Анализ современных перспектив добычи полезных ископаемых на территории Подмосковного угольного бассейна

УДК 622:550.3

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ПЕРСПЕКТИВ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ НА ТЕРРИТОРИИ ПОДМОСКОВНОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА

В.М. Логачева, В. А. Мишанова

Рассмотрены существующие ныне перспективы дальнейшего развития Подмосковного угольного бассейна. Проведён анализ залежей полезных ископаемых с демонстрацией конкретных значений относительно мощностей месторождений. Приведены современные сферы применения добытого минерального сырья. Результаты анализа представлены выводом о целесообразности возобновления геологической разведки и добычи на территории бассейна.

Ключевые слова: Подмосковный угольный бассейн, перспективы, полезные ископаемые, сферы применения, целесообразность, возобновление добычи.

Подмосковный угольный бассейн представляет собой огромную территорию, в силу своих геологических особенностей, богатую полезными ископаемыми осадочного происхождения неглубокого залегания, расположенную в центре страны, в зоне прямой досягаемости ряда крупных промышленных комплексов, прямо заинтересованных в данном минеральном сырье.

Ранее бассейн рассматривался в основном как источник бурого угля для энергетической, химической и некоторых других видов промышленностей центрального региона. Из остальных видов полезных ископаемых, коими богата территория бассейна, в тот период добывалась лишь малая часть по сравнению с угледобычей. Сейчас, в связи с переходом на рыночную экономику, и как следствие низкой конкурентной способностью высокозольного подмосковного угля по сравнению с продукцией Кузнецкого и Донецкого бассейнов, добыча его практически прекратилась, да и в целом горнодобывающий комплекс Мосбасса пришёл в упадок. Но при современных темпах прогресса и развития технологий, а также осознание общественностью исчерпаемости ныне крайне популярных нефтегазовых ресурсов, многие ископаемые Мосбасса становятся востребованы, что в ближайшей перспективе позволяет говорить о расконсервации бассейна, как для геологоразведки, так и для последующего возобновления добычи.

Прежде чем говорить о конкретных полезных ископаемых, следует рассмотреть общее стратиграфическое строение пород бассейна. Строение Мосбасса в геологическом отношении выше кристаллического фундамента представляется собой комбинацию осадочных пород протерозойского, кембрийского, ордовикского, девонского, карбонского, юрского, мелового, неогенского и четвертичного периодов мощностью от 50 до 5000 м.

Девонский горизонт с мощностью в пределах 600-1000 м на территории бассейна повсеместно развит. Верхний девон (Дз) представлен толщами известняков и доломитов достаточно высокого качества, находящих широкое применение в строительстве. Наибольше их запасы находятся в пределах южных районов бассейна, где и добываются карьерным способом. В этом же, южном, крыле, на линии городов Болохово - Новомосковск - Скопин - Шацк, среди девонских отложений на глубине 120-150 м находятся крупные месторождения гипса.[1]

Отложения каменноугольного периода так же повсеместно распространены. На подавляющем большинстве площадей южного крыла Мос-басса они залегают непосредственно на поверхностях девона. И сверху перекрываются трансгрессивно залегающими юрскими, меловыми и четвертичными отложениями (М^). Выходы пород этого периода на поверхность наблюдаются в основном вдоль южной и западной окраин бассейна, где глубина кровли угольных пластов составляется 5-10 м. Вглубь бассейна - на север и северо-восток она возрастает до 100 и более метров. Мощность данных отложений составляет 230-360 м. Также в пределах бассейна встречаются отложения нижнего и среднего карбона.

Самым нижним элементом пород этого комплекса, отложения которого так же широко распространены, является малевский горизонт (С1т1). Мощность данного горизонта, в основном состоящего из известняков и глин, доходи до 15 м.

Выше расположены известняки упинского горизонта (С1ир). Их мощность достигает 25 м. Особенностью этих известняков является то, что в нижней их части обычно содержатся прослои и линзы глин. Данный горизонт сильно развит в южном крыле бассейна. Комбинация мощных известняков и доломитов девона с известняками малевско-муравьинского и упинского горизонтов в некотором роде представляет собой жесткий фундамент для вышележащих отложений, представленных в основном песками и глинами с редким чередованием с пластами известняка. Рельеф этого фундамента крайне неровен: его колебания достигают 60-70 м. В большинстве случаев в основании угленосной толщи залегают мелкозернисные пески, которые заполняют неровности в подстилающем известняковом фундаменте. Выше них лежит главный углисто-глинистый комплекс, в чей состав входит основной пласт угля, над которым ясно выделяется зона хорошо развитых надугольных песков. Эти два компонента составляют собой Бобриковский горизонт (С1ьь), Над песками залегает второй, верхний углисто-глинистый комплекс, относящийся к тульскому горизонту (С111). В сумме общая мощность угленосных отложений достигает диапазона 4-5 -40 м.

Нижнекаменноугольные отложения заканчиваются глинами и известняками серпуховской свиты, которые получили распространение к северу от Тулы в Серпуховском, Тарусском, Дубенском, Калужском, Юх-

новском и некоторых других районах. И представлены соответственно следующими горизонтами: Алексинским (С^1), - мощность 10-15 м, Миха-ловским (С^1) и Венёвским (С^11) - с мощностью обоих 5-10 м, Тарусским (С^г) мощностью 9 м, представленными трещиноватыми известняками с небольшими прослоями глин и песков; Стешевским (С^), мощностью 10 м и имеющим с своём составе глины с линзами известняков и Протвинским (С1рг) с мощностью 6-9 м и состоящим из трещиноватых известняков.

СИСТЕМА ОТДЕЛ ЯРУС ГОРИЗОНТ ГЕОЛОГИ- ЧЕСКИЙ ИНДЕКС ГЕОЛО- ГИЧЕ- СКИЙ РАЗРЕЗ СРЕДНЯЯ МОЩНОСТЬ, М ПОРОДА ВОДОНОСНЫЕ ГОРИЗОНТЫ

ГОРИЗОНТ т, м Н, м К, м/сут 3* м /час

Чет вер тич ная 0 5 Суглинки, глины

Юрская, меловая ІМ я 10-15 Глины, пески МЕЗОЗОЙ- СКИЙ 10-15 10-20 1,5-2,5 1,5

Каменноугольная Сред- ний москов- ский Верей- ский С2 vr 10-12 Глины с линзами песков

Нижний На- мюр- Протвин ский Сі рг 6-9 Т рещиноватые известняки ПРОТВИН- СКИЙ 6-9 15 8 2,5

Стешев- ский Сі БІ 10 Глины с линзами известняков

Тарус- ский С1 іг ш 9 Т рещиноватые известняки с прослоями песков и глин ОКСКИЙ 5-15 10-20 2-15 3

Венев- ский С1 vn ш 5-10

Визейский Михай- ловский С1 тИ ж 5-10

Алекс- инский Сі аі ш 10-15

Туль- ский Сі і ш Глины, пески, линзы угля и пласты известняков ВЕРХНЕ- ТУЛЬС- КИЙ 5-10 20-40 2 1,5

'‘я ш 20-30 І 1 Ї2 с І5І I Н 5-10 20-40 2 1,5

Бобри- ковский Сі ьь 20-25 Глины, пески, угольные пласты БОБРИ- КОВС- КИЙ 4-6 25-40 2 1,5

Турнейский Упин- ский С1 ир ш 20-25 Известняки с прослоями глин УПИН- СКИЙ 20-25 30-50 3-10 3

Малёвский Сі ті /чГ* /чГ" /чГ 4-6 Глины

Заволж ский С1 zw 1^' .0 40 Известняки доломитизи-рованные и загипсованные ЗАВОЛЖ- СКИЙ 40 90 15 7

Характерный геологический разрез Мосбасса

В различных местах Мосбасса встречаются отложения юрского и мелового периодов (Мг), в основном представленные пестроцветными кварцевыми песками, железистыми песчаниками, песчаными глинами, иногда фосфоритами и в меньшей мере - мелом и опоками.. Мощность этих отложений может достигать 30 м и характерной их особенностью является то, что сопутствующие им мелкозернистые глинистые пески обладают свойствами плывуна. Самыми поверхностными песчано-глинистыми отложениями являются четвертичные ^). Именно этими осадочными породами заканчивается геологический разрез коренных пород Подмосковного бассейна [1]. Характерный геологический разрез Мосбасса представлен на рисунке:

Не смотря на крайне активную добычу в прошлом, основным добываемым компонентом остаётся бурый уголь [2]. Подмосковный уголь являются гумусовым бурым углём, образовавшимся из торфа в восстановительных условиях. Так же на территории бассейна иногда встречаются небольшие и невыдержанные по площади сапропелевые угли (богхеды), которые обычно добывают вместе с гумусовыми. В рабочих пластах многозольные угли встречаются в виде отдельных пачек различной мощности, незакономерно чередующихся с менее зольными. Если же содержание многозольных углей преобладает, то весь пласт относят к некондиционным забалансовым. Характернейшей особенностью углей Мосбасса является их повышенная зольность, в связи с чем их общего их сонма выделяют малозольные (до 35 %), зольные (35-40 %) и многозольные (45-50 %). По запасам угля можно сказать, что основная часть балансовых запасов угля по категориям А+В+С1 сосредоточена в Тульской области - 1525,7 млн т (40,9 % от запасов бассейна) и Калужской области - 1225,9 млн (32,8 %). Остальные запасы находятся в Рязанской - 427 млн т (11,4 %), Смоленской - 392,8 млн т (10,5 %) и Тверской 161,5 млн т (4,4 %) [2].

Рассмотрим другие распространённые и перспективные полезные ископаемые Подмосковного угольного бассейна.

Толща галогенных осадков, представленная пластами каменной соли мощностью 35-50 м, приурочена к основанию сульфатнокарбонатного комплекса живетского яруса среднего девона. Эта толща вскрыта глубокими скважинами, пробуренными в районе городов Вязьмы, Нелидово, Серпухова, Зарайска, Тулы, Новомосковска. Пласт каменной соли (на 93-95 % галит) спокойно залегает на глубине 730-988 м и характеризуется относительно выдержанной мощностью и качеством сырья. Прогнозные ресурсы каменной соли на территории Мосбасса оцениваются 657 млрд.т. В 1958-60 гг. разведано Новомосковское месторождение каменной соли с запасами 633 млн т. На базе их с 1961 г ОАО «Азот» успешно производит добычу соли методом подземного выщелачивания. Технологический рассол с концентрацией 305-315 г/л по №С1 используется для производства каустической соды и жидкого хлора электролитическим методом.

Рис. 1. Кристалл каменной соли

Рис. 2. Кристалл гипса

Промышленные залежи гипса в Подмосковным угольном бассейне приурочены к лагунно-карбонатно-гипсовым отложениям озерской толщи верхнего девона. Мощность гипсоносной толщи 8-49 м (в основном 15-25 м); залегает она на глубинах от 32 до 300 м, постепенно погружаясь к центральным частям Московской синеклизы. В настоящее время разрабатывается только Новомосковское месторождение с балансовыми запасами 858,7 млн.т. Мощность пласта гипса достигает 12-14 м. Содержание чистого гипса в пласте колеблется от 56,6 до 98,5 %, в большинстве слоёв его содержится от 82 до 92 % или, усреднено 88,8%. По химическому составу сырьё удовлетворяет требованиям к гипсовому камню третьего и второго сортов и пригодно для производства алебастра, гипсокартоновых перегородок, плит и сухой штукатурки.

По понятным причинам в геологическом строении Мосбасса среди сопутствующих углю ископаемых особое место занимают значительно распространённые карбонатные породы. Они обладают высоким качеством и характеризуются благоприятными условиями отработки, значительной мощностью, слабой обводнённостью и относительно небольшой мощностью вскрышных пород. На территории бассейна разведано более 150 месторождений карбонатных пород. Суммарные балансовые запасы их превысили 1 млрд м3. Так как качество известняков крайне высокое они нашил достаточно широкое применение в нескольких областях народного хозяйства. В первую очередь, благодаря высоким физико-механическим свойствам и морозостойкости они используются в строительстве в качестве сырья для производства щебня и бетона, а так же для проведения дорожно-строительных работ. Высокое содержание СаС03 в составе известняков позволило использовать их в химической промышленности как сырьё для производства строительной извести, технологических продуктов, применяемых в сахарной промышленности, дл производства карбида кальция, а, как следствие ацетилена, винилхлорида, поливинихлоридных смол, метанола и целого ряда других востребованных органических продуктов, а так же белой сажи. Значительное время известняки используются для производства металлургических флюсов. Природные декоративные свойства известняков позволили применять их для производства облицовочной плитки и строительных блоков (самым ярким применением подмосковных известняков в этой области является московский метрополитен и библиотека им. В.И. Ленина). Установлены блочные, пригодные для распиловки серые, палевые, темно-палевые, желто-серые, пятнистые, темносерые до черных разности известняков, аналогичные по фактуре известнякам месторождений Урала, Кавказа и Эстонии.

Территория Мосбасса по своему геологическому составу является высокоперспективной для выявления месторождений разнотипных по технологическим свойствам глин и суглинков, используемых в разнообразнейших отраслях народного хозяйства. Практически повсеместно разведаны и успешно эксплуатируются месторождения легкоплавких глин (суглинков), используемых в кирпичном производстве. Светложгущиеся глины центральной части способствуют значительному улучшению фактуры глиняного кирпича. Тугоплавкие глины ряда месторождений пригодны для производства канализационных труб, междуэтажных перекрытий, кислотоупорных технических изделий, облицовочных и метлахских плиток. Суммарные балансовые запасы керамзитовых глин категорий А,В и С1 на территории Мосбасса в общей сложности превышают 50 млн м . Кроме того, имеются реальные геологические перспективы выявления новых крупных месторождений.

Рис. 3. Кристалл целестина

Залежи целестиновых руд приурочены к стронценсной провинции, располагающейся на юго-востоке Тульской области и продолжающейся на территории Рязанской области общей площадью 21 тыс.км . Целестиновое оруднение локализуется в карбонатных породах озерской толщи нижнего карбона, образуя в разрезе несколько горизонтов с рядом разобщённых линзообразных тел мощностью от 0,5 до 5 м с содержанием целестина от 5 до 20 % и выше. На ряде участков руды залегают на небольших глубинах, доступных для отработки открытым и штольневым способами. В пределах провинции выявлено около 30 рудопоявлений с общими подгоризонтными ресурсами (Р1+Р2) млн т руды, в том числе по восьми перспективным участкам - 60 млн т. С содержанием целестина ль 18,5 до 34%. Целестин -основной промышленный источник стронция, который применятся в пиротехнике, ядерной энергетике, керамическом и стекольном производстве, резиновой и металлургической промышленностях, фармацевтике, производстве лаков, при рафинировании свекловичного сахара, при изготовлении трассирующих пуль. Кристаллы, сростки, друзы целестина представляют преимущественно высокую коллекционную ценность и редко подвергаются огранке. Технико-экономический анализ позволяет сделать вывод о том, что руды Табольского месторождения на современной стадии изученности конкурентноспособны основным месторождениям Средней Азии, уступая им лишь по содержанию стронция. Месторождение имеет достаточные для длительной отработки запасы, благоприятное географическое положение, возможность комплексного использования хвостов обогащения и вскрышных пород [3].

Исходя из приведенных выше данных можно сделать практически однозначный вывод о том, что Подмосковный угольный бассейн является достаточно перспективным регионом горных разработок и его расконсервация позволит удешевить и расширить многие ныне перспективные промышленные отрасли.

Список литературы

1. Геологический справочник [Электронный ресурс].ЦКЬ: http://my-geology.ru/istoriya-geologicheskogo-izucheniya/ (дата обращения: 9.01.2014).

2. Гвоздева Н.П., Яблоков В.С. Атлас углей Подмосковного угольного бассейна. Тула, 1982.190 с.

3. Подмосковный угольный бассейн / под общей редакцией В. А. Потапенко. Тула: Грив и Ко», 2000. 276 с.

Логачёва Валентина Михайловна, д-р техн. наук, проф., vlogache-va a dialox. nirhtu. ru, Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева,

Мишанова Валерия Александровна, аспирант, ассистент, vamishano-vaadialog. nirhtu. ru, Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева

The existing current prospects for further development Podmos - Kovno coalfield . The analysis of mineral deposits with demonstration of the specific values of the relative capacity of the field . Give us - modern scope of raw minerals . The results of analysis of the findings on the feasibility of resuming exploration and production in the basin .

Key words: Moscow coal basin , prospects, mineral resources , scope, appropriateness , the resumption of production.

ANALYSIS OF MODERN PERSPECTIVES MINERAL EXTRACTION TERRITORY.

MOSCOW COAL BASIN

V.M. Logacheva, V.A. Mishanova

Logacheva Valentina Michailovna, doctor of technical science, professor, vloga-chevaadialog.nirhtu.ru, Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University,

Mishanova Valeria Alexandrovna aspirant, vamishanova@dialog.nirhtu.ru, Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University