Геология экибастузкого месторождения

Угли пластов 3 и 4 относятся к  группе коксовые слабоспекающиеся низкометаморфизированные, для пластов 1 и 2 слабоспекающиеся.

Самостоятельное коксование углей  при их зольности до 20%, куда входит, в основном, пачка 1-а пласта 1, доказано в лабораторных и промышленных условиях. Выделение группы 21-35% может быть обосновано целью получения спецкокса, используемого в металлургической промышленности, в основном, в качестве углеродистых восстановителей в электротермическом производстве ферросплавов и при получении фосфора.

При сухой перегонке углей пластов 1, 2, 3, 4 дают невысокий выход смол (до 5%) на горючую массу. Поэтому они  не могут рассматриваться как  сырье для технологической переработки  методом полукоксования.

Первичный газ экибастузских углей при выходе около 50 /т угля обладает высокой низшей теплотой сгорания 4800-6900 ккал/м³. Он содержит в своем составе небольшое количество непредельных соединений 2,0-1,5%, значительное количество предельных углеводородов 34-45% и водорода 18-26%.

Кондициями предусматривается  выемка угольных комплексов с предельной зольностью 60% и мощностью угольных и породных комплексов - 4 м.

 

 

1.5  Гидрогеологические условия

 

Основную роль в обводнении угольных разрезов в Экибастузском  бассейне играют подземные воды угольных пластов и вмещающих их пород. Они образуют множество микро  горизонтов, характеризующихся неравномерной  водоносностью и затруднённой гидравлической взаимосвязью.  До глубины 50—60м (в пределах зоны активного выветривания) породы продуктивной и над угольной толщ обладают повышенной обводненностью и образуют единый водоносный  горизонт.

Наличие замкнутой складки, равнинная  местность с небольшими разностями отметок, отсутствие глубоко врезанных  долин - все это определяет застойный  характер подземных вод района и  их слабую циркуляцию. Условия питания  и накопления подземных под являются также неблагоприятными в связи с засушливым климатом района. Инфильтрация воды в коренные породы затрудняется почти повсеместно из-за их перекрытия водоупорными глинами. На поверхности обнажаются только гривки известняков или небольшие холмы, сложенные эффузивными породами.                                                                                          

Благодаря особенностям строения рельефа (отсутствие водоразделов) приток воды со стороны, как возможный источник питания подземных вод, незначителен

Породы карагандинской свиты обводнены неравномерно. Угли и углистые аргиллиты наиболее обводнены. Аргиллиты и алевролиты практически не обводнены.

Наиболее обводненными является северо-западный участок свиты. До глубины от 50 до 60 м коэффициент фильтрации здесь  достигает 0,5-1 и даже 3-4 м/сут, ниже он быстро уменьшается. На остальных участках коэффициент фильтрации составляет в среднем 0,13 м/cyт.  Направление стока в породах палеозоя в основном с юга на север.

Среднее значение уклона потока около 40%.

Абсолютные отметки уровне подземных вод колеблются от 210-212 до 173 м. Максимальные глубины уровня подземных вод (15-19 м) встречены к северо-западу от озера Карабидаик.

Внутренняя, более пониженная, часть  мульды характеризуется преобладанием  средних глубин уровней воды 2-6 м.

В надкарагандинской свете преобладают водонепроницаемые породы.  Слабо обводнены угли, углистые аргиллиты и песчаники. Однако наличие некоторой водоносности в зонах тектонических снятий не позволяет считать породы свиты водоупорным и дает основания отнести ее к спорическим.

В палеогеновых отложениях водонепроницаемыми породами являются пески и реже галечники. Самостоятельного водоносного горизонта  они не содержат, воды их носят характер верховодка, появляющегося в годы с обильными атмосферными осадками и подпитывают подстилающие водоносные породы девона и карбона. Водосодержащими  породами четвертичных отложений являются суглинки, супеси, щебенистые и древесные  грунты, покрывающие равнины и  водоразделы, а также отложения  озер и логов.

При осушении разрезов Экибастузского бассейна максимальный эффект достигается  путём использования подземных  дренажных выработок и системы  восстающих скважин и сквозных фильтров. При этом восстающие скважины и сквозные фильтры являются основными дренажными устройствами, а подземные выработки  – водосборными коллекторами. Такая  система осушения обеспечивает понижение  уровня подземных вод на 5 – 6 м/год.

 

 

1.6  Инженерно-геологические условия

 

Породы, слагающие угленосные и  покровные отложения участка 11 Экибастузского угольного бассейна представлены песком, песчаником, гравием, супесями, суглинками, глинами, углистыми породами и углями.

Надугольная толща стратиграфически подразделяется на внешнюю вскрышу пластов 1-3 (каменноугольные отложения и наносы) и вскрышу пласта 4.

В разрезе внешней вскрыши пластов 1-3 превалируют песчаники - 39%, алевролиты и аргиллиты - 28 и 15%, переслаивание пород - 11%, угли и углистые породы - 5%, углистые сланцы - 2%.

Внешняя вскрыша с дневной поверхности  заканчивается наносами. Состав породы определяется участием песков - 63%, супесей - 11%, суглинков и глин 16% и 7%, почвенно-растительного  слоя - 2%, гравия - 1%, кварцитов - 1%,

Внешняя вскрыша пласта 4 (толща  между угольными пластами 4 и 3) представлена песчаниками (58%), алевролитами (21%), участие  переслаивания - 8%, аргиллитов и углистых пород - 11%, углей нерабочей части пласта - 2%.

Угольная залежь условно подразделяется на пласты 3, 2, 1.

По физическим и прочностным  характеристикам горные породы были изучены отдельно по угольной залежи, со стороны стационарного и рабочего бортов.

Средневзвешенная прочность пластов 1, 2 и 3 по временному сопротивлению  сжатию составляет 23,1 МПа, что позволяет  отнести угольную залежь в целом  к углям крепким. Наиболее низкую прочность 19,9 МПа имеют угли пласта 1, пласт 2 - 24,8 МПа, пласт 3 - 23,3 МПа. Участие  слабых углей δ_СЖ < 10,0 МПа в общей сложности залежи невелико и составляет 5%.

Породы со стороны рабочего борта  имеют предел прочности при сжатии от 24,4 до 81,3 МПа.

Породы стационарного борта  относятся большей частью к группе «средней крепости» со средними значениями временного сопротивления сжатию от 9,0 МПа до 50,0 МПа.

Наличие крепких породных включений  в угольной залежи осложняет процесс  выемки угля, снижает эксплуатационную надежность экскаваторов, затрудняет взрывную подготовку выемочных блоков.

К крепким относятся включения  и породы, имеющие предел прочности  на сжатие δ_сж >30,0 МПа.

Отработка забоев, включающих такие  разновидности пород, требует предварительного разрыхления. Наиболее высокая концентрация прослоев твердых включений наблюдается  в породах внешней вскрыши  угольных пластов. В угольном пласте 1 крепкие включения практически  отсутствуют. По пласту 3 встречается  максимальное количество крепких прослоев.

Газоносность проб, представленных переслаиванием породы с угольными прослоями или углистыми аргиллитами колеблется до 4 м³/т породы. По чистопородным пробам эта величина равна 0-2 м³/т. Суммарная этано-пропано-бутаноносность пород не превышает 0,01 м³/т породы.

Угольные пласты 1, 2, 3 характеризуются  малым давлением газа и высокой  крепостью, являются неопасными по внезапным  выбросам угля и газа.

По содержанию свободной двуокиси кремния все породы Экибастузского бассейна являются силикозоопасными.

Угольная пыль пластов 1, 2, 3 является взрывчатой, что требует при ведении  горных работ соблюдения требований правил безопасности по борьбе с пылью.

По склонности к окислению и  самовозгоранию угли Экибастузского бассейна отнесены ко второй группе устойчивости с определенными сроками хранения, т.е. угли имеют сравнительно малую  склонность к самовозгоранию.

 

1.7 Разведанность и благонадежность месторождения, подсчет        запасов

 

Экибастузский угольный бассейн  характеризуется высокой степенью разведанности. Основные угольные пласты 1, 2, 3 на которых базируется открытая добыча угля, разведаны детально на всей его площади и на полную глубину погружения (750 м). Исключение составляет лишь площадь, находящаяся под озером Экибастуз, где разведка не проводилась и запасы угля оцениваются по низким категориям.

Геологические запасы рядового угля до гор. -200 м по разрезу  «Восточный» на 01.01.11 составляют 1,68 млрд. т, 22,1% от общих запасов по бассейну.

   

 

Таблица 1.1

Запасы угля по бассейну и разрезу «Восточный» 

до гор. -200 м

Наименование	Всего	в том числе по пластам
		1, 2		3
Балансовые запасы, млн.т, всего в том числе: по разрезу: «Восточный» Геологические запасы, млн.т, всего  в том числе:  по разрезу: «Восточный»	4857,9 1363,6 5927,3 1677,5	1822,4 675,9 2053,9 754,9	2540,8 683,5 3270,2 917,7

 

Промышленные  запасы угля до гор. -200 м подсчитаны с учетом эксплуатационных потерь и засорения и составляют по разрезу 1001,1 млрд. т.

 

 

 

 

 

 

 

 

      Таблица  1.2

Промышленные  запасы угля разрезов Экибастузского бассейна в новых границах до гор. -200 м 

Наименование	Всего	в том числе по пластам
		1,2	3
Промышленные запасы, млн.т, всего  в том числе: по  разрезу: «Восточный»	4272,9 1001,1	1540,1 468,8	2732,8 532,3

 

 

1.8 Агрохимическая и биологическая  характеристика вскрышных пород

 

Земли Экибастузских разрезов являются пахотно-непригодными, однако, использование почвенно-растительного слоя для целей биологической рекультивации является обязательным.

Вскрышные породы в основной своей массе имеют легкий супесчанистый и легко суглинистый, каменисто-щебенистый механический состав, высокое содержание пиритной серы, воднорастворимых солей (сульфатов и хлоридов), крайне низкое содержание элементов – биогенов: азота, фосфора и калия. По сумме физико-химических, химических и агрохимических свойств большинство из них относится к группе пород не пригодных для целей биологической рекультивации без коренных мелиораций.

В работе сделан вывод о  том, что среди них нет субстратов, в значительной степени благоприятных  для рекультивационных работ, которые следовало бы рекомендовать для селективной выемки с целью улучшения ими (или экранирования) остальных.

Селективному снятию подлежат лишь слои почв с использованием для  работ по озеленению, созданию ветроломных полос вдоль нерабочего борта карьеров и на путях переноса пыли с отвалов в город.

Следовательно, все породы внешней вскрыши относятся к  группе малопригодных для биологической  рекультивации земель. Использование  для биологической рекультивации  возможно после мелиорации по улучшению  физических свойств и специальных  агротехнических мероприятий под  лесонасаждения различного назначения, под сенокосы, травосеяние с противоэрозионной  целью; в качестве подстилающих под  пашню.

 

 

1.9  Попутные полезные  ископаемые и их разведанность

 

На разрезах Экибастузского бассейна при принятой технологии добычи основного полезного ископаемого (угля) совместно с ним разрабатываются  попутные полезные ископаемые – внутреняя вскрыша и нерабочая часть пласта 3, углистые сланцы, алевролит-аргиллитовые породы. Попутных полезных компонентов, имеющих промышленное значение, в углях не содержится; содержание токсичных компонентов значительно ниже установленных пределов допустимых концентраций.

Площади распространения  пород внутренней вскрыши и нерабочей  части пласта 3 на участке 11 по «Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых»  обоснованно отнесено к первой группе.

В 1985 г. институт «Карагандагипрошахт» выполнены «Технические условия комплексной оценки попутных полезных ископаемых (ППИ) Экибастузского бассейна», где с учетом качественной характеристики ППИ рассматривались возможные направления их использования: внутренняя вскрыша, нерабочая часть пласта 3 – аглопорит (строительный огнеупорный), кремнеалюминиевые сплавы, карбид-кремниевые материалы, глинозем.

Кластогенные породы внешней вскрыши – керамические изделия, глинистый компонент при производстве портландцемента.