Алмазно-Марьевский угленосный район

Общие сведения. Алмазно-Марьевский угленосный район является одним из основных районов по добыче коксующихся углей в Донбассе. Он расположен в западной части Луганской области в пределах Попаснянского, Фрунзенского, Кадиевского и частично Коммунарского административных районов. Площадь района около 1500 км².

В центре района расположен г. Кадиевка с промышленными пригородами Брянка, Ирмино, Голубовка и Криворожье, на севере города Первомайск, Горск и на юго-востоке у границы района Коммунарск. Через район проходят ж.д.Дебальцево - Купянск, Дебальцево – Луганск и др.

Алмазно-Марьевский район – один из наиболее освоенных промышленных районов Донбасса. Здесь развиты угольная, коксохимическая и металлургическая промышленность.

В орогидрографическом отношении площадь приурочена к северному склону главного донецкого водораздела. Вся площадь представляет собой два водораздельных пространства: северное – между реками Луганью и Северским Донцом (Марьевский подрайон) и южное – между реками Луганью и Лозовой (Алмазный подрайон). Южная и западная части Алмазно-Марьевского района в области обнаженного карбона имеют расчлененный рельеф. Северная и северо-восточная характеризуется простым рельефом. Абсолютные отметки поверхности изменяются от +50 м до + 248 м.

Геологическая изученность.Разработки углей в Алмазно-Марьевском районе начались со второй половины XIX в. Первые крупные шахты были заложены в 1870 - 1900 гг. Детальное геологическое изучение района началось с 1892 г, когда Геологический комитет под руководством Л.И.Лутугина приступил к составлению детальной геологической карты Донбасса в масштабе 1 : 42000. В 1927 г. начаты систематические геологоразведочные работы объединением «Донуголь» , а с 1929 г. трестом «Донбассуглеразведка». С 1947 г. разведочные работы в районе выполняются трестом «Луганскгеология».

Геологическое строение. По геологическому строению район разделен на две части: северную – Марьинский подрайон и южную – Алмазный подрайон (рис.В.7).

В Марьинском подрайоне развиты каменноугольные, триасовые, верхнемеловые, палеогеновые, неогеновые и четвертичные отложения, а в Алмазном только каменноугольные и четвертичные.

Каменноугольные отложения района относятся к среднему (свиты С₂³ – С₂⁷) и верхнему (свиты С₃¹ – С₃³) отделам. С отложениями среднего отдела карбона связана основная угленосность района.

Верхний отдел промышленной угленосности не имеет. Литологический состав свит С₂³, С₂⁵ – С₂⁷ приведены в таблице В.9

Таблица В.9

Рис.В.7 Схематическая геологическая карта Алмазно-Марьевского угленосного района

1- палеоген; 2 – верхний мел; 3 – триас; 4 – нижняя пермь; 5 – свита С₂⁵ ; 6 – граничные известняки свит карбона; 7 – разрывные нарушения; 8 – шахты вертикальные; 9 – шахты наклонные; 10 – известняки; 11 – угольные пласты рабочие; 12 – то же, нерабочие; 13 – песчаники; 14 – аргиллиты и алевролиты

Основными маркирующими горизонтами свиты С₂³ являются известняки Н₂ и Н₄, а также комплекс - известняк Н₅ и угольный пласт h₇, известняк Н₅⁰. Мощность свиты изменяется от 425 до 565 м.

Свита С₂⁴ характеризуется отсутствием грубозернистых песчаников. Основными маркирующими известняками являются известняки I₁, I₂, I₃, I₄. Мощность свиты колеблется в пределах 215 – 275 м.

Для свита С₂⁵ характерны мелко-, средне- и грубозернистые песчаники. Маркирующими горизонтами являются известняки К₁, К₂, К₄, К₅, К₆, К₇, К₈, К₉. Мощность свиты изменяется от 305 до 455 м.

Свита С₂⁶ разведана до глубины 1200 м, имеет мощность от 195 до 330 м. Основные маркирующие известняки ее L₁, L₅ и L₇.

Мощность свиты С₂⁷ изменяется от 290 до 585 м. Маркирующими известняками являются М₁, М₂, М₃, М₄, М₅, М₆, М₈, М₁₀.

Свита С₃¹ по мощности достигает 660 - 900 м. Характеризуется типичным литологическим разрезом. Маркирующим горизонтом является известняк N₁ мощностью 2 - 10 м.

В свите С₃² больше песчаников и пестроцветов, мощность ее достигает 910 м. Маркирующими являются известняки О₁, О₂, О₃, О₄, О₅, О₆.

Маркирующими горизонтами свиты С₃³ являются известняки Р₁ – Р₈, ее мощность колеблется от 750 до 900 м. В песчаниках этой свиты встречаются араукариты.

Триасовые отложения развиты в районе к северу от Марьевского надвига. Представлены они толщей континентальных осадков: пестроцветных глин и серо- зеленых или белых сахаровидных известняковых песчаников, очень слабо сцементированных. Максимальная мощность триасовых отложений достигает 230 м.

Верхнемеловые отложения широко развиты в северо-восточной части района, имеют мощность от 200 м до 520 м и представлены песчаными мергелями, белым мелом, ракушечником, галечником, мергелистыми глинами.

Палеоген-неогеновые отложения широко распространены в северной части района, мощность их достигает 60 – 80 м. Литологические осадки палеогена представлены мергелями, песчаниками, алевролитами и песками, а осадки неогена – песками различной окраски с галькой и конгломератом.

Четвертичные отложения имеют широкое развитие в виде лессовидных суглинков на водоразделах, делювия склонов и аллювия речных долин. Мощность изменяется от нескольких до 20 – 30 м.

По тектоническому строению район отчетливо делится на две части: северо-восточную, заключенную между Северодонецким и Марьевским надвигами и представленную купольными структурами карбона, и основную, расположенную южнее Марьевского надвига и выраженную нормальными складчатыми структурами карбона (рис.8).

Северодонецкий надвиг является северной границей района и отделяет складчатый карбон южного висячего крыла от моноклинали платформенного склона на севере, где свиты С₃¹ погружена на глубины до 1500 м. Надвиг хорошо прослежен и изучен. Его амплитуда по карбону достигает 1500 м. Висячее крыло Северодонецкого надвига в структурном отношении представляет систему ступенчато смещенных купольных структур – Матросского, Белогоровского, Тошковского, Петро-Донецкого и Сентяновского куполов. Упомянутые купола в совокупности образуют сложное антиклинальное поднятие, вытянутое с северо-запада на юго-восток и осложненное нарушениями типа надвигов – Матросский, Чехировскими Южным и Северным, Красногоровским.

Полоса купольных структур отделяется от основных для района складчатых структур угленосного карбона Марьевским надвигом, который является региональным в Донбассе и проходит в районе с северо-запада на юго-восток. Надвиг имеет южное падение под углом от 35 до 75⁰, амплитуда его достигает 1600 м.

В висячем крыле Марьевского надвига развиты Голубовско-Марьевская синклиналь, Первомайская антиклиналь, которую пересекает Алмазный надвиг, еще южнее Калиновская синклиналь.

Кроме крупных региональных, имеется ряд менее значительных надвигов. Это II Ирминский (амплитуда 20 - 40 м, угол падения до 70⁰), Главный Ирминский (амплитуда 250 - 350 м, угол падения до 70⁰), Калиновский (амплитуда 20 - 75 м), II Брянский (амплитуда 20 - 50 м), IV Брянский (амплитуда 85 - 250 м), Северный Краснопольский и Краснопольский надвиги с амплитудами не более 50 м.

Угленосность.Основная продуктивная толща района связана с отложениями свит С₂³ – С₂⁷. Здесь установлено до 90 пластов и пропластков углей, из которых 68 имеют мощность более 0,3 м, а 35 – имеют промышленное значение (таблица 10).

В свите С₂⁷ семь пластов угля мощностью более 0,45 м: m₃, m₄,m₅¹,m₆¹,m₆²,m₆³ и m₇. Наиболее устойчив угольный пласт m₃. Относительно устойчивые пласты m₅¹,m₆¹, остальные имеют рабочую мощность на ограниченных площадях.

В свите С₂⁶ установлено девять рабочих пластов: l₁¹, l₂¹ ,l₃, l₄^в, l₅, l₆^в, l₇, l₈^н и l₈^в. Угленосность этой свиты самая высокая в районе. Почти все перечисленные пласты, кроме l₁¹, l₅,l₇ сохраняют рабочую мощность на большей площади района. Мощность их в среднем 0,8 м.

Рис.В.8 Тектоническая схема палеозойского структурного этажа Алмазно-Марьевского угленосного района

1 – оси антиклиналей; 2 – оси синклиналей; 3 – выходы известняков L₁ и O₁ (для подчеркивания структур); 4 – разрывные нарушения

Свита С₂⁵ имеет десять угольных пластов рабочей мощности – k₂ ,k₃, k₃¹, k₄, k₅, k₆, k₇, k₇¹,k₇⁴, k₈. Они менее устойчивы по распространению и строению. Мощность их также значительно ниже. В Марьевском подрайоне ведущим пластом является угольный пласт k₈, мощность которого достигает 1,0 – 1,5 м. В Алмазном подрайоне широко разрабатываются пласты k₃, k₅, k₆.

Свита С₂⁴ характеризуется одним пластом рабочей мощности i₃, который в районе разведан только на Калиновском участке.

В свите С₂³ установлено восемь рабочих пластов . Из них наиболее распространены h₁₀ и h₁₁. Пласты h₂ и h₆ относительно устойчивые, пласты h₇,h₈, h₉ и h₁₀ являются рабочими на ограниченных площадях.

Характеристика угленосности свит приведена в таблице В.10.

Зольность колеблется в широких пределах (от 2 до 43 %), составляя в среднем около 20 %. По содержанию серы в районе преобладают сернистые (2,5 – 4,0 %) и высокосернистые (> 4 %) угли. Удельная теплота сгорания по бомбе изменяется от 8040 до 8790 ккал/кг.

Таблица В.10

Качество углей.Марочный состав углей в районе закономерно изменяется с севера на юг от маки Г и Ж, К, ОС до Т с соответствующим падением выхода летучих V^г от 47 до 8 %.

Все пласты сложены преимущественно гумусовыми углями, среди которых наблюдаются прослои мощностью 5 – 15 см сапропеливо-гумусового происхождения. Отмечены они в кровле угольных пластов l₃, l₆^в, l₇.

Зольность колеблется в широких пределах (от 2 до 43 %), составляя в среднем около 20 %. По содержанию серы в районе преобладают сернистые (2,5 – 4,0 %) и высокосернистые (> 4 %) угли. Удельная теплота сгорания по бомбе изменяется от 8040 до 8790 ккал/кг.

Гидрогеологические условия. Подземные воды в пределах района приурочены к известнякам и песчаникам каменноугольного возраста, песчаным породам триаса, мергелям верхнего мела, палеогеновым и четвертичным отложениям.

Основными наиболее устойчивыми во всем районе и высокодебитными водоносными горизонтами карбона являются: в свите С₂⁵ известняк К₇ и песчаник K₉SL₁, в свите С₂⁶ известняк L₁, песчаник L₁SL₂ и известняки L₃, L₄, L₅, L₇, в свите С₂⁷ известняки M₁, M₃, песчаники M₃SM₄ и известняки M₄, M₅, M₆ и M₈.

Известняки обладают большой водопроводящей и водоотдающей способностью, песчаники же характеризуются более ограниченной водоотдающей способностью. Сосредоточенные притоки в горные выработки при встрече этих водоносных горизонтов измеряются обычно десятками кубических метров в час. Катастрофические притоки в несколько сотен кубических метров в час весьма редки и отмечаются при пересечении закарстованных известняков или сильнотрещиноватых песчаников.

По химическому составу подземные вода карбона до глубины 150 м гидрокарбонатно-кальциевые и частично гидрокарбонатно-сульфатно-кальциевые. Ниже, в зоне затрудненного водообмена (150 – 550 м), воды по составу относятся к сульфатно-кальциево-натриевым и сульфатно-натриевым. Шахтные воды района высокоминерализованы: сухой остаток колеблется от 665 до 4554 мг/л и общая жесткость равна 16 – 50 мг∙экв. В техническом отношении шахтные воды являются коррозирующими.

Горнотехнические условия эксплуатации. В Алмазно-Марьевском угленосном районе условия проходки горных выработок в районе весьма разнообразны в связи с различной устойчивостью вмещающих пород. Наименее устойчивы в выработках сланцы, крепость которых в несколько раз ниже крепости песчаников и известняков.

Геотермичекий градиент в пределах района изменяется от 2,54 до 2,78 на 100 м глубины. В пределах антиклинальных складок значение геотермического градиента выше, чем в синклинальных.

Геоизотермическая поверхность +30⁰ находится на глубине 580 – 660 м. На участке Брянском Глубоком температура на глубине 1000 м равна 38,6⁰, а на глубине 1240 м – 46,4⁰; на Санжаровском участке температура на глубине 1000 м – 36,6⁰, 1320 м - 44,6⁰ и 1490 м – 51,4⁰.

Газоносность угольных пластов в районе возрастает с севера на юг и с глубиной. Глубина появления метана в шахтах зависит от глубины зоны дегазации, которая в районе колеблется в широких пределах. В синклиналях метан отсутствует до глубины 300 м, на антиклиналях – до 100 м.

Наиболее газоносными пластами в районе являются k₃, k₅, k₆, l₂, l₃, l₆. Выделение метана из пластов углей поровое, однако, встречается и суфлярное. Выбросы угля и газа менее часты.

Почти все шахты района опасны по пыли и по самовозгоранию угля.