Угольный пласт

УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ (а. соal seam, соal bed; н. Kohlenfloz, Kohlenschicht; ф. соuche de charbon, veine de houille, banc de charbon; и. capa de carbon, estrato de carbon) — форма залегания ископаемых углей, в виде плито- и линзообразных тел с небольшой в сравнении с площадью распространения мощностью. В угленосных формациях, образовавшихся в крупных прогибах пригеосинклинальных и складчатых областей (Донецкий, Печорский, Кузнецкий, Карагандинский и др. бассейны), мощность угольных пластов колеблется от десятков сантиметров до нескольких метров (единичных 10-25 м); при этом по многим из пластов мощность выдерживается на площадях в десятки и сотни км². Внутри платформенных месторождений (Подмосковный, Днепровский, Южно-Уральский бассейны и др.) более свойственна линзовидная форма угольных пластов (рис. 1) с меньшими (единицы — десятки км²) площадями распространения и большей степенью изменчивости морфологии и мощностей, которая в залежах некоторых месторождений достигает десятков и несколько сотен метров. Угольные пласты могут быть простого (без прослоев различных горных пород) строения, представлены однородными или полосчатыми (из двух и более литотипов) углями. В большей части они имеют сложное строение с различным числом прослоев горных пород. Значительно распространены угольные пласты (залежи) очень сложного строения, представленные многократным чередованием в их разрезе слоев угля и горных пород. Контакты угля с вмещающими угольные пласты породами могут быть резкими с отчётливо выраженным ритмическим переслаиванием, от более мелкозернистых, граничащих с углем разностей, к крупнозернистым. Так же часты постепенные переходы угля в подошве (почве) или кровле пласта к вмещающим его породам через промежуточные переслаивающиеся слои углистых пород и высокозольных глинистых углей.

Особенности углеобразования обусловили значительную неоднородность морфологии, мощностей и внутреннего строения угольных пластов. Изменчивость мощностей на площади распространения одного и того же угольного пласта часто является следствием: неровностей дна торфяника с выпадением из разреза угольных пластов нижних слоев на приподнятых участках палеорельефа (рис. 2, а); эветатических и сезонных колебаний уровня грунтовых вод, приводящих к перерывам в торфонакоплении и образованию в торфянике линз песчаника и других прослоев горных пород (рис. 2, б); разрушения и смыва торфа водными потоками, паводковыми водами, морской (бассейновой) трансгрессией (рис. 2, в); (рис. 2, г); выпахивающего действия надвигающихся ледников и т. п.

Сингенетичными торфо- и углеобразованию являются конкреционные образования, жильные внедрения в угольных пластах песчаников. В результате неравномерности (в пространстве и времени) знаков и величин амплитуд колебательных движений на площадях торфообразования происходит расщепление угольных пластов на отдельные слои и их выклинивание, направленное в сторону наиболее интенсивно погружающегося участка торфообразования и к периферическим его частям. На общей площади распространения почти любого угольного пласта выделяются разномасштабные (по размерам) зоны: слитного (компактного), умеренно расслоенного состояния, интенсивного расщепления и выклинивания (рис. 3).

Наибольшей мощностью и полнотой стратиграфического разреза и, как следствие, преимущественно промышленной ценностью характеризуются зоны слитного и умеренно расслоённого строения угольных пластов. В зоне интенсивного расщепления отдельных частей угольные пласты приобретают значение самостоятельных пластов (объекты селективной отработки и промышленной оценки). Возрастание общей мощности угольных пластов (залежей) в зоне расщепления, которое происходит за счёт увеличения мощностей прослоев горных пород и выпадения из стратиграфического разреза выклинивающихся угольных слоев, сопровождается уменьшением суммарной по разрезу угольной массы до полной утраты промышленного значения угольных пластов (залежи) в зоне выклинивания.

На многих месторождениях Кузнецкого, Канско-Ачинского и других бассейнов, месторождений Забайкалья на выходах угольных пластов развиты зоны древнего выгорания угля, которые распространены на глубину от десятков до сотен метров и по простиранию от сотен до десятков километров.

В практике подземной разработки углей и соответственно разведки и геолого-экономической оценки угольных месторождений CCCP угольные пласты по углу падения и мощности подразделяются на следующие группы: по углу падения — пологие (до 18°), наклонные (19-35°), крутонаклонные (36-55°) и крутые (56-90°); по мощности — весьма тонкие (до 0,7 м), тонкие (0,71-1,2 м), средней мощности (1,25-3,5 м), мощные (более 3,51 м). В разработке каменных углей, заключённых в основном в верхнепалеозойских угленосных отложениях, значительная доля подземной угледобычи приходится на тонкие пласты. Нижний предел рабочей мощности угольных пластов (каменные коксующиеся угли) в CCCP 0,7-1,0 м со снижением до 0,5-0,55 м в Донбассе для угольных пластов, содержащих угли особо ценных марок (Ж, К, OC) и до 0,6 м для содержащих угли других используемых для коксования марок. Для подсчёта запасов бурых углей наименьшая мощность угольных пластов устанавливается в пределах 1-1,3 метра. От общего числа угольных пластов мощностью более 1 м, заключённых в 163 разведанных месторождениях CCCP, содержащих мощные и сверхмощные угольные пласты, количество угольных пластов с мощностью более 10 м составляет 9,6%, более 30 м — 2,3% (1985). Содержащиеся в таких пластах запасы угля составляют около 30% от общих разведанных в CCCP балансовых запасов. Эти угольные пласты являются объектами осуществляемой и намечаемой крупномасштабной, наиболее эффективной открытой разработки. Наиболее уникальные по мощности угольные пласты заключены в Экибастузском бассейне (до 160 м); в месторождениях Коркинском, Ангренском (до 200 м), Бабаевском (до 125 м) и Хабаровском (100 м) Южно-Уральском бассейнах, Кзыл-Тальском (до 165 м) Тургайском бассейнах. Среди зарубежных месторождений наибольшей мощности угольные пласты достигают на месторождении Фушунь (KHP), в бассейне Латроб-Валли (Австралия), месторождении Хат-Крик (Канада) (соответственно 200, 340 и 450 м).

Угол падения и мощность угольного пласта в значительной степени определяют системы его разработки и способы управления кровлей в очистных забоях, механизацию очистных работ и т. п.