авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Закономерности формирования и размещения угленосности и оценка перспектив освоения минерально сырьевой базы подмосковного угольного бассейна

На правах рукописи

ШЕРСТЮК Николай Николаевич

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ

И РАЗМЕЩЕНИЯ УГЛЕНОСНОСТИ И ОЦЕНКА

ПЕРСПЕКТИВ ОСВОЕНИЯ МИНЕРАЛЬНО

СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ ПОДМОСКОВНОГО УГОЛЬНОГО

БАССЕЙНА

Специальность 25.00.11 – Геология, поиски и разведка

твердых полезных ископаемых, минерагения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого минералогических наук

Ростов на Дону 2010 Диссертация выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно исследовательский геологический институт им. А. П. Карпинского» (ФГУП «ВСЕГЕИ»).

Научный руководитель Вялов Владимир Ильич, доктор геол. минер. наук, зав. отделом геологии горючих полезных ископаемых ФГУП «ВСЕГЕИ», г. Санкт Петербург

Официальные оппоненты:

Голицын Михаил Владимирович, доктор геол. минер. наук, профессор МГУ, г. Москва Коломенский Глеб Юрьевич, кандидат геол. минер. наук, председатель филиала ГКЗ по ЮФО РФ, г. Ростов на Дону

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно исследовательский геологоразведочный институт угольных месторождений»

(ФГУП «ВНИГРИуголь»), г. Ростов на Дону

Защита диссертации состоится «16» декабря 2010 г. в 13.00 на заседании диссертационного совета Д 212.208.15 при Южном федеральном университете по адресу: 344090, г. Ростов на Дону, ул. Зорге, 40, Геолого географический факультет, ауд. 201.

Факс: (863) 222 57 01. Е mail: dek_geo@rsu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в ЗНБ Южного федерального университета по адресу: 344006, г. Ростов на Дону, ул. Пушкинская, 148.

Автореферат разослан «02» ноября 2010 г.

Отзывы на диссертацию и автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу:

344090, г. Ростов на Дону, ул. Зорге, 40, к. 110, учёному секретарю диссертационного совета Д 212.208.15.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 212.208. кандидат геол. минер. наук В. Г. Рылов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Подмосковный буроугольный бассейн рас положен в центре европейской части России, на территории Тульской, Калужской, Смоленской, Рязанской, частично Московской и Нов городской областей. Территория бассейна охватывает густонаселён ные районы, в которых сосредоточены крупные города и развита про мышленность, имеется густая сеть железных и автомобильных дорог.

Подмосковный бассейн является единственной крупной угольной сырьевой базой в Центральном ФО России. Балансовые запасы Под московного бассейна составляют: по категориям А + В + С 1 – 3339,407 млн т и С 2 – 453,385 млн т, забалансовые запасы – 1148,9 млн т. Прогнозные ресурсы – 2263 млн т, в т. ч. по категории Р1 – 825 млн т. В целом в бассейне сосредоточено (по состоянию на 1.01.2009) около 6055,792 млн т ресурсов бурого угля.

Кризис, охвативший угольную промышленность региона, привел к резкому сокращению добычи угля в бассейне с 1990 по 2009 г. почти в 40 раз (с 13,3 млн т до 0,33 млн т), ликвидации большинства угледо бывающих предприятий.

В 2006 г. РАО «ЕЭС России», ТГК 4 и «Мосбассуголь» подписали меморандум о намерениях по реализации проектов строительства новых угольных электростанций на территории Тульской области.

Планируется строительство угольных энергоблоков на Щекинской и Новомосковской ГРЭС, реконструкция энергоблока на Рязанской ГРЭС. К 2020–2025 гг. ежегодная угледобыча в Подмосковном бас сейне может составить около 5 млн т (по официальным прогнозам, при прекращении поставок привозных углей). Поэтому после 2015– 2020 гг. в Подмосковном бассейне будет необходим ввод в эксплуата цию новых участков, шахт и разрезов. Следовательно, требуется глу бокий ресурсно геологический анализ запасов нераспределенного фонда недр бассейна, производство геолого генетических, геолого экономических и других исследований для прогноза угленосности и выбора среди угольных месторождений бассейна наиболее перспек тивных к отработке объектов, на которых может быть обеспечена рен табельная или близкая к рентабельной добыча угля. Подмосковный бассейн остается крупной угольной МСБ промышленного центра Ев ропейской России. Резкое снижение промышленного интереса к уг лям бассейна носит временный характер. Следует обратить внимание и на возможность рациональной комплексной добычи и использова ния сопутствующих полезных ископаемых в углях компонентов.

Целью диссертационной работы является установление геолого ге нетических особенностей образования угольных пластов Подмосков ного бассейна, прогноз угленосности и определение перспективных к освоению угольных месторождений с учетом комплексного исполь зования углей и сопутствующих компонентов.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих основных задач:

• выполнить анализ и уточнить геолого генетические особенно сти образования, особенности морфологии угольных пластов и каче ство углей месторождений Подмосковного бассейна с целью прогно за угленосности, зольности и сернистости на недостаточно изучен ных площадях бассейна;

• выполнить ресурсно геологический и геолого экономический анализ запасов угольных объектов нераспределенного фонда недр для оценки возможности их отработки;



• выявить наиболее перспективные, по ресурсно геологическим и геолого экономическим факторам, угольные объекты для первооче редного освоения и составить их прогнозный перечень;

• рассмотреть возможность комплексной отработки и использова ния сопутствующих углям полезных ископаемых и полезных компонен тов углей с целью повышения рентабельности угледобычи.

Фактический материал и личный вклад. В основу исследований по ложен фактический материал, собранный за время работы по переоценке запасов нераспределенного фонда недр угольных месторождений Под московного бассейна, выполненной автором по договору ВСЕГЕИ с ВНИГРИуголь. Изучено 30 геологических отчетов, свыше 200 геологи ческих разрезов и подсчетных планов, около 1000 геологических коло нок и 3 тысяч результатов опробования. Использованы результаты гео логосъемочных работ масштаба 1 : 200 000 в количестве 16 листов, а также масштаба 1 : 1 000 000 по листам N 36 и N 37(38).

Автором составлены карты и схемы геологического, палеострук турного и палеогеоморфологического содержания. Уточнены палеотектоническая, палеогеоморфологическая, литолого фациаль ная обстановки формирования угленосных отложений и рабочих угольных пластов на территории южного крыла Подмосковного бу роугольного бассейна. Составлены база данных по угольным место рождениям, учитывающая географические, геологические, горнотехнические и другие показатели, а также база данных по не рудным месторождениям Калужской и Тульской областей.

Методы исследований: ресурсно геологический, литофациальный, палеогеографический, структурно тектонический анализы, методы и методики количественной оценки и подсчета запасов, геолого эко номической оценки угольных объектов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов, предложений и рекомендаций определяются большим объемом ре сурсно геологических, фактографических, геолого экономических и других данных, использованием стандартных методов и методик.

Научная новизна:

1. Уточнены структура и условия формирования угленосных от ложений, закономерности морфологии и качества угольных пластов.

Построены авторские карты палеорельефа, мощности рабочих уголь ных пластов, зольности, сернистости углей месторождений южного крыла Подмосковного бассейна.

2. Дан прогноз угленосности на слабоизученных площадях Под московного бассейна.

3. Предложен авторский вариант методики геолого экономиче ской оценки угольных объектов нераспределенного фонда недр Под московного бассейна, основанный на балльной оценке комплекса всех основных показателей, характеризующих угленосные участки недр.

4. Произведена, на основе балльной оценки, геолого экономиче ская оценка запасов углей нераспределенного фонда недр Подмос ковного бассейна.

5. Выполнено геолого экономическое районирование имеющейся минерально сырьевой базы полезных ископаемых недр Подмосковно го бассейна, разработка которых повысит эффективность угледобычи.

Практическое значение работы заключается в следующем:

• создана база данных и проведено ранжирование угольных объек тов нераспределенного фонда недр Подмосковного бассейна по сте пени перспективности, на основании авторской методики комплек сного геолого промышленного анализа по балльной системе;

• выделены по геолого генетическим, ресурсно геологическим и геолого экономическим факторам наиболее перспективные для ос воения угольные объекты;

• даны предложения по комплексному использованию сопутству ющих полезных ископаемых и полезных компонентов углей с целью повышения рентабельности угледобычи;

• даны рекомендации по дальнейшему изучению углей Подмос ковного бассейна и направлениям геологоразведочных работ.

Результаты исследования могут быть использованы при планирова нии и производстве НИОКР и ГРР в Подмосковном угольном бассей не, решении проблем развития угольной промышленности и топлив но энергетического комплекса Подмосковного бассейна на перспективу.

Реализация и апробация результатов работы. Основные результаты исследований апробированы ФГУП «ВНИГРИуголь» в отчете «Гео лого экономическая переоценка запасов нераспределенного фонда углей европейской части Российской Федерации», 2005 г., Гос. регис трационный Росгеолфонда № 1 02 13/1.

Основные научные и практические результаты работы были до ложены на российских угольных совещаниях и конференциях 2005– 2010 гг.

Публикации. Основные положения работы изложены в шести ста тьях, в том числе в двух статьях по перечню ВАК.





Структура и объем работы. Диссертационная работа включает машинописных страниц, состоит из введения, трех глав, заключения и текстового приложения;

содержит 22 рисунка, 25 таблиц, список использованных источников из 106 наименований.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность науч ному руководителю В. И. Вялову. Автор благодарит зам. директора ФГУП «ВНИГРИуголь» О. Е. Файдова, зав. лабораторией Г. И. Ста рокожеву, оказавших поддержку при работе по геолого экономиче ской переоценке запасов углей Подмосковного бассейна. Автор при знателен профессору В. Н. Труфанову и другим сотрудникам Геофака ЮФУ за ценные советы, а также сотрудникам ВСЕГЕИ С. А. Топор цу, А. Б. Гуревичу, В. И. Колесникову, В. Б. Кондратовичу за помощь при выполнении и оформлении диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

И РЕЗУЛЬТАТЫ Первое защищаемое положение.

Генетические особенности формирования угленосных отложений Подмосковного бассейна обусловлены в основном действием палеотек тонического фактора, повлиявшего на характер литолого фациальных обстановок осадконакопления. Древнее торфонакопление происходило в условиях заболоченной аккумулятивно речной системы в пределах муль дообразной эрозионно тектонической структуры.

Генетические особенности формирования угленосных отложений и особенности распределения фациальных типов осадков и их ассоциа ций (циклов) в угленосной формации изучались М. С. Швецовым (1938, 1939, 1954), П. В. Васильевым (1938), А. Э. Ульмером (1946, 1947), Р. М. Пистрак (1950), В. А. Котлуковым (1956, 1962), Б. Г. Виноградовым и др. (1962), А. С. Корженевской, В. Ф. Шульгой и др. (1962), А. Б. Гу ревичем, О. И. Гавриловой и др. (1962) и другими исследователями.

Рассматриваемая территория расположена в области сочленения крупнейших (надпорядковых) структур Русской плиты: Московской и Днепрово Донецкой синеклиз, Воронежской и Белорусской антеклиз.

В образовании макроформ палеорельефа, максимального пони жения, а также областей наиболее приподнятого рельефа главенству ющая роль принадлежала тектоническим процессам, которые прояв лялись на границе визе и турне в период континентального перерыва и в период накопления угленосной толщи. Тектоника повлияла на формирование угленосных отложений, строение угольных пластов, а также площадное различие в степени угленосности.

По данным магнитометрических, сейсмических и региональных геологосъемочных работ листа № 37 (1999) установлена крупноблоко вая структура территории бассейна, обусловленная такими крупными тектоническими нарушениями как Лосево Мамонтовское, Дугнинско Шатурское и Брянско Росславское. По результатам работ автором со ставлена тектоническая схема важнейших структур бассейна (рис. 1).

Тектонический фактор определил различия в интенсивности ко лебательных движений в отдельных частях бассейна и обусловил связь осадков основного угленосного бобриковского горизонта с палеоре льефом предвизейской денудационной поверхности, представляющей в период углеобразования эрозионно тектоническую мульдообраз ную структуру.

Построенная автором карта палеорельефа доугленосных отложений (рис. 2) позволила установить, что южное крыло бассейна в период уг леобразования представляет собой пологую полузамкнутую мульду. Ре льеф доугленосного фундамента реконструирован методом П. В. Васи льева (1950). За нулевой горизонт принята подошва алексинского изве стняка.

Карта (с изображением рельефа изогипсами с интервалом 20 м) по казывает распределение крупных положительных и отрицательных форм рельефа, в том числе сети долинообразных понижений (палеорек и па леодолин). Они существовали на территории Подмосковного бассейна в ранневизейское время, к моменту формирования угленосных отложе ний. Наибольшее распространение палеорек и палеодолин отмечено на востоке и юго западе южного крыла бассейна. Основные элементы пет леобразной речной системы направлены к северо западу и северо вос току, совпадающие, в пределах ряда четко выраженных русловых зон, с направлением косой слоистости. После длительного размыва пород из вестнякового фундамента в конце турнейского времени, последующее понижение местности обусловило накопление нижнего первого песча ного комплекса, формирование которого происходило в основном пу тем заполнения русловым аллювием пониженных элементов рельефа в начале визейского яруса. По мере развития трансгрессии площадь ак кумуляции расширялась, охватывая все более высокие участки. Текто нические и эрозионные процессы обусловили формирование площад ных врезов, в пределах которых в основном и происходил процесс угле образования. Причем, при увеличении площади вреза, как правило, Рис. 1. Схематическая структурная карта поверхности докембрийского фундамента и палеозойского чехла центральной части Восточно Европейской платформы.

Рис. 2. Схематическая карта палеорельефа почвы угленосных отложений южного крыла Подмосковного буроугольного бассейна.

уменьшается его глубина. Общей закономерностью является уменьше ние мощности угленосных отложений в направлении с юга на север.

Происхождение врезов находит отражение в особенностях разме щения и морфологии угольных залежей. Процесс образования врезов на поверхности турнейского доугленосного фундамента детально ис следован И. А. Ларочкиной на примере угленосных структур Камского бассейна. По ее данным, размещение преобладающего количества уг леносных структур в этой зоне обусловлено рядом причин: развитием подвижных разломов фундамента, распространением рифтогенных, легко карстующихся структур и повышенной трещиноватостью сводо вых участков локальных поднятий. Открытая или покрытая маломощ ными глинами и аргиллитами горизонта (до 2–4 м) поверхность тур нейской, преимущественно карбонатной, толщи в период кратковре менного регионального довизейского континентального перерыва подвергалась интенсивному воздействию экзогенных процессов – эро зии и карсту. Их усиленному развитию способствовала повышенная тре щиноватость пород присводовых участков локальных структур и их ра створение метеорными водами. В пользу эрозионного генезиса врезов свидетельствуют их округлые или близкие к ним формы в плане, рез кие перепады глубин поверхности турнейских известняков на очень близких расстояниях и выклиниванием нижних слоев угленосных от ложений в сторону повышения рельефа. Происхождение врезов нахо дит отражение в особенностях размещения и морфологии угольных за лежей. Для южного крыла Подмосковного бассейна распространен в основном площадной тип врезов.

Для сравнения морфологии рельефа доугленосного фундамента с современным, по данным региональных геологических исследований, автором составлена схема существующего рельефа почвы яснополян ских угленосных отложений (рис. 3). Современные соотношения вы сот поверхности фундамента существенно отличаются от тех, какие были в период угленакопления.

Палеотектонический фактор оказал большое влияние на литоло го фациальный состав угленосных отложений, который оказался крайне изменчив как по вертикали, так и по горизонтали. Континен тальная группа осадочных отложений, от продуктов разрушения и пе реотложения пород фундамента до углистых осадков проточных и обводненных торфяных болот, наибольшее развитие получила в боб риковском и нижней части тульского горизонтов, слагая в целом 40– 50 % мощности разреза угленосной формации. Древнее торфонакоп ление происходило в континентальных и прибрежно континенталь ных условиях аллювиальной равнины, преимущественно в фациях проточных и в разной мере обводненных торфяных болот. В бобри Рис. 3. Современный рельеф почвы яснополянских угленосных отложений с элементами тектонических структур 3 го порядка.

ковское время имело место широкое распространение континенталь ных обстановок осадконакопления.

К переходной, от континентальной к морской группе, отнесены три фации, наиболее распространенные в верхней части тульского го ризонта. Среди морской группы отложений выделены две фации, рас пространенные исключительно в верхах тульского и нижней части алексинского горизонтов.

Большинством исследователей указывается на отсутствие зако мерностей в изменениях морфологических параметров и характерис тик угольных пластов Подмосковного бассейна. Основной причиной этого является ограниченность исследуемой площади, высокая измен чивость мощности и морфологии угольного пласта (характерная для линейных зон русловых осадков).

Второе защищаемое положение.

На основании проведенных исследований, автором подтверждены известные и установлены новые закономерности по угленосности, мор фологии угольных пластов и качеству углей Подмосковного угольного бассейна:

– наибольшей угленосностью и выдержанностью мощности уголь ных пластов обладают межрусловые зоны;

– максимальные значения мощности угольных пластов (более 3 м) чаще всего приурочены к приконтурным участкам угольных месторож дений бассейна;

– угольные пласты, сформировавшиеся на глинистой почве, обычно имеют более простое строение, чем залежи, образовавшиеся на песча ной;

– зольность углей, как правило, повышается от центральных учас тков залежи к их периферии;

– угли с минимальной (менее 30 %) зольностью характерны для уголь ных месторождений центральной части южного крыла бассейна, а с по вышенной зольностью – для западной и юго западной частей;

– сернистость углей повышается к центральным частям угольных залежей;

– высокой сернистостью (до 8 %) и более отличаются угли восточ ной части бассейна.

Данные закономерности определяются тектоническими, палео географическими и литолого фациальными условиями древнего тор фонакопления.

Анализ качественных и морфологических характеристик угленос ных отложений, а также результаты предыдущих исследований пока зывают, что формирование угленосной толщи связано с блоковой структурой, обусловившей гетерогенность эрозионно тектоническо го прогиба в зоне сочленения Московской синеклизы и Воронежской антеклизы.

На территории южного крыла бассейна автором выделены четы ре зоны, отличающиеся степенью и характером проявленной угленос ности. Это Восточная, Центральная, Калужская и Юго Западная.

Наибольшие мощности угленосных отложений бобриковского гори зонта (до 50–60 м) принадлежат к Восточной и Юго Западной зонам.

Основные характеристики угленосных отложений и угленосности каждой из этих зон сведены в табл. 1.

На основе созданной базы данных основных характеристик уголь ных объектов бассейна, автором построены карты мощности рабочих угольных пластов и качества углей (рис. 4–6). Эти графические пост роения послужили основой для выделения вышеуказанных во вто ром защищаемом положении закономерностей распределения, стро ения, мощности и качества угольных пластов в пределах бассейна.

В зависимости от фациального строения осадков угленосного го ризонта и тектонической активности бассейна отдельные площади характеризуются различной угленосностью, что обусловливает и оп ределенную перспективность отдельных участков.

Таблица Основные характеристики угленосных зон южного крыла Подмосковного буроугольного бассейна Зоны угленакопления Показатель Юго- Калуж- Вос Центральная Западная ская точная 15,5 26,4 11,7 35, Мощность бобриковских отложений, м 0,48 0,63 0,44 0, Коэффициент песчанисто сти 1,94 1,86 1,7 1, Мощность основного уголь ного пласта, м Коэффициент угленосности 0,22 0,13 0,19 0, 1 2—3 1—2 2— Количество рабочих уголь ных пластов 2—3 3—4 2—3 4— Количество углисто глинистых комплексов Рис. 4. Схематическая карта распределения средних мощностей основных (рабочих) угольных пластов на месторождениях южного крыла Подмосковного бассейна.

Рис. 5. Схематическая карта распределения средней зольности основных (рабочих) угольных пластов на месторождениях южного крыла Подмосковного бассейна.

Рис. 6. Схематическая карта среднего содержания серы основных (рабочих) угольных пластов на месторождениях южного крыла Подмосковного бассейна.

Данные закономерности угленосности, строения и мощности уголь ных пластов и качества углей использованы автором для прогноза и оцен ки перспектив угленосности Подмосковного бассейна.

На территории Подмосковного бассейна можно выделить перспек тивные участки – межрусловые площади визейского времени, распо ложенные вблизи центральной субширотной зоны южного крыла бас сейна. К таким участкам можно отнести: Афанасьевскую площадь, рас положенную между месторождениями: Рюриковским на севере и Хованским – на юге, Мостовским – на западе. На востоке она ограни чивается р. Упа. Перспективность данной площади определяется тем, что в структурном отношении она представляет собой склон южной кулисной системы, располагается в центре площади распространения континентальной угленосной формации, характеризующейся устойчи вой угленосностью.

К перспективной площади можно отнести и южную часть Сухи ничского района. Здесь можно ожидать наличие угольных залежей как продуктивного, так и тульского горизонта, имеющих на отдельных участках промышленное значение.

Так как наименее сложные гидрогеологические условия присущи южной полосе бассейна, то перспективными поисковыми площадя ми могут являться площади южной части Сухиничского угленосного района к югу от Середейского месторождения. В этой части бассейна могут быть встречены угольные пласты, пригодные даже для откры той отработки.

До настоящего времени недостаточно изучена тектоническая структура восточной части южного крыла бассейна. С учетом реви зии работ прежних лет возможно дальнейшее развитие поисковых работ в восточном направлении.

Третье защищаемое положение.

Проведение ресурсно геологического и геолого экономического анализа минерально сырьевой базы Подмосковного бассейна позволило обосновать и выделить ряд наиболее перспективных для освоения объектов и узлов угольного и нерудного сырья в пределах Тульской и Калужской областей.

При наличии большого количества объектов и обширного комплекса показателей и признаков геолого экономическая оценка потенциаль ной промышленной значимости угленосных объектов весьма трудоем ка. Автором предложен вариант методики оценки качественных харак теристик показателей и признаков, характеризующий угольный объект на основе т. н. балльной оценки основных показателей, характеризую щих угольное месторождение. Предварительная геолого экономичес кая оценка является первым этапом геолого экономической оценки, на котором выявляются наиболее благоприятные объекты для проведения дальнейших расчетных операций.

В основе методики балльной оценки положена цифровая оценка ка чественного показателя на базе установленного рангового значения каж дого фактора. Оценка и ранжирование факторов выполнены с учетом соотношения возможных затрат, существенно влияющих на экономи ческие показатели отработки угольных залежей, а также с использова нием методов сравнения (аналогии) и экспертной оценки. Всего в оценке принимают участие 10 оценочных факторов, оказывающих влияние на рентабельность и себестоимость добычи, включающих: освоенность района, инфраструктурные данные, объем запасов, морфологию уголь ного пласта, качество угля, горнотехнические условия и др.

Для каждого фактора составлена градационная шкала показате лей с определенным интервалом и учетом крайних значений, харак теризующих этот признак. К примеру, зольность менее 20 % оцени вается в 8 баллов, более 45 % – ноль баллов, а соседние промежуточ ные значения с интервалом 5 % отличаются на 2 балла. Установленные значения распространены на все оцениваемые месторождения. Сум марная оценка по месторождению оценочных показателей основных факторов, влияющих на себестоимость (в табл. 2 это суммарное ко личество баллов) определяет его относительную значимость среди других оцениваемых месторождений бассейна.

В итоге установлено, что из 112 объектов нераспределенного фонда недр наиболее благоприятными условиями отработки располагают объектов. Ранжированный ряд наиболее перспективных угольных месторождений представлен в табл. 2. Проведенная оценка показала, что наиболее перспективными угольными объектами на территории бассейна являются определенные месторождения Тульской и Калуж ской областей.

Результаты сравнения балльной оценки и геолого экономиче ской оценки на основе экспресс оценок (ВНИГРИуголь) приведены в табл. 3.

На основе интегрирования результатов оценки сформирован пере чень объектов для первоочередного освоения из числа наиболее перс пективных месторождений нераспределенного фонда недр. Это: Каз начеевское, Рюриковское, Середейское 2, Деевское, Северо Агеевское и др., согласно табл. 3.

Для определения влияния изменения кондиционных параметров угольных пластов на объемы балансовых запасов углей месторожде ний Подмосковного бассейна выполнен пересчет балансовых запа сов по кондициям, предложенным ФГУДП «Тулапроект» (мощность угольного пласта – m 1,7 м и зольность – Ar 40 %) по 21 наиболее перспективному угольному объекту. В результате пересчета запасов углей установлено их уменьшение от 12 % на Грызловском месторож дении до 92 % на уч. Будские 4–5 Барятинского месторождения.

2 – 80000259 С целью определения влияния параметров гра ничных величин конди ционных мощностей на количественную ресурс ную базу бассейна, каче ственные показатели и морфологические пара метры угольных пластов выполнен вариантный пересчет балансовых за пасов по отдельным про мышленным угольным месторождениям (рис. 7).

Выбранные для ана лиза объекты охватывают выделенные четыре зоны южного крыла бассейна.

Пересчет запасов выпол нен при трех вариантах из менения кондиционной мощности угольных плас тов – 1,1/0,9;

1,3/1,1;

1,7/ 1,5 (в знаменателе указаны минимальные мощности угольного пласта внутри залежи).

Выполненные иссле дования позволили уста новить, что изменение кондиционных парамет ров – увеличение мини мальной мощности уголь ного пласта и снижение зольности для месторож дений Подмосковного бассейна – вряд ли явля ется геологически целесо образным, так как:

– снижение кондици онной зольности углей вызывает усложнение Таблица Результаты оценки перспектив освоения месторождений нераспределенного фонда недр Подмосковного бассейна Геолого Очеред промышленная ГЭО (ВНИГРИуголь) ность балльная оценка к освое Наименование Ко- нию (ин месторождения личе- Перспек- Индекс Перспек- тегриро тивность доход- тивность ство ванные бал- к отработке ности к отработке данные) лов Рюриковское 49 1 —0,1 7 Казначеевское 42 2 —0,04 1 Середейское 2 40 3 —0,07 3 Деевское 1 40 4 —0,1 6 Деевское 2 39 5 —0,11 9 Калужское 39 6 38 7 —0,11 8 Воротынское (северная часть) 38 8 Середейское (шахта 1) 38 9 —0,06 2 Северо Агеевское Грызловское 38 10 строения угольных пластов, а следовательно усложняет и процесс их отработки. К тому же, уменьшение кондиционного параметра на 5 % обеспечивает лишь снижение средней зольности не более чем на 1,5 %, что явно не обеспечивает улучшение потребительских свойств углей;

– увеличение кондиционной мощности угольных пластов на 0,4 м приводит как к снижению существующих балансовых запасов углей от 10 до 50 %, так и вызывает усложнение строения угольных залежей, вплоть до полной потери целостности угольных залежей;

– для большинства месторождений Юго Западной и Восточных зон южного крыла Подмосковного бассейна в основном характерно несколько угольных пластов, имеющих промышленное значение, но, как правило, небольшие размеры.

Деевское 2, пл. 2, залежь Барятинское месторождение, уч. Каменские 1–2, пл. Месторождение Малинковское уч. 3, пл. Воротынское 2, уч. № Рис. 7. График изменения запасов в зависимости от кондиционной мощности угольного пласта.

Поэтому возможным вариантом улучшения экономических по казателей горнодобывающих предприятий месторождений Юго За падной и Восточных зон южного крыла может являться уменьшение кондиционной мощности угольного пласта до 1,1 м. Предложенный вариант позволит расширить границы шахтных полей, но самое глав ное – обеспечит более полное вовлечение в отработку другие уголь ные пласты.

Эффективным средством реанимации бассейна и повышения рен табельности угледобывающего сектора является комплексная отработ ка месторождений полезных ископаемых. Ее следует рассматривать в двух направлениях: комплексная отработка сопутствующих углям не рудных месторождений и комплексное извлечение и использование полезных компонентов из углей и углистых пород. Подмосковного бас сейна.

Комплексная отработка месторождений на территории Подмос ковного бассейна – это совместная отработка как однопрофильных, так и разнопрофильных месторождений полезных ископаемых, тер риториально совмещенных в единый минерально сырьевой узел.

Предполагается возможность формирования единой производствен но хозяйственной базы, единой транспортной и энергетической сети, социальной инфраструктуры и др.

На территории Калужской и Тульской областей имеются, кроме перспективных угольных, также месторождения неметаллических по лезных ископаемых. Они являются ценным минеральным сырьем – это каменная и поваренная соль, бентонитовые глины, формовочные пески, трепелы, фосфориты, известняки и др.

По нерудным месторождениям Калужской и Тульской областей автором составлена и представлена специальная база данных. Анализ существующей минерально сырьевой базы Калужской и Тульской об ластей, представленной главным образом нерудными и угольными ме сторождениями, позволил выделить три наиболее перспективных ми нерально сырьевых узла – Алексинский, Агеевский и Думиничский (рис. 8). Эти узлы представляют собой компактное и сближенное рас положение целой серии нерудных и угольных объектов.

А л е к с и н с к и й минерально сырьевой узел расположен в пре делах промышленно освоенной Калужской и Тульской областей на площади 1200–1400 км2, с хорошо разветвленной транспортной се тью железных и автомобильных дорог. На территории узла располо жены Рюриковское, Казначеевское, Деевское 1 и 2, Варфоломеевс кое, Веригинское, Труфаново Воскресенское крупные угольные ме сторождения с общими балансовыми запасами угля 500,26 млн т. (на 1.01.2009), что составляет 14,5 % от балансовых запасов бассейна.

Из нерудных объектов на площади узла выделено 10 месторожде ний, представленных бентонитовыми глинами, каменной и поварен ной солью, цементным сырьем и минеральными пигментами.

Д у м и н и ч с к и й минерально сырьевой узел площадью порядка 500–600 км2 протягивается в виде полосы шириной 10–20 км в суб меридиональном направлении в пределах Сухинического района Ка лужской области. Территория узла в северной, центральной и южной частях пересекается тремя железнодорожными ветками и сетью авто мобильных дорог. На площади узла расположены два крупных уголь ных месторождения – Середейское, Шлиповское и ряд месторожде ний нерудного сырья. В центральной части узла распространены в основном месторождения кварцевых и формовочных песков, наибо лее крупными являются Будское (8) (балансовые запасы 956 тыс. т), Дубровское (9) (балансовые запасы 456 тыс. т) и Думиничское (10) (ба лансовые запасы 78 133 тыс. т). На юге узла расположено Полюдовс кое месторождение трепела (балансовые запасы 22 229 тыс. т), Марь инско Заводское (11) (балансовые запасы 3273 тыс. т) месторождение огнеупорных глин, а на севере Матчино Ресское (12) (балансовые за пасы 3021 тыс. т) месторождение трепела.

А г е е в с к и й минерально сырьевой узел площадью около 600 км расположен на границе Тульской и Калужской областей, протягивается в виде полосы шириной 20 км в северо западном направлении. На тер ритории узла расположены два крупных угольных месторождения – Воротынское и Северо Агеевское с балансовыми запасами угля 431,2 млн т. На юге узла компактно расположены три нерудных место рождения – Агеевское (13) бентонитовых глин (запасы 9824 тыс. м3), Рис. 8. Минерально сырьевые узлы территории Подмосковного бассейна.

Воробьевское поваренной соли (14) (запасы по категории А – 941 тыс. т.) и Суворовское (15) огнеупорных глин с балансовыми за пасами категорий В + С1 – 3846 тыс. т и С2 – 8768 тыс. т.

В работе также рассмотрены следующие направления:

– возможное извлечение и использование отходов при обогащении углей (колчеданный концентрат и глины отходы углеобогащения);

– попутная добыча и промышленное использование вскрышных пород (огнеупорные глины, пески, известняки);

– использование техногенных отвалов;

– утилизация золовых отходов (использование в качестве сорбен тов;

извлечение солей алюминия железа, использование в резинотех ническом производстве);

– использование подземных вод для технических и бытовых целей;

– возможности извлечения редких и рассеянных элементов.

Наиболее изученным и освоенным промышленностью является извлечение из отходов обогащения колчеданного концентрата и глин отходов. Автором в пределах бассейна выполнен подсчет ресурсов серного колчедана в объеме 40 млн т (при среднем содержании в уголь ном веществе 2,2 %).

ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 1. В образовании макроформ палеорельефа, максимального пони жения, а также областей наиболее приподнятого рельефа главенствую щая роль принадлежала тектоническим процессам, которые проявля лись на границе визе и турне в период континентального перерыва и в период накопления угленосной толщи. Древнее торфонакопление про исходило преимущественно в прибрежно континентальных условиях в проточной среде и в разной мере обводненных торфяных болот. Торфо образование закономерно контролировалось формированием заболо ченной аккумулятивно речной равнины и площадных врезов в преде лах мульдообразной эрозионно тектонической структуры. В зависимо сти от фациального строения осадков угленосного горизонта и тектонической активности бассейна отдельные площади характеризу ются различной угленосностью, что обусловливает и определенную пер спективность отдельных участков.

2. Установленные и уточненные закономерности распределения угленосности, строения, мощности и качества угольных пластов в пределах бассейна следующие:

– на территории южного крыла выделены четыре зоны, отличаю щиеся степенью и характером проявленной угленосности. Это Ско пинская (Восточная), Тульская (Центральная), Калужская и Юго За падная. Наибольшие мощности угленосных отложений бобриков ского горизонта (до 50–60 м) принадлежат к Восточной и Юго За падной зонам;

– строение угольных пластов бобриковского горизонта зависит, в первую очередь, от палеорельефа их ложа. Максимальные значения мощности угольных залежей (более 3 м) чаще всего приурочены к приконтурным участкам месторождений. Наибольшей угленосностью и выдержанностью обладают межрусловые зоны. Угли с зольностью менее 30 % характерны для месторождений центральной части юж ного крыла бассейна.

На основании уточненных геолого генетических, морфологиче ских характеристик, угленосности и качества углей сделан прогноз угленосности на малоизученных площадях бассейна. Перспективны ми на уголь поисковыми площадями могут являться площади южной части Сухиничского угленосного района к югу от Середейского мес торождения. В этой части Подмосковного бассейна прогнозируются угольные пласты, пригодные даже для открытой отработки. Перспек тивной для освоения может являться Калужско Сухиничская зона, расположенная на западе Калужской области в пределах восточного склона Брянско Рославльского прогиба. Дальнейшее производство поисковых геологоразведочных работ возможно и в восточном направ лении.

3. Проведенный анализ месторождений Подмосковного бассейна по физико географическим, геологическим, качественным и горно технологическим показателям, на основании их балльной оценки, позволил выделить и ранжировать наиболее перспективные к отра ботке угольные объекты – ряд месторождений Тульской и Калужской областей.

Комплексное использование минерального сырья в пределах Под московного буроугольного бассейна – фактор повышения рентабель ности угледобычи – возможно по направлениям:

– освоение сопутствующих углям месторождений нерудного ми нерального сырья (на территории Подмосковного угольного бассей на выделены три наиболее перспективных минерально сырьевых узла – Алексинский, Агеевский и Думиничский);

– промышленный интерес может представлять использование горных отвалов, золоотвалов и золы уноса ТЭЦ, работающих на под московных углях.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в рецензируемых научных журналах по списку ВАК 1. Шерстюк Н. Н. Проблемы освоения Подмосковного бассейна в современных условиях // Разведка и охрана недр, 2006, № 9–10. С. 21–24.

2. Шерстюк Н. Н. Геолого генетические особенности углеобразования Подмосковного бассейна // Региональная геология и металлогения. Вып. 42. – СПб.: Изд во ВСЕГЕИ, 2010. С. 83–89.

Статьи в научных журналах 3. Старокожева Г. И., Файдов О. Е., Шерстюк Н. Н. Проблемы оценки прогнозных ресурсов углей России в современных экономических условиях // Геология угольных месторождений. Вып. 15. – Екатеринбург: Изд во Уральской государственной горно геологической академии, 2005. С. 212–217.

4. Шерстюк Н. Н. Оценка возможного прироста прогнозных ресурсов углей в основных угольных бассейнах страны для перспективного планирования поисковых работ // Известия ВСЕГЕИ. Т. 4(52). – СПб.: Изд во ВСЕГЕИ, 2005.

С. 113–117.

5. Шерстюк Н. Н., Шерстюк И. А., Копылова Н. Н. Осуществление сбора и анализа данных (геологических, технико технологических и экономических) по участкам нераспределенного фонда недр Подмосковного бассейна // Известия ВСЕГЕИ. Т. 5(53).– СПб.: Изд во ВСЕГЕИ, 2006. С. 215–220.

6. Шерстюк Н. Н. Возможности комплексного использования минерального сырья в пределах Подмосковного буроугольного бассейна // Литология и геология горючих полезных ископаемых. – Вып. IV (20).– Екатеринбург: Изд во Уральской государственной горно геологической академии, 2010. С. 260–266.

Подписано в печать 21.10.2010. Формат 60 84/16.

Печать офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № Отпечатано на Картографической фабрике ВСЕГЕИ 199178, Санкт Петербург, Средний пр., Тел. 321 81 21, факс 321 81

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.