Кузнецкий угольный бассейн
КУЗНЕЦКИЙ УГОЛЬНЫЙ БАССЕЙН, Кузбасс, — один из крупнейших угольных бассейнов CCCP и мира, вторая после Донецкого бассейна угольная база CCCP. Большая часть бассейна находится в пределах Кемеровской области, незначительная часть — в Новосибирской области РСФСР.
Общие сведения. Площадь 26,7 тысяч км2, наибольшая длина 335 км, ширина 110 км. Кузнецкий угольный бассейн занимает обширную впадину (котловину), ограниченную с северо-востока горными сооружениями Кузнецкого Алатау, с юга поднятиями Горной Шории, с юго-запада Салаирским кряжем. Рельеф Кузнецкой впадины (котловины) эрозионный, отметки водоразделов постепенно снижаются к северу от 550-600 до 200-250 м. Поверхность территории бассейна степная и лесостепная; восточные и южные горные окраины покрыты тайгой. Речная сеть входит в систему реки Обь. Основные реки: Томь, Иня, Чумыш и Яя. Крупнейшие промышленные и культурные центры: города Кемерово, Новокузнецк, Прокопьевск, Ленинск-Кузнецкий. За годы Советской власти Кузнецкий угольный бассейн превращен в крупнейший центр тяжёлой индустрии. Кроме угольной промышленности, здесь расположены многочисленные предприятия чёрной, цветной металлургии, химии, энергетики и машиностроения.
Общие геологические запасы угля бассейна (1979) до глубины 1800 м оцениваются в 637 млрд. т, из них 548 млрд. т отвечают параметрам по мощности пластов и зольности угля, принятых кондициями для месторождений, вовлекаемых в промышленное освоение. Балансовые запасы угля Кузнецкого угольного бассейна, подсчитанные в основном до глубины 600 м (1985), составляют 110,8 млрд. т, из них разведанные по сумме категорий А+В+С1 около 67 млрд. т, предварительно оцененные (категория С2) 44,0 млрд. т. По запасам коксующихся углей Кузнецкий угольный бассейн — самый крупный в CCCP. На долю коксующихся углей приходится 42,8 млрд. т, из них дефицитных марок Ж, К, OC 25,4 млрд. т. По запасам углей, пригодных для разработки открытым способом, Кузбасс занимает 2-е место в CCCP после Канско-Ачинского бассейна по степени их промышленного освоения — первое. Разведанные запасы для открытых работ оцениваются 11,4 млрд. т, в том числе коксующихся дефицитных марок КЖ, К, OC 1,8 млрд. т.
Реклама
Геологическое строение. Кузбасс занимает крупный межгорный прогиб, заложенный в конце кембрия и выполненный осадочными образованиями палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Первое проявление угленосности относится к среднему девону (Барзасское месторождение липтобиолитов). Выше залегают неугленосные (преимущественно морские) отложения верхнего девона и нижнего карбона, на них — мощный (до 9 км) комплекс угленосных верхнепалеозойских (визе — верхний пермь), безугольных триасовых и угленосных юрских образований. Угленосные формации перекрыты прерывистыми и маломощными отложениями верхнего мела и кайнозоя. Выходы угленосных свит пермо-карбонового возраста расположены почти концентрически — от более древних (балахонская серия визе — нижней перми) по периферии к более молодым (кольчугинская серия верхней перми) к центру и образуют крупный синклинорий неправильной (близкой к четырёхугольной) формы, вытянутой с юго-востока на северо-запад. Юрские угленосные отложения (тарбаганская серия) в современном денудационном срезе сохранились лишь в разобщённых мульдах (карта 1).
Максимальная мощность их в центральных частях впадин 900-1900 м. Угленосные отложения пермо-карбона внутри синклинория в различной степени деформированы. Балахонская серия осадков вблизи Томского надвига на северо-западе и Салаирского кряжа на юго-западе слагают зону интенсивной складчатости с линейными, узкими, местами опрокинутыми складками; многочисленные взбросы и надвиги создают чешуйчатые структуры. В примыкающих к Кузнецкому Алатау и Горной Шории районах они имеют моноклинальное залегание или образуют пологие складки, осложнённые разрывами преимущественно сбросового характера. Отложения кольчугинской серии, выполняющие центральную часть синклинория, слагают зоны гребневидной складчатости с вытянутыми широкими плоскодонными синклиналями и узкими антиклиналями, по замковым частям которых проходят мощные зоны дробления. В юго-западной части Кузнецкого угольного бассейна развиты различно ориентированные брахиформы, в юго-восточной части залегание толщ моноклинальное. Юрские угленосные отложения слагают крупные пологие брахисинклинали. В каменно-угольных и пермских отложениях содержится около 300 пластов и прослоев угля суммарной максимальной мощностью 380-400 м, из них 126 пластов кондиционной мощности. В тонких пластах (до 1,3 м) около 19% запасов, в средних (1,3-3,5 м) — 43%, в мощных (3,5-10 м) и весьма мощных (до 20-30 м) — 38%. В юрских отложениях вскрыто до 56 пластов угля, из них от 5 до 14 мощностью 0,8-9 м.
По петрографического составу угли балахонской и кольчугинской серий каменные (с содержанием витринита соответственно 30-60 и 60-90%), тарбаганской серии — в основном бурые, частично каменные (марок Д и Г). Марочный состав каменных углей в соответствии с ГОСТом 8162-79 изменяется от длиннопламенных до антрацитов (карта 1). Зольность углей Ad 7-20%, влажность рабочая Wr 5-15%, содержание S 0,4-0,6%, R до 0,12%, выход летучих веществ Vdaf от 4% (антрацитов) до 42% (длиннопламенных). Удельная теплота сгорания Qdaf по бомбе 33,3-36,0 МДж/кг, низшая Qir 22,8-29,8 МДж/кг. Используется как технологическое сырьё и высококачественное энергетические топливо. Юрские угли характеризуются влажностью Wr 16-21%, удельной теплотой сгорания Qdaf по бомбе 29,5 МДж/кг, Qir 18,8 МДж/кг. Юрские угли не разрабатываются.
По горно-экономическим и структурным особенностям территория Кузбасса подразделяется на 25 геолого-экономических районов (карта 2).
Районы распространения отложений балахонской серии: Анжерский, Кемеровский, Бачатский, Прокопьевско-Киселёвский, Араличевский, Терсинский, Бунгуро-Чумышский, Кондомский, Мрасский и Томь-Усинский, Крапивинский, Титовский, Завьяловский. Районы преимущественного развития осадков кольчугинской серии: Ленинский, Беловский, Ускатский, Ерунаковский, Байдаевский, Осинниковский, Томь-Усинский (шахта "Распадская"), Плотниковский, Салтымаковский и Терсинский (месторождение Макарьевское). Районы распространения тарбаганской серии (юра): Доронинский, Центральный, Тутуясский. Район распространения девонских отложений — Барзасский. Общая площадь отложений с промышленной угленосностью около 20 тысяч км2.
В Кузбассе и прилегающих районах известны месторождения других полезных ископаемых Во всех районах Кузбасса распространены четвертичные глины и суглинки, пригодные для производства строительного кирпича, аглопорита и керамзита. В качестве строительных материалов используются песчано-гравийные смеси в четвертичных и современный отложениях террас pек Томь, Иня и Яя. С осадками мезозойских (меловых) кор выветривания связаны месторождения огнеупорных и тугоплавких глин, формовочных, стекольных и строительных песков, бокситов, каолинов, минеральных красок. Нижнекаменноугольные и девонские известняки окраин Кузбасса — хороший строительный материал, цементное и флюсовое сырьё, мраморизованные разности — декоративные и поделочные камни. Магматические породы (преимущественно пластообразные залежи диабазов и базальтов) — нерудный строительный материал и сырьё для каменного литья. В пределах горного обрамления Кузбасса (Салаирский кряж, Кузнецкий Алатау, Горная Шория) развиты и эксплуатируются месторождения железных руд, коренного и россыпного золота, цинка, нефелинов, флюсовых известняков, доломитов, кварцитов, разведаны Усинское месторождение марганца, Белкинское месторождение фосфоритов, месторождения талька (Алгуйское и Светлый Ключ), Терсинское месторождение углекислых минеральных вод типа "боржоми" с эксплуатационными запасами 172 м3/сутки.
История открытия и освоения. Первые сведения об угленосности Кузбасса связаны с именем крепостного рудознатца М. Волкова, открывшего в 1721 месторождение каменного угля на берегу реки Томь, на месте современного города Кемерово. В 1842 геолог П. А. Чихачёв впервые оценил угленосность площади, выделив её как "Кузнецкий бассейн". Разработка углей в бассейне начата во 2-й половине 19 века. В 1851 недалеко от Гурьевского завода было создано первое угольное предприятие Кузбасса — "Бачатская копь". В связи с постройкой Транссибирской железнодорожной магистрали в 1890-х годах началась добыча угля на севере бассейна (город Анжеро-Судженск). Одна из первых шахт — "Судженская". Систематические геологические исследования бассейна начаты в 1914. Геологами В. И. Яворским, П. И. Бутовым, А. А. Гапеевым и др. под руководством Л. И. Лутугина осуществлена геологическая съёмка, в 1926 составлена первая геологическая карта Кузбасса в масштабе 1:500000, в 1927 опубликована монография по геологии бассейна.
В 1922-26 в Кемеровском районе существовала "Автономная индустриальная колония Кузбасса" с участием специалистов зарубежных стран. В связи со строительством Урало-Кузнецкого комбината начато интенсивное освоение бассейна (Анжерского, Кемеровского, Прокопьевско- Киселёвского, Ленинского, Беловского, Осинниковского, Араличевского районов). Добыча угля в бассейне выросла с 2,6 млн. т в 1927/28 до 21,4 млн. т в 1940. Удельный вес Кузбасса в общесоюзной добыче угля составил 13,8%.
В Великую Отечественную войну 1941-45 добыча угля увеличилась в 1,3 раза, в том числе коксующихся в 2 раза. В 1943 в целях усиления внимания к Кузбассу выделена Кемеровская область Комбинат "Кузбассуголь", находившийся в Новосибирске, был разделён на "Кемеровоуголь" (Кемерово) и "Кузбассуголь". Добыча угля возросла с 36,8 млн. т в 1950 до 141,1 млн. т в 1980. Осваиваются новые Томь-Усинский, Ерунаковский районы, входят в строй крупные шахты — "Полысаевская", "Распадская", разрезы — "Томь-Усинский", "Красногорский", "Междуреченский", имени 50-летия Октября. Начатая в 1943 добыча угля открытым способом на полях действующих шахт в дальнейшем приобрела самостоятельное значение и получила значительное развитие. Добыча угля открытым способом составляла 0,9 млн. т в 1950; 15,5 млн. т в 1960; 44,5 млн. т в 1980.
Кузбасс — основной центр современной добычи угля гидравлическим способом. Начало её в бассейне было положено в 1952 на гидроучастке шахты "Тырганские уклоны". В 1953 вошла в строй первая послевоенная гидрошахта "Полысаевская-Северная". В Кузбассе сосредоточена основная научная база шахтной гидротехнологии — ВНИИгидроуголь. На новый уровень переходит механизация труда на шахтах подземной механической добычи. Проводится широкое внедрение и использование горнопроходческих комбайнов и механизированных комплексов различных модификаций. Деревянная крепь заменяется металлической и анкерной. На крутопадающих пластах используются щиты конструкции Н. А. Чинакала, позволившие в значительной мере решить проблему топлива в годы войны. На открытых горных работах появляются более мощные экскаваторы, увеличивается грузоподъёмность карьерных автосамосвалов.
Первые обогатительные фабрики с сухим (в воздушной среде) обогащением появились в Кузбассе в канун войны. Обогащение угля позволило более широко использовать угли, в том числе коксующиеся, с повышенной зольностью без ухудшения качества товарного угля.
В 1950 в Кузбассе открыт Кемеровский горный институт (с 1965 — Кузбасский политехнической институт), затем был создан проектный институт "Кузбассгипрошахт", расширена сеть научно-исследовательских институтов и подразделений. В 1982 организован Институт угля CO Академии Наук CCCP.
Особое значение имеет внедрение передовых форм организации труда. Широкую известность получили бригады шахтёров В. И. Дроздецкого, Г. Н. Смирнова, В. Г. Девятко, Е. С. Мусохранова, М. Н. Решетникова, П. И. Фролова и др., горных инженерных В. Г. Кожевина, П. И. Кокорина, П. М. Ковалевича, В. Д. Ялевского, И. Ф. Литвина.
Угольная промышленность. Действующий шахтный и карьерный фонд Министерства угольной промышленности CCCP (1985) по Кузнецкому угольному бассейну состоит из 68 шахт (административных единиц) с общей установленной мощностью 97,6 млн. т и 22 разрезов с общей установленной мощностью 54,5 млн. т. Среднегодовая мощность шахты 1,41 млн. т, разреза — 2,48 млн. т. Угольные шахты и 2 разреза входят в состав ПО "Северокузбассуголь", "Ленинскуголь", "Прокопьевскуголь", "Киселёвск- уголь", "Южкузбассуголь", "Гидроуголь", которые объединяет ВПО "Кузбассуголь"; остальные разрезы — в объединение "Кемеровоуголь". Кроме того, в Кузбассе действуют несколько шахт и разрез ПО "Облкемеровоуголь" Министерства топливной промышленности РСФСР. Действующие шахты являются опасными по газу и угольной пыли. К наиболее газообильным относятся шахты Анжерского, Кемеровского, Прокопьевско-Киселёвского и Осинниковского районов. Многие шахты разрабатывают пласты, опасные по горным ударам и склонные к самовозгоранию. Глубина разработки 46 шахт (68%) 200-300 м, 20 шахт — в пределах 300-600 м, и только шахта "Анжерская" ведёт отработку запасов на глубине свыше 600 м. Шахтные поля вскрыты вертикальными (46 шахт), наклонными (15 шахт), вертикальными и наклонными (3 шахты) стволами, штольнями (4 шахты). В Кузбассе построены современные высокомеханизированные угольные предприятия — шахта "Распадская", "Первомайская", "Зыряновская", разрезы "Сибирги некий", "Черниговский", углеобогатительная фабрика "Сибирь".
Уровень комплексной механизации в очистных забоях в 1982 составил 40%, нагрузка на очистной комплексно-механизированный забой в 1983 — 917 т/сутки. Шахты бассейна оснащаются современными высокомеханизированными комплексами, позволяющими механизировать процесс добычи угля и управления кровлей в широком диапазоне горно-геологических условий. Уровень механизации горнопроходческих работ в 1982 составил 74,2%. При проходке горных выработок широко используются различные проходческие комбайны и погрузочные машины. В 1982 с помощью проходческих комбайнов проведено 533 км горных выработок. На подземных работах применяется электровозный и конвейерный транспорт. Крепление горных выработок — с помощью бетонной и металлической крепей. Протяжённость выработок, закреплённых крепями этих видов, составляет 86% общей. В значительных масштабах внедряется анкерная крепь. На разрезах используются экскаваторы с ковшами вместимостью 5-40 м3, автосамосвалы грузоподъёмностью 40-120 т, бульдозеры мощностью 43 кВт, высокопроизводительные буровые станки.
Горная промышленность Кузбасса имеет собственную машиностроительную базу. Основные предприятия отрасли: Анжерский машиностроительной завод (буровые машины и буровые станки, конвейеры, запасные части к горношахтному оборудованию); Киселевский завод имени Героя Совецкого Союза И. С. Черных (шахтные и горнорудные вагонетки, очистные комплексы и механизированные крепи; пневмозакладочные комплексы, лебёдки и другое оборудование); Киселевский завод горного машиностроения (шахтные и горнорудные вагонетки, клети, лебёдки и другое оборудование); Прокопьевский завод шахтной автоматики (приборы и средства автоматизации, а также запасные части к горно-шахтному оборудованию). Кузбасс имеет мощную энергетическую базу: в области 10 электростанций общей мощностью 4634 тысяч кВт. Все электростанции соединены в единую энергетическую систему. Крупнейшие электростанции — Томь-Усинская, Южно-Кузбасская, Беловская.
В 60-70-е годы завершилась механизация основных горных операций. Осуществляется переход к механизации крепления в лавах на пластах пологого, а затем и наклонного залегания средней мощности. Внедряются гидрофицированные крепи, которые в сочетании с комбайнами и конвейерами получили название горных комплексов очистных забоев. С ростом механизации очистных работ угледобыча перемещается с пластов крутого залегания на пласты наклонного и, особенно, пологого залегания, что расширяет возможности внедрения механизированных комплексов. Современная автоматизированная система управления производством позволяет получать полную информацию об основных технологических процессах как под землёй, так и на поверхности. Особое распространение комплексы получили на пластах с углами падения до 30°, мощностью 1,5-3,0 м, где достигается наибольший эффект. Однако возможности расширения области применения комплексно-механизированных забоев ограничены. На пластах крутого и крутонаклонного падения комплексная механизация пока практически отсутствует. На маломощных пологих и наклонных пластах комплексная механизация получила малое распространение. В Кузбассе около 1/3 объёма угля, добытого подземным механическим способом, приходится на пласты пологого и наклонного залегания средней мощности (1,8-3,5 м). Примерно 1/2 запасов этих участков имеет пласты со сложной гипсометрией и тектоникой, которые не всегда позволяют обеспечить высокую эффективность работы современных комплексов.
На долю Кузбасса приходится 7,7-9,1% общесоюзных запасов, пригодных для открытой разработки. Месторождения, доступные для разработки открытым способом, характеризуются большим многообразием горно-геологических условий. Общим для них является большая крепость горных пород, что требует их предварительного рыхления перед экскавацией. Средний коэффициент вскрыши по действующим разрезам Кузбасса 5,8 м3/т, максимальный — 9,5 м3/т (разрез "Новосергиевский"). Средняя глубина отработки 125 м (минимальная 60 м, максимальная 176 м). Один из наиболее крупных в бассейне разрез "Сибиргинский" расположен на юге Кузбасса, в Мрасском геолого-промышленном районе. Дальнейшее развитие открытой разработки намечается в первую очередь за счёт строительства новых крупных разрезов, а также реконструкции действующих.
Увеличиваются объёмы подземной гидродобычи. Наиболее крупная гидрошахта — "Юбилейная". Отработка угольных пластов ведётся системой длинных столбов по простиранию с полным обрушением кровли, выемка угля — в длинных забоях с использованием механизированных комплексов и в коротких забоях — гидромониторами типа ГМДЦ-3М, ГПИ, 12ГД2 и механо-гидравлическим комбайном типа К-56МГ и ГКПШ. Подготовительные выработки проходятся с уклоном 0,05% комбайнами с гидротранспортом до камеры гидроподъёма.
На Южно-Абинской станции "Подземгаз" (1955, Киселёвск), построенной для опытно-промышленных испытаний подземной газификации каменных углей на пластах тонких, средних и мощных крутого и наклонного залегания, получен опыт отработки пластов крутого падения мощностью 2-9 м. Вырабатываемый газ используется в котельных промышленных предприятий Прокопьевска и Киселёвска. Газ потребляется сезонно, и поэтому потребность в нём при существующих потребителях меняется от 50-60 млн. м3 в зимнее время до 20 млн. м3 летом. В год производится около 300-400 млн. м3 газа. В 1955-80 станция выработала около 20 млрд. м3 газа, что соответствует около 7,5 млн. т рядового угля. Даже при малой производственной мощности эффективность подземной газификации примерно равна эффективности подземной угледобычи.
Обогащение угля. В Кузбассе действуют 25 обогатительных фабрик суммарной мощностью 55,85 млн. т в год, в том числе 19 фабрик мощностью 47,8 млн. т в год для обогащения коксующихся углей и 6 фабрик мощностью 7,05 млн. т в год для энергетических углей; кроме того, эксплуатируются 6 обогатительных установок мощностью 9,7 млн. т, 16 сортировок общей мощностью 1,75 млн. т и 2 обезвоживающие установки мощностью 1,65 млн. т. В 1980 охват механического обогащения углей Кузбасса составил 43,4%, в том числе по коксующимся углям 77,2%, энергетическим — 18,8%. Рассортировано на простейших сортировках 18,7 млн. т. Основной метод обогащения угля — отсадка классифицированного и неклассифицированного угля (54,6%); в тяжёлых средах переработано 15,7%, в моечных желобах — 2,2%, флотацией — 16,6%, пневматическим методом — 10,9%.
Для повышения качества товарного угля в бассейне осуществляется строительство новых и техническое перевооружение действующих фабрик на базе новой техники и технологии. В Кузбассе создан Кузнецкий научно-исследовательский институт углеобогащения, который занимается вопросами новой техники и технологии обогащения. В 1974 построена и введена в эксплуатацию одна из крупнейших в отрасли центральная обогатительная фабрика (ЦОФ) "Сибирь" мощностью 6150 тысяч т в год. Сырьевая база фабрики — шахты Южный Кузбасс. На ЦОФ "Абашевская" работает первая в Кузбассе установка по нанесению водомазутной плёнки на поверхности угля мелких классов в железнодорожных вагонах. Применение водомазутной плёнки значительно сокращает потери угля в пути от выдувания.
На базе Кузбасса вырос один из крупнейших в стране Кузбасский территориально-производственный комплекс. Кузбасс даёт 1/5 общесоюзной добычи каменного угля и 1/3 угля коксующегося. Кузнецкий уголь направляется во все экономические районы страны. Доставка угля — железнодорожным транспортом. Строится углетрубопровод Кузбасс — Новосибирск, увеличиваются поставки угля в северо-западные районы РСФСР и на Украину. Более 10 млн. т коксующихся углей отправляется в Европейскую часть CCCP, в том числе 5,9 млн. т в центральные и северо-западные районы и более 3 млн. т в Донецко-Приднепровский экономический район.
Более 30% основных производственных фондов Западной Сибири сосредоточено в Кузбассе, который отправляет во все экономические районы страны, а также в 87 стран мира 1200 видов промышленной продукции.
