ТЕКТОНИКА, СТРАТИГРАФИЯ, УГЛЕНОСНОСТЬ, ГЕНЕЗИС И КАЧЕСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛЕЙ

Подмосковный бассейн расположен на южном и западном крыльях Московской синеклизы. С востока и юго-востока он ограничивается Кольчугино-Саратовским прогибом, с юга и юго-запада — Воронежской, а с запада — Белорусской антеклизами и с северо-запада — Балтийским кристаллическим щитом.

Тектоническая структура бассейна определяет его общие границы и современный контур распространения угленосных отложений, а так­же гидрогеологические и горнотехнические условия угольных месторож­дений.

По генетической классификации угленосных формации Г. А. Ивано­ва (1969) Подмосковный бассейн относится ко второму геотектониче­скому типу — к бассейнам внутренних прогибов устойчивых платформ. Бассейны этого типа отличаются горизонтальным или слабоволнистым залеганием с куполовидными поднятиями, разрывы сбросового типа редки, характерны нарушения, связанные с карстами.

Угленосная толща Подмосковного бассейна — сложная по составу и строению, полифациальная, типично платформенная формация, обра­зование которой связано с накоплением прибрежно-континентальных осадков. Основные породы ее образовались в застойных водоемах (об­водненные болота, озера, низовья рек, лиманы, лагуны, замкнутые мор­ские заливы). Толща эта залегает со стратиграфическим несогласием на размытых турнейских и фаменских отложениях (А. С. Корженев- ская; Е. К- Вандерфлит и др.). Мощность угленосной толщи в пределах бассейна изменяется от 10 до 180 м, возрастая в депрессиях палеорелье­фа на юге и уменьшаясь на возвышениях в северном направлении.

Пропластки угля мощностью 0,1—0,3 м встречаются почти во всех горизонтах нижнего карбона.

Бобриковский горизонт (Ci ев) сложен песчаными, глини­стыми и углистыми, преимущественно прибрежно-континентальными породами. Распространение углистых, пород (углистых сланцев, сильно углистых глин, углистых аргиллитов)' и углей зональное и связано с не­сколькими этапами угленакопления. Полная мощность осадков бобри­ковского горизонта в пределах бассейна колеблется от 11 до 35 м. Об­щее количество пластов угля в горизонте до 14, но рабочей мощности (1,3 м и более) только четыре: I, II, III и IV.

Пласт I залегает в нижнем комплексе в виде небольших линз. Он имеет рабочую мощность лишь на двух изолированных площадях бас­сейна: на разрабатываемом Поплевинском и разведанном Восточно- Вердинском месторождениях восточной части Львово-Скопинского уг­леносного района, а также на Глубоковском месторождении Черепет- ского угленосного района. Выше этого пласта изредка встречается в ви­де мелких линз в этом же глинистом комплексе пласт-спутник, индек­сируемый как пласт I^е.

Пласт II для большей части бассейна является основным промыш­ленным. Он образует крупные месторождения в Центральной промыш­ленной части бассейна, в западной части южного крыла, а также в юж­ной части Нелидово-Селижаровского угленосного района западного крыла бассейна. Угленосность пласта II заметно падает в восточной и северной частях южного крыла и в южной краевой части бассейна. В центральной части южного крыла ниже основного пласта II встреча­ется линзовидно залегающий угольный цласт-спутник П^н.

Пласт III развит преимущественно в западной и юго-западной час­тях бассейна, где местами имеет промышленное значение: он является рабочим на Селищенском и Коптевском месторождениях Нелидово-Се­лижаровского угленосного района, имеет рабочую мощность в преде­лах Ржевской, Андреевской и Сычевской угленосных площадей, распо­ложенных к востоку от этого района. В южной части Юго-Западного района пласт III становится основным на Новоспасском, Деснинском и Суходольском участках.

Пласт IV широко распространен, но промышленное значение имеет только в Алексинском, Серпуховско-Каширском, Львово-Скопинском и Кораблинском угленосных районах. Ниже этого пласта, занимающего по промышленному значению второе место в бассейне (после пласта II) , иногда встречаются один или два линзовидных прослоя угля, являю­щихся спутниками пласта IV.

Изменение коэффициента угленосности бобриковского горизонта приводится в табл. 1. . .

Таблица 1

Изменение коэффициента общей угленосности бобриковского горизонта

Местонахождение угольных пластов

Суммарная мощ­ность угольных пластов, м

Коэффициент общей угленосности, %

Центральный промышленный район, группа Ко­зельских и Окских месторождений, Всходское, Полдневское и Трехкаменное месторождения .

Черепетский, Алексинский угленосные районы, Ельнинская группа месторождений, Львово­Скопинский (северо-западная часть,) Кораблин- ский, Южный угленосные районы

Спас-Деменская и Сафоновская группы место­рождений, Львово-Скопинский (юго-восточная часть), Нелидово-Селижаровский угленосные районы

Калужско-Сухиничский угленосный район, Сем- левская, Барятинская и Ржевская группы ме­сторождений

7—9

2,5-4,0

3,5—4,0

2,0—3,5

23—18

15-12

8—11

5—7

В бобриковском горизонте максимальные мощности угольных пла­стов установлены в западной части южного крыла: 12 м на Силькович- ском (пласт IV), 8 м на Всходском, 6 м на Чипляевском месторож­дениях и до 6,5 м (пласт II) в центральной промышленной части бас­сейна. Средние рабочие мощности угольных пластов II, III и IV изме­няются от 1,4 до 2,8 м. Наиболее устойчивую мощность имеет угольный пласт II в Центральном промышленном районе бассейна, где она в среднем равна 2,3 м. В западной части южного крыла средняя мощ­ность пласта 2 м. На остальной площади мощность его изменяется от 1 40—1,47 м (Ельнинская группа месторождений, северная часть Ка- лужско-Сухиничского и юго-восточная часть Львово-Скопинского угле­носных районов) до 1,80—1,85 м (северо-западная часть Львово-Ско­пинского и южная часть Калужско-Сухиничского угленосных районов). На месторождениях западного крыла бассейна средние мощности уголь­ных пластов II и III равны 1,4—2,0 м (остальные пласты бобриковско­го горизонта— маломощные).

Основные рабочие угольные пласты в бассейне имеют обычно сложное строение, включают 1—5 (редко 8—12) прослоев пород. В угольном пласте I до 2—3 прослоев мощностью 0,1—0,3 м. Наиболее сложно строение пласта II. В Центральном промышленном районе он содержит до пяти прослоев мощностью 0,01—0,05 м. На Сафоновском и Нелидовском месторождениях число глинистых прослоев, как прави­ло, не превышает трех, но мощность их увеличивается до 0,1 0,3 й.

Угольный пласт III имеет более сложное и неустойчивое^строение в Юго­Западном угленосном районе; в западном крыле бассейна он содержит один-два прослоя глин. В пласте IV до трех прослоев глин мощностью от 0,03 до 0,6 м.

Основные угольные пласты II и IV бобриковского горизонта обра­зуют прослеживающиеся на больших площадях (в среднем от 10 до 50 км²) пластообразные залежи, имеющие различную форму (изомет- ричную или вытянутую).

По характеру образования основных угольных пластов в бобриков- ское время в бассейне В. А. Котлуков, Б. Г. Виноградов и др. ^выделяют пять типов угленакопления: скопинский, всходский, щекинский, селижа- ровский и кораблинский.

Тульский горизонт (Ci tl) сложен алевритовыми, глинистыми, углистыми и карбонатными породами. В верхней части горизонта, пред­ставленной глинами, известняками, линзообразными пластами песка и песчаника, содержатся пропластки углей в отдельных случаях рабочей мощности. Размеры промышленных залежей в контуре рабочей мощно­сти пласта угля (1,1 м) этого горизонта колеблются от 0,2—0,5 до 13,0 км² и в среднем составляют 2—4 км². __

Коэффициент угленосности тульского горизонта наибольший (7— 9%) в Боровичско-Валдайском и Южном угленосных районах. В гра­ницах Буденновской угольной залежи (у г. Людинова) он равен 2%, а мощность угольного пласта здесь достигает 11м.

Общая углеплотность центральной промышленной части бассейна по бобриковскому и тульскому горизонтам равна 0,38—0,75 млн. т/км², западной части южного крыла 0,17—0,33 млн.

Наиболее постоянной примесью в органическом веществе углей являются обломочные минералы кварц и мусковит, сингенетические каолинит, пирит, марказит и эпигенетические гипс, пирит, каолинит, кальцит и халцедон. ,

Угли бассейна, несмотря на древний геологический возраст (ниж­ний карбон), не метаморфизованы и остались на буроугольной стадии углефикации. Другой особенностью подмосковных углей является их повышенная зольность (в среднем 34%) и рабочая влажность (32,5%), что определяет их принадлежность в основном к группе Б2 (Справоч­ник по качеству..., 1957).

Цвет углей обычно черный, но окисленные угли, содержащие повы­шенное количество гуминовых кислот, коричневые; присутствие глины в угле придает им серые тона. По блеску выделяют полублестящие, по­луматовые и матовые разности. Текстура их различна: гумусовые угли имеют полосчатое, слоистое и реже массивное строение; в сапропели- тах преобладает массивная текстура (Ф. С. Бибиков и В. С. Огарков, 1962 г.). _

Технический анализ углей, элементарный анализ горючей массы, выход смолы на горючую массу и химический состав золы различных групп и подгрупп углей бассейна приведены в табл. 2.

Подгруппа гумусовых неокисленных углей составляет основную часть запасов бассейна и углей, разрабатываемых большинством шахт. Гумусовые окисленные угли также довольно широко распространены (сапропелиты в окисленном виде крайне редки). В разрезе угольных пластов окисленные пачки встречаются преимущественно в их верхних слоях, а процессы окисления углей приурочены главным образом к крае­вым частям залежей и к зонам нарушений пласта на закарстованных участках. Группа гумусово-сапропелевых углей распространена лишь на отдельных месторождениях бассейна (Львово-Скопинский, Алексин­ский и другие угленосные районы). Богхеды, как и другие сапропелиты, обособленных залежей не образуют. Но в процессе эксплуатации, есте­ственно, происходит смешивание различных типов углей, всякая добав­ка богхеда к гумусовому углю влияет на снижение зольности последне­го, а также повышает теплоту сгорания.

При одинаковой зольности качество смешанных и гумусовых, окис­ленных и неокисленных углей резко различно. По количеству и харак­теру распределения смешанных углей все месторождения бассейна де­лятся на три типа:

1) смешанные угли встречаются спорадически на единичных участ­ках небольших размеров (Глубоковское и Гранковское месторождения);

Таблица 2

Характеристика основных групп углей Подмосковного бассейна

2) суммарная площадь участков по месторождению с преоблада­нием смешанных углей до 20—25% (Выглядовское, Кораблинское, Поп- левинское и другие месторождения);

3) смешанные угли занимают обширные площади с запасами на одну или несколько шахт. Площадь с преобладанием этих углей на месторождениях достигает 30—70% (Люторическое месторождение).

Окисленные угли также распространены на большинстве месторож­дений неравномерно и в различных количествах.

По данным ПНИУИ, подмосковные угли по физико-механическим свойствам делятся на три класса — твердые (сапропелиты неокислен­ные массивные и окисленные плитчатые), средней твердости (гумитьг неокисленные слоистые, буровато- и серовато-черные, полуматовые и матовые) и мягкие (гумиты неокисленные тонкослоистые черные и окисленные рыхлые коричневые). °

Угли Подмосковного бассейна отличаются наибольшей газовой ак­тивностью по сравнению с бурыми углями других бассейнов. Угольные пласты выделяют главным образом углекислый газ (СО₂). Нередко- в шахтах бассейна наблюдается самовозгорание угля, вследствие чего в послевоенные годы они были приравнены к шахтам с газовым режимом.