue Kiiii
Простые ск.-ia тчатые стру к г у (>ы
Hi
Сложные складчатые i I |i\ к ту рЫ
Моноклинальное слабо-! Мелкие
волнистое, viлы
слабо-1 Мелкие разрывы и ио-
10 логая дополнительная
складчатость немногочисленны
Бам члене Km'i
.Те инн скин
I На крыльях синклинали' Крупная брахисипкли-; изменяются от 10 до 801,1 наль, чаще асимжлрич-! в границах одного учает- пая, разрывные наруше-| ка выдерживаются \ ния и дополнительные складки немпо!очислен-I н ы
I !
; По крыл1>ям складки из- Крупные спокойные бра-меняютея от 10 до 50", в хисинклинали чередуют-пределах участка выдер- ся с нарушенными анти-
ж и паю re я
Прокопьевекии ■ Преимущественно тыс выдержанные делах 40-90°
клиналями. Разрывные нарушения в синклиналях немногочисленны
кру- Интенсивная складча-н пре- тость, узкие синклинали чередуются с антиклиналями, Разрывы различных порядков па крыль-
ях складок
Лнжерскпп
. IT']ч;п г¡,mi
Элементы залегания I I [олого-волпистые брахи-
крапие изменчивы по синклинали, осложнен-простирапкю и падению.| ные многочисленными 10-40° | разрывами и складчато-
| етыо более малых по-I рядков.
Резко менты
изменчивые залегання:
эле-ппе
имущественно Г>0- 00*
Крутые сильно осложненные складки с опрокинутыми крыльями. I Многочисленные, рлзлич-I иие но форме разрывы и I дпно тигельные складки
'Г а б л и ц а 4
месторождений Кузбасса
! | ' Дополнительные признаки Ос но иные мссторождсшм Кузбасса, относящиеся к данному
мощность рыхлого покрова " угленосность типу II ПОДТИП)
Открытые н полузакры- Редкие одиночные пла-! Змеипское тыс, мощность рыхлых сты небольшой мощно- ; Березоиское отложении—5—15 м сти, п основном устой'т- | Бнрюлинекое
вые | Ускатекое
| Никитинское
Открытые, мощность ; Многочисленные пласты Ольжерасское рыхлых отложении до 5 м \ большой м средне!! мот- Томское
| ности, п основном устои- Сибиргинское чшше К у рейнское
Алардинское Грамотеинское
Чаще открытые, мощность рыхлых отложении
о - 10 .и
Многочисленные, преимущественно топкие относительно устойчиные пласты
Закрытые, реже полузакрытые, мощность рыхлых отложении 20—Г>0 м
Многочисленные средне-мощные и топкие устойчивые и относительно устойчивые пласты
Бандаепское Чертинское Антоновское Белонекое
Ленинское
Егозоио-Красноярское Меретское Кедровское • Хорошеборекое Глупгнпское
Преимуществен но открытые и полузакрытые, мощность рыхлых отложении 5- 15.«
Преимущественно полузакрытые н закрытые, мощность рыхлых отложении ;ю 20—30 м
Многочисленные мощные и средиомо1 иные преимущественно ус тончивые пласты
Группы преимущественно средиемощпих и тонких от устойчивых до лннзо-шгдных пластов
Прокопьеяскоо
Кнселевское
Аралнческос
(без восточных крыльев
Редаковекое
Шушплснское
Анжерское Андреевское Оеиповское Ннзовекое
Закрытые, мощность рыхлых отложений до 60 м
Пласты мощные, реже | срсдпемошпис. ус ГиПЧн-
Бачатскос Араличевское (восточные крылья) (лшчспковское Тинбинское (западное крыло)
Все эти моменты являются определяющими при построении методики разведки и опробования месторождений. Наряду с этим выбор-методики разведки и определения плотности сети разведочных выработок зависит от горизонта разведки и характера будущей горной выработки подземной разработки или открытых работ.
Таблица 3
№№ п/п Наименование марки Условные обозначения Показатели Номер петрографической группы
V в % У в мм
марки группы от до (вкл.) от до (вкл.)
1 Длиннопламен-ный Д более 37 I и II
2 Газовый Г Г6 более 37 6 16 I и III
Г7 17 25 I
3 Газовый жирный ГЖ более 30 37 6*) 25 I, II и III
4 Жирный Ж 1 Ж 26 более 33 26 и более I
2 Ж 26 33 и менее 26 и более
5 Коксовый жирный КЖ КЖ 14 25 30 14 25 13 III и IV
КЖ6 более 25 30 6*) V
6 Коксовый к К 13 менее 25 13 25 III и IV
К 10 17 25 10 12 IV и V
7 Коксовый второй Ко 17 25 6*) 9 9 V
8 Отощенный спекающийся ОС менее 17 6*) Ш и IV
9 Слабо спекающийся СС 1 СС более 25 37 V и VI
2 СС 17 25 VI
10 Тощий т менее 17 VI
*) При V менее 6 мм и спекшемся нелетучем остатке угли относятся соответственно к группам Г6, КЖ6 и маркам ГЖ, К2 и ОС.
1. Тектоническая структура или тип месторождения
Все известные месторождения Кузбасса по тектоническим признакам четко разделяются на III типа: I —■ пологие моноклинали, II — простые складчатые структуры, III — сложные складчатые структуры. Вследствие специфических особенностей месторождений Кузбасса как по-тектоническому строению, так и другим характерным для данного типа месторождений признакам внутри каждого из этих трех типов выделяются подтипы.
Характеристика выделяемых типов месторождений и признаки, положенные в основу их выделения, приводятся в таблице 4, а основные формы тектоники каждого типа наглядно иллюстрируются на рисунках 1,2, 3, 4.
Тип I, пологие моноклинали Подтип па" бирюлинский
>
I ______
Рис. 1
2. Устойчивость угольных пластов
Оценка степени устойчивости угольных пластов производится применительно к классам их мощности. Для мощных пластов колебания мощности при оценке степени устойчивости допускаются в больших пределах, чем для маломощных, и пластов средней мощности.
В соответствии с «Инструкцией по применению классификации запасов к месторождениям углей» угольные пласты Кузбасса делятся на устойчивые, относительно устойчивые, неустойчивые (линзовидные).
В связи с тем, что в условиях Кузбасса качество угля чаще всего выдерживается в пределах одного разведочного участка и не влияет на густоту разведочной сети, показателем устойчивости принимается только мощность и структура угольного пласта.
Для отнесения пластов к той или иной группе устойчивости допускаются следующие колебания между крайними значениями их мощности в зависимости от класса последней.
Таблица 5
Признаки устойчивости пластов угля
Степень устойчивости и допустимые колебания мощности в %
Класс мощности
Устойчивые Относительно устойчивые Неустойчивые
Тонкие, до 1 м 10 20 Мощность изменяется
Средней мощности, до 3 л 20 40 незакономерно до полного выклинивания пласта
Мощные, свыше 3 м 30 50
Обязательным условием при оценке степени устойчивости, кроме приведенных колебаний, должно быть следующее: устойчивые сохраняют 300
Тип II Простые складчатые структуры Подтип 6 5аидае$скии
Подтип „ г " Ленинскии
СО
о
Рис. 2.
Тип Ш Сложные складчатые стриктуры
подтип д" Лрохопь eíc*u<r
Рис. 3,
.. autcKiri ру)$/пр<1*леы1я
¡рабочее значение и структуру повсеместно (по всем достоверным под-сечениям) на участке. Относительно устойчивые пласты, кроме приведенных допущений колебания, при более или менее закономерно меняющейся мощности могут в единичных точках (на небольших площадках) утрачивать рабочее значение. Неустойчивые пласты характеризуются незакономерными изменениями мощности, линзовидным строением до полного исчезновения пласта.
3. Степень закрытости месторождения
Глубина залегания от поверхности выходов пластов угля является существенным фактором при построении методики разведки верхних горизонтов — горизонтов первоочередного освоения эксплуатацией. Подавляющее большинство месторождений Кузбасса перекрыто рыхлым четвертичным покровом различной мощности. Кроме1 того, ряд палеозойских месторождений расположен под юрскими, меловыми или третичными отложениями большой мощности. Поэтому все месторождения бассейна (участки разведок) делятся на открытые, полузакрытые й закрытые. Конечно, понятие «открытые» вводится условно для месторождений, где вскрытие выходов пластов доступно канавами или другими мелкими горноразведочными выработками. Характеристика месторождений по степени закрытости приводится в таблице 6.
Таблица б
Характеристика степени закрытости месторождений
Степень закрытости месторождения Мощность покрова
Открытые до 5 ж
Полузакрытые до 15—20 М
Закрытые свыше 20 м
4. Характер разведываемого объекта
В зависимости от горно-геологических условий разведываемого участка, состояния освоенности эксплуатацией и возможных способов отработок один и тот же тип - месторождения может разведываться не одинаковой сетью выработок. В общем случае при проектировании плотности и характера расположения разведочных выработок необходимо иметь в виду, что при разведке нового, еще не освоенного эксплуатацией участка, основное внимание должно быть сосредоточено на детализации первого от поверхности горизонта, где должно быть достигнуто максимальное соотношение высоких категорий. Что касается объектов, пригодных для разработки открытым способом, то разведка их не может считаться выполненной, если выходы пластов не прослежены. Кроме того, учитывая большую ступенчатость небольших по высоте горизонтов, плотность сети выработок на полях, подготавливаемых для открытой разведки, должна быть вдвое большей.
Нижележащие горизонты, залегающие под разрабатываемыми или отработанными участками шахтных полей, могут считаться детально разведанными при значительно разряженной против верхних горизонтов сети выработок.
Методика разведки и плотность сети выработок
Основным средством познания геологического строения месторождения на стадии детальной разведки является колонковое бурение скважин. Для вскрытия выходов пластов и прослеживания их на поверхности применяются также мелкие разведочные выработки.
В результате разведки должны быть получены исчерпывающие данные для построения тектонической структуры участка, элементов залегания толщи на основе полностью перекрытого и достоверно увязанного разреза при крутом и наклонном залегании пластов. Для полого или горизонтально лежащих пластов результаты разведки должны1 обеспечивать построение гипсометрии. Во всех случаях должна обеспечиваться достоверность мощности и параллелизации пластов угля.
Подавляющее большинство месторождений Кузбасса разведуется линиями скважин. Месторождения «анжерского» подтипа, а также пологие пласты некоторых месторождений ерунаковской свиты Итатского,. Боготольского и других подобных месторождений целесообразнее разведывать при помощи квадратной сети выработок.
Глубина разведки определяется из условий обеспечения нормального срока службы горного предприятия и перед началом геологоразведочных работ согласовывается с проектной организацией. При отсутствии естественных границ участка детальной разведки по простиранию эти границы (экономические) определяются проектной организацией.
В соответствии с существующими положениями для всех месторождений Кузбасса при окончании детальной разведки соотношение запасов высоких категорий к общим должно быть не ниже 50%', при этом максимальное количество запасов категории Аг+В должно находиться на горизонте первоочередного освоения горным предприятием.
Для обеспечения необходимой степени разведанности рекомендуется следующая плотность разведочных выработок для каждого типа месторождений Кузбасса и Чулымо-Енисейского бассейна (табл. 7).
Таблица 7
Плотность сети разведочных скважин для детальной разведки месторождений Кузбасса
Месторождения I типа — пологие моноклинали
Горизонт разведки Подтип месторождения Степень закрытости месторождения Степень • устойчивости пластов Плотность сети скважин (расстояние между линиями)
категория запасов
а2 В
1 рабочий Резервные и глубокие Бирюлинский „а" Усинский „б" Полузакрытые и закрытые Открытые Устойчивые Относительно устойчивые Устойчивые Относительно устойчивые Устойчивые Относительно устойчивые 400 200 600 400 1200 800 800 400 1200 800 2400> 1600»
Продолжение табл. 7
Месторождения II типа —простые складчатые структуры
I рабочий Ленинский „в" Полузакрытые Устойчивые 300 600
и закрытые Относит, уст. 150 300
Байдаевский „ г" Открытые Устойчивые 500 1000
Относит, уст. Устойчивые 800 1000 600 2000
Резервные и глубокие — — Относит, уст. 600 1200
Месторождения III'типа — сложные складчатые структуры 1 рабочий
Резервные и глубокие
Прокопьев-ский „д"
Анжерский „е"
Бачатский „ж"
Прокопьев-ский „д"
Анжерский е"
Бачатский
Ж"
„
Полузакрытые и закрытые
Открытые
Полузакрытые и закрытые
Полузакрытые и закрытые
Устойчивые Относит, уст. Устойчивые Относит, уст. Устойчивые Относит, уст. Устойчивые Относит, уст. Устойчивые Относит, уст. Устойчивые Относит, уст. Устойчивые Относит, уст.
300 150 400
200 200 100 100 50 800 400
600 300 8С0 400 400 200 200 100 1600 800 800 400 600 300
Примечания 1. Для участков открытых работ сеть на 1 рабочем горизонте сгущается в 2 раза.
2. При определении густоты сети скважин из условий устойчивости пластов учитывается группа, преобладающая в разрезе.
3. На открытых месторождениях для получения выделенных категорий на 1 рабочем горизонта между линиями скважин должны проходиться мелкие горно-рзаведочные выработки.
4. Для Анжерекого и Бачатского подтипов в' пределах резервных и глубоких горизонтов категории Аг (независимо от густоты сети) не выделяются.
5. Для месторождений Анжерокого подтипа размещение .скважин предусматривается по квадратной сетке ¡(не линиями).
6. Итатокое, Боготольское и другие аналогичные месторождения Чулымо-Енисейского бассейна относятся по плотности сети скважин к 1 типу месторождений Кузбасса.
7. В случае преобладания в разрезе неустойчивых пластов (алчедатская, ильинская и др. толщи) сеть сгущается в 2 раза против группы относительно устойчивых пластов соответствующего типа месторождений.
Методика опробования углей при детальной разведке участка
Исходными положениями для методики опробования углей при детальной разведке участка являются результаты предварительной его разведки. В процессе предварительной разведки опробование угольных пластов производится из всех геологоразведочных выработок. Кроме того, на типовые пласты каждой марки с целью получения проб наибольшей представительности проходятся одна—две специальные опробователь-ские скважины или горноразведочные выработки тяжелого типа в зависимости от степени изученности одноименных пластов на прилегающей площади, горнотехнических условий и марочного состава углей.
2У. Вопросы геологии Кузбасса, 2. 305
ел Таблица 8
о
Плотность сети опробования угольных пластов при детальной разведке участков
Виды опробовательских выработок Устойчивые пласты Неустойчивые пласты
Технологические угли | Энергетические угли Технологические угли Энергетические угли
1. Горные выработки тяжёлого типа- штольни, уклоны, шурфы (проходятся при отсутствии данных для аналогии с соседними участками или действующими шахтами и при возможности вскрытия угольных пластов разведочными средствами) Опробуются все пласты. Одна выработка на пласт Опробуются только типовые пласты из группы пластов каждой марки. Одна выработка на типовой пласт Опробуются все пласты. Одна-две выработки на типовой пласт Опробуются только типовые пласты каждой марки. Одна выработка на пласт.
2. Специальные опробовательские скважиьы (проходятся независимо от наличия горных выработок тяжёлого типа и густоты сети разведочных скважин) Опробуются все пласты вне зоны окисления, равномерно по площади участка из расчёта— одна точка опробования на 0,8—1,2 км- площади или 0,8— 1,2 км простирания Опробуются все пласты вне зоны окисления равномерно по площади участка из расчёта— одна точка опробования на 0,8—1,2 км'2 площади или 0,8—1,2 км. простирания
3. Разведочные скважины (плотность сети разведочных скважин определяется в зависимости от типа месторождения, горизонта разведки и характера будущего горного предприятия) При наличии специальных опробовательских скважин опробование пластов из разведочных скважин не производится, кроме отбора единичных проб с целью изучения зоны негодного угля и зоны окисления (для технологических углей) Опробуются все пласты из всех разведочных скважин независимо от наличия специальных опробовательских выработок
4. Мелкие горнорлзведо 'ные выработки—дудки, шурфы, канавы (проходятся на месторождениях открытого, полузакрытого типов) Опробуются пласты из наиболее глубоких выработок с целью изучения зоны негодного угля и петрографического состава Примечание. Зона окисления углей изучается специально.
При оценке качества углей по данным -предварительной разведки ¡необходимо учитывать, что такие средние показатели, как выход летучих веществ и толщина пластического слоя по керновым пробам из разведочных скважин, обычно несколько занижены ввиду потерь хрупких спекающихся компонентов при перебурке угольных пластов. В зависимости от стадии метаморфизма и петрографического состава выход летучих веществ по керновым пробам уменьшается на 1—2%, а толщина пластического слоя — на 2—4 мм.
Выбор густоты сети опробования при детальной разведке участка производится в зависимости от степени изменчивости основных качественных показателей, а также мощности и структуры угольных пластов на площади участка, устанавливаемых предварительной разведкой или по данным прилегающих площадей, ранее разведанных или эксплуатируемых. Основными качественными показателями пластов угля являются зольность, выход летучих веществ и спекаемость.
По степени изменчивости этих качественных показателей все пласты разделяются на две группы — устойчивые и неустойчивые. Для отнесения пластов к указанным группам устойчивости по качеству следует руководствоваться следующей характеристикой.
1. Пласты устойчивые по качеству. Выход летучих веществ и спекаемость позволяют отнести пласт на участке или в пределах крупной самостоятельной структуры к одной определенной марке или группе по существующим ГОСТам. По мощности и строению пласт является устойчивым или относительно устойчивым (см. табл. 5). Колебания зольности пласта или отдельных его пачек по представительным пробам не более 25%. Средняя зольность не превышает 25%.
2. Пласты неустойчивые по качеству. Выход летучих веществ и спекаеж)сть не позволяют отнести пласт к одной определенной марке или группе. По мощности и строению пласт неустойчив. Крайние значения зольности пласта и отдельных его пачек по представительным пробам отличаются более чем на 25%; средняя зольность более 25%.
Плотность сети опробования пласта на участке в зависимости от их устойчивости приводится в таблице 8.
Пробы во всех возможных случаях отбираются по пачкам (дифференциальные). Размер проб и методика их отбора и. обработка должны соответствовать существующим стандартам. Виды исследований и анализов определяются в зависимости от направления промышленного использования углей в соответствии с существующими ГОСТами и техническими условиями.
Из горных выработок тяжелого типа опробование пластов производится на все необходимые виды анализов , и исследований. Из скважин колонкового бурения пробы могут отбираться только для определения основных показателей, главным образом тех, которые подвержены существенным изменениям, предусмотрены кондициями или имеют значение для маркировки угля (зольность, спекаемость, выход летучих веществ, содержание серы, фосфора и др).
Трест «Кузбассуглегеология»
