Липовецкое угольное месторождение

Общие сведения. Месторождение находится в северо-восточной части Суйфунского бассейна на территории Октябрьского и Михайловского районов.

Границами месторождения являются на севере, северо-востоке и востоке выходы угольных пластов на поверхность, на западе — дизъюнктивное нарушение, а на юге — условная линия по широте ст. Голенки, В этих границах площадь месторождения составляет около 200 км2.

В пределах месторождения и его окрестностей расположены железнодорожные станции Липовцы и Голенки, а также ряд населенных пунктов. Ближайшим крупным промышленным центром является г. Уссурийск, расположенный в 40 км от месторождения и связанный с ним шоссейной и железной дорогами.

На месторождении детально разведаны и подсчитаны запасы углей на поле шахты 4, участках Восточном-2, Южном-3 и Липовецком-6. Участки Восточный-2 и Южный-2 освещены предварительной разведкой; на участке Голенковском проведены поисково-разведочные работы. Остались невыясненными угленосность и условия залегания в пределах южной и северо-восточной окраин месторождения.

Стратиграфия. Месторождение сложено отложениями мелового, неогенового и четвертичного возраста. Сучанская серия (нижний мел) подразделяется на нижнюю угленосную, непродуктивную и верхнюю угленосную свиты.

Нижняя угленосная свита (255 м) выходит на дневную поверхность в северо-западной части месторождения, залегает на размытой поверхности палеозойских гранитов (рис. 104а, 104б). Она представлена переслаиванием светлых аркозовых песчаников различной крупности зерен с подчиненным содержанием алевролитов, аргиллитов и прослоев угля мощностью 0,1—0,2 м.

Непродуктивная свита (290 м) залегает согласно на нижней угленосной и сложена крупнозернистыми светлыми аркозовыми песчаниками, содержащими линзы и прослоечки гумусового угля и рабдописсита мощностью до 0,05 м. Для свиты характерно наличие многочисленных прослоев мелкогалечных конгломератов.

Верхняя угленосная свита (155 м) залегает согласно на непродуктивной и представлена переслаиванием аркозовых песчаников разной крупности зерна, алевролитов и аргиллитов с пластами и пропластками каменного угля. Пласты угля и вмещающие их породы характеризуются непостоянством на площади месторождения. Свита прорвана пластовыми интрузиями андезитов, которые выжигают угольные пласты и ассимилируют боковые породы на значительных площадях.

Здесь выделяется туфогенная свита (верхний мел), являющаяся аналогом коркинской серии Суданского бассейна. На Липовецком месторождении она подразделяется на три подсвиты (снизу вверх): туфогенную (300—450 м) с семью пропластками гумусового и рабдописсито-гумусового угля простого строения мощностью от 0,05 до 0,5 м; надверхнюю угленосную (100 м), сложенную аркозовыми светлыми песчаниками с шестью пропластками угля мощностью 0,1—0,4 м, и одним пластом угля мощностью 1 м (скв. 305); подсвиту вулканических туфов (275 м).

Неогеновые отложения (до 180 м) имеют очень широкое распространение, особенно в южной и восточной частях месторождения; они несогласно перекрывают меловые образования. Они представлены галечниками, неплотными песчаниками, алевролитами и аргиллитами с пластами бурого угля мощностью до 1,7 м.

На склонах и водоразделах развиты четвертичные суглинки, глины и реже пески, в долинах рек — галечники и пески. Мощность покрова колеблется от 2 до 50 м.

Тектоника. Месторождение приурочено к северному полого падающему крылу Суйфунского синклинория. Углы падения пород изменяются от нескольких градусов до 20—25, реже до 45—65°, В северо-западной части месторождения установлен сброс с амплитудой около 200 м, по которому меловые отложения контактируют с гродековскими гранитоидами, чем и определяется северо-западная граница месторождения. В западной части поля шахты 4 установлен сброс с амплитудой 135—140 м, являющийся западной границей шахтного поля. Сброс имеет почти меридиональное простирание и падение сбрасывателя на восток под крутым углом; он прослеживается по простиранию более чем на 13 км, проявляясь и на участке Липовецком-6; амплитуда его предположительно 300 м и более. В северо-восточной части месторождения верхняя угленосная свита по разрыву опущена на значительную глубину, а выходы угольных пластов смещены в плане на расстояние 3,5—4,0 км к северо-западу. Амплитуда этого сброса в направлении с севера на юг уменьшается от 135 до 80 м на участке Южном-3.

Эксплуатационными работами на шахтном поле 4 установлено много мелких разрывов различного направления с амплитудами от нескольких дециметров до нескольких метров, которые сильно усложняют отработку угольных пластов и приводят к значительным потерям запасов.

Вулканизм. Магматические породы в районе месторождения представлены гранитами, порфиритами и андезитами. Граниты являются фундаментом; они выходят на поверхность в северной, северо-западной и западной частях месторождения. Покровы порфиритов мощностью до 250 м известны в северо-западной и северной частях месторождения. Широко распространены также пластовые интрузии андезитов; последние залегают в основном под пластом Рабочим. Их мощность изменяется от 25 до 130 м, а протяженность по площади достигает 4 км. Часто такие интрузии ассимилируют угольные пласты. На участке Липовецком-6 андезиты обнаружены в форме крупного цилиндрического, вертикально падающего некка диаметром 700 м, представляющего собой жерло вулкана или подводящий канал (см. рис. 104).

Угленосность в той или иной степени проявляется во всех свитах меловой толщи, кроме подсвиты вулканических туфов, но пласты углей рабочей мощности наблюдаются только в верхней угленосной свите нижнего мела. Ей подчинены три пласта каменного угля: Верхний, Средний и Рабочий, из которых промышленное значение имеют два последних (рис. 105).

Пласт Верхний на большей части площади месторождения отсутствует (участки Восточный-2, Южный-3, Голенковский) или не имеет промышленного значения (участки Восточный и Южный-2). Лишь в северной части поля шахты 4, а также в юго-восточной и северо-западной частях участках Липовецкого-5 этот пласт является кондиционным как по зольности, так и по мощности, иногда достигающей 2,6—3,4 м. Пласт Верхний залегает на расстоянии 3—40 м от кровли верхней угленосной свиты. Кровля и почва пласта представлены в большинстве случаев мелкозернистыми песчаниками, Пласт Верхний сложен преимущественно гумусовым углем с прослоями рабдописсито-гумусового угля и чистого рабдописсита. Строение пласта сложное и невыдержанное. Пласт относится к весьма неустойчивым; на коротком расстоянии он изменяется как по мощности, так и по составу углей.

Пласт Средний залегает в 2—25 м от вышележащего пласта Верхнего. Он распространен почти повсеместно в пределах месторождения и отсутствует только в северо-западной, северной и южной частях участка Голенковского в результате выжигания и ассимиляции угля андезитами. Основное промышленное значение пласт Средний имеет на участке Липовецком-6.

Данные табл. 142 характеризуют изменения мощности и строения пласта Среднего на различных участках Липовецкого месторождения.

Общее количество угольных пачек и прослоев мощностью от 0,05 до 2,8 м в пласте Среднем колеблется от 1 до 15, а сумма всех угольных и породных слоев достигает местами 25—30. Как правило, мощность породных прослоев больше мощности угольных пачек; местами пласт Средний расщепляется на несколько отдельных пластов. На участке Липовецком-6 он расщепляется на шесть самостоятельных пластов (сверху вниз): Средний Iа (0,8 м), Средний I (0,2—3,9 м), Средний II (0,5—10,3 м), Средний IlI (0,7—1,0 м), Средний IV (0,4— 2,8 м), Средний V (0,6—0,8 м). Из них к основным рабочим пластам относятся Средний II и Средний I.

Суммарный пласт Средний на участке Липовецком-6 считается относительно устойчивым. На других участках он имеет более сложное и непостоянное строение. Пласт сложен в основном гумусовым и рабдописсито-гумусовым типами угля, причем на отдельных участках преобладает рабдописсит, мощность отдельных пачек которого достигает 2,8 м.

Пласт Рабочий, являющийся основным промышленным пластом, отстоит от пласта Среднего на 2—40 м. Он имеет сложное строение, не выдержанное по площади и разрезу. Мощность пласта и угольных пачек изменяется на коротком расстоянии. Данные изменения мощности пласта Рабочего на отдельных участках Липовецкого месторождения приведены в табл. 143.

Общее количество пачек угля и породных прослоев достигает 34, в том числе прослоев угля 19. На отдельных участках пласт расщепляется на шесть самостоятельных пластов, удаленных друг от друга на 1,1—1,9 м; из них три пласта (Рабочий I, II, III) сохраняют рабочую мощность. Так, на участке Южном-3 мощность пласта Рабочего II колеблется от 0,7 до 3,3 м, а Рабочего III — от 0,7 до 5,3 м. В западной части участка Восточного пласт Рабочий расщепляется на две пачки: верхнюю (0,7—0,8 м) и нижнюю (1,5—2,0 м).

На участках Южном-3, Восточном-2, в поле шахты 4, в северной части участка Голенковского и в восточной части участка Липовецкого-6 пласт сохраняет повсеместно рабочую мощность. Он сложен в основном рабдописситом, содержание которого достигает 80% на участке Южном-3 и 50% на участках Восточном-2, Восточном и Южном-2.

Коэффициент угленосности верхней угленосной свиты максимального значения 0,1% достигает в северной и западной частях месторождения. В южной и восточной частях он составляет 0,01—0,02%.

Характеристика качества углей. Липовецкие угли по своим свойствам занимают особое положение среди каменных углей Дальнего Востока. Они состоят на 49—80% из рабдописситов. По качественным показателям их следует относить к каменным углям марки Г (по ГОСТ 9478—60 они относятся к марке Д). Своеобразный характер углей привлекал внимание многих исследователей.

Наиболее полному качественному изучению подверглись основные промышленные пласты угля — Рабочий и Средний. Пласт Верхний охарактеризован небольшим количеством проб. Характеристика качества углей отдельных пластов Липовецкого месторождения приведена в табл. 144.

Состав золы рабдописситов следующий (%): SiO2 64,8—66,7; Al2O3 28,9—29,9; Fe2O3 18,3—26,8; CaO 0,6—0,9; MgO 0,8—1,0; SO3 0,4—0,6.

Содержание влаги в рабочем топливе 4—4,5%.

Угли пластов Среднего и Рабочего обладают спекающей способностью. Коксовый королек спекшийся, сплавленный, реже слипшийся и порошкообразный. Толщина пластического слоя составляет 6—14 мм.

Результаты лабораторного полукоксования липовецких углей приведены в табл. 145.

Из табл. 145 видно, что рабдописситовые и рабдописсито-гумусовые угли Липовецкого месторождения могут быть использованы как сырье для химической промышленности.

Смола содержит Cг 81,8%, водорода Hг 9,9%, теплота сгорания ее составляет 9309 ккал/кг.

В табл. 146 приводится состав первичной смолы разновидностей угля Липовецкого месторождения. Результаты фракционной разгонки первичной смолы по методу Энглера приведены в табл. 146.

Из табл. 146 видно, что липовецкие угли обладают высоким содержанием фенолов (от 29,8 до 36,3%) и нейтральных масел (от 30,1 до 42,7%). Выход фенолов на 1 т рабдописситового угля при полукоксовании достигает 77 кг, а нейтральных масел — 97 кг. При фракционной разгонке начало кипения смолы происходило при температуре 72—76° С, а разложения при 250° С (табл. 147).

В 1941—1945 гг. проводилось полупромышленное полукоксование на установке производительностью 20 т в сутки. Выход продуктов составлял: смолы 15%, воды 10%, полукокса 67%, газа 7,5%, парового бензина 0,5%. Содержание фенолов в первичной смоле достигало 30%. Результаты фракционной разгонки смолы следующие: до +230° С 15,5% (бензиновая и керосиновая фракции), +230—350° С 39,5% (соляровая фракция, факельное топливо), свыше 350° С (пек) 31,4%, потери 13,6%. Выход товарных продуктов при очистке светлых фракций составлял: бензина 1,7%; лигроина 5,2%; керосина 4,9%, моторного топлива 11,8%.

Полукокс характеризуется Aс от 40 до 50%, Sобс 0,10%, Vг 6,9%, Cг 8,9%, Hг 3,5%, Nг 1,3%, Oг 6,3%. Теплота сгорания равна 8100 ккал/кг.

Угли Липовецкого месторождения можно использовать как сырье для газификации. В табл. 148 приводится состав газа углей Липовецкого месторождения по данным ВНИГИ.

Н.М. Караваев и Э.М. Рыбалко, исследовавшие рабдописситы месторождения, установили, что материнским веществом были смолы тамполового и резинолового состава. Смоляные тела, состоящие в основном из фенольных производных и гидроароматических соединений, в процессе метаморфизма утратили свойства природных ископаемых смол — способность растворяться и плавиться. Они переходят в пластическое состояние при температуре 350—400° С с одновременным разложением и образованием полукокса (42,0%), смолы (41,2%),. воды (5,0%), газа и потерь (10,8%). По Н.М. Караваеву и по Э.М. Рыбалко, состав смоляных тел следующий: асфальтенов 17%, оснований 0,2%), карбоновых кислот 0,8%, фенолов 37,5%, нейтрального масла 54,8%. Смоляные тельца являются ценным продуктом для химической промышленности, но не могут служить сырьем для производства лаков.

В настоящее время угли используются как энергетическое топливо.

Гидрогеологические условия. Подземные воды месторождения приурочены к четвертичным, неогеновым и меловым осадочным отложениям, а также к магматическим породам.

Воды четвертичных отложений связаны с линзами песков и галечников. Они образуют временный водоносный горизонт, существующий лишь в периоды года с обильными атмосферными осадками. Удельный дебит составляет 0,32—0,66 л/сек. Коэффициент фильтрации колеблется от 2,821 до 8,035 м/сутки. Вода прозрачная, умеренно минерализованная, без признаков загрязнения. Сухой остаток 258—319 мг/л, жесткость 5,3—12,4 немецких градуса. Концентрация водородных ионов pH 6,7—7,0 (реакция нейтральная и кислая).

Воды неогеновых отложений залегают в галечниках, песчаниках и в пластах бурого угля; водоупором являются аргиллиты и уплотненные глины. Вследствие различных глубин залегания водовмещающих пород, их непостоянной мощности и неравномерной трещиноватости обводненность неравномерная; удельные дебиты составляют 0,2—0,8 л/сек. Вода слабо минерализована, без признаков загрязнения. Сухой остаток 100—200 мг/л. Общая жесткость 3—4 немецких градуса. Сумма анионов обычно не превышает 1—2 мг/экв.

Воды меловых отложений. Вследствие сильной трещиноватости пород и отсутствия выдержанных мощных водоупорных горизонтов вся меловая толща рассматривается как единый водоносный горизонт трещинно-пластовых вод с напорной поверхностью. Степень водообильности и водопроницаемости пород меловой толщи неравномерная и характеризуется удельными дебитами 0,06—2,72 л/сек. Коэффициент фильтрации колеблется от 0,005 до 0,67 м/сутки. Средний коэффициент фильтрации всей меловой толщи месторождения равен 0,24 м/сутки. Воды умеренно минерализованы, без признаков загрязнения. Сухой остаток 119—625 мг/л. Общая жесткость колеблется от 2,3 до 9,9 немецких градуса. Концентрация водородных ионов pH 7,0—8,0 (реакция нейтральная и щелочная).

Воды изверженных пород. Обводненность андезитов и порфиритов незначительная. Удельные дебиты составляют 0,01 — 0,24 л/сек, средний коэффициент фильтрации равен 0,005 м/сутки. Обводненность гранитов неравномерная и характеризуется удельными дебитами 0,01—0,67 л/сек. Воды трещинного типа с напорной поверхностью. Вода прозрачная, умеренно минерализованная, без признаков загрязнения. Сухой остаток 160—290 м/л. Общая жесткость 9,0—9,2 немецких градуса. Концентрация водородных ионов pH 7,2—7,4 (реакция щелочная). Температура воды 7,2—8,4° С.

Горнотехнические условия эксплуатации. На Липовецком месторождении шахтой 4 разрабатывается пласт Рабочий системой лава — подэтаж. Однако из-за сложности управления кровлей, состоящей из массивного песчаника, трудно поддающегося посадке, и наличия ложной кровли (алевролит мощностью 0,4—1,0 м), легко отслаивающейся от основной кровли, происходят довольно часто завалы лав.

Сложное строение и непостоянная мощность пласта усложняют выемку угля в лавах и вынуждают в отдельных случаях к послойной выемке. При отработке пласта неизбежно происходит загрязнение угля за счет породных прослоев, что вызывает необходимость породоотборки. Шахта 4 относится по газоносности к 1-й категории; проходка выработок силикозоопасна. Водообильность шахты незначительная. За 1940—1957 гг. приток подземных вод в горные выработки шахты 4 в среднем составлял 300 м3/час. Случаев подземных пожаров на шахте не было.

Запасы углей. По общесоюзному подсчету 1956 г. общие запасы углей Липовецкого месторождения составляли 706 млн. т, из них действительных 319 млн. т, вероятных 87 млн. т и возможных 300 млн т.

Учтенные по состоянию на 1/1 1967 г. запасы углей Липовецкого месторождения приведены в табл. 149.

Промышленные перспективы месторождения не ясны. Большой интерес представляет участок Голенковский, на котором следует провести более детальные геологические исследования. В связи с отработкой запасов в горном отводе шахты 4 намечено расширить ее границы за счет участка Липовецкого-6. Участки Восточный-2 и Южный-2 признаны непригодными для промышленного освоения, вследствие малого количества балансовых запасов.