Черемховское месторождение

Черемховское месторождение расположено в 130 км к северо-западу от г. Иркутска. В центре месторождения находится районный центр г. Черемхово. Общая площадь месторождения около 380 км2 (рис. 103).

В 4 км восточнее месторождения протекает р. Ангара, которая используется для транспортировки угля и других грузов. В орографическом отношении Черемховское месторождение представляет плоский водораздел рек Ноты и Белой, изрезанный боковыми притоками и падями, расчленяющими поверхность месторождения на ряд возвышенностей, которые служат естественными границами отдельных угленосных участков. Абсолютные отметки рельефа колеблются от 390 м в долинах до 632,7 м на вершинах водоразделов.

Месторождение разведано сетью скважин 250х250 м и более густой в естественных границах. По неполным данным, общий объем разведочных работ на месторождении составил 5600 скважин механического бурения (171 200 пог. м), 2650 скважин ручного бурения (57 300 пог. м), 227 шурфов (3300 пог. м) и две штольни (245 пог. м).

Добыча угля на Черемховской месторождении была начата в 1896 г. В дореволюционный период уровень годовой добычи достигал 500 тыс. т, а в 1957—1960 гг. около 15—16 млн т. За период эксплуатации месторождения с 1899 по 1960 г. всего добыто около 215 млн. т, угля, в том числе за последнее десятилетие 131 млн т. В настоящее время Черемховское месторождение — крупнейший угледобывающий центр в Восточной Сибири; оно эксплуатируется шестью шахтами и шестью разрезами. Производственная мощность отдельных шахт составляет 400— 1425 тыс. т, а карьеров 600—3300 тыс. т в год. Потребителями черемховских углей являются предприятия Иркутской и соседних областей РСФСР, железнодорожный транспорт, тепловые электростанции и т. д. На месторождении действуют две углеобогатительные фабрики.

В геологическом отношении Черемховское месторождение приурочено к эрозионно-тектонической впадине. Юрские отложения залегают на размытой поверхности нижнего кембрия в юго-западной части и верхнего кембрия — в северо-восточной. Мощность угленосной толщи не превышает 100 м.

Черемховская свита залегает на брекчиях с каолиновым цементом (мощность 0—40 м) и на каолиновых и монтмориллонитовых глинах (мощность 18—25 м) так называемого трошковского горизонта. Эта свита состоит из песчаников (70%), преимущественно среднезернистых, кварцевого полимиктового аркозового состава с глинистым, карбонатным и каолиновым цементом, алевролитов (8,7%), аргиллитов (3,2%), углистоглинистых сланцев (3,2%), глин (6,2%) и углей (8,7%). Мощность свиты изменяется от 5—10 до 80 м.

В разрезе свиты выделяются три угленосных горизонта: нижний (бажирский), средний (владимирский) и верхний (головинский), разделенные безугольными алевролитами и песчаниками.

Бажирский горизонт имеет ограниченное распространение и наблюдается лишь на Катомском участке и в северной части месторождения. Мощность его от 6 до 30 м; он вмещает 1—3 пласта угля. Над ним залегает безугольный горизонт мощностью 6—15 м.

Владимирский горизонт служит основным промышленным горизонтом месторождения. Он распространен повсеместно; мощность его от 6—20 м в центре месторождения до 30—40 м на Катомском участке. Средний горизонт содержит «Малый» и «Главный» пласты угля, из которых последний является основным рабочим пластом месторождения.

Головинский горизонт отделен от владимирского песчаниками и алевролитами мощностью до 30 м. Головинский горизонт сохранился лишь на вершинах водоразделов по периферии месторождения. В нем содержится до 3—5 пластов (линз угля) обычно нерабочей мощности. Кровля и почва угольных пластов — алевролиты и аргиллиты. Мощность горизонта от 8—12 до 20 м. Горизонт перекрывается серовато-желтыми среднезернистыми песчаниками, мощность которых на отдельных участках достигает 30 м.

Четвертичные образования на месторождении представлены в основном элювиально-делювиальными суглинками мощностью от 1—3 до 8—12 м.

Угленосные отложения и пласты угля залегают пологоволнисто (углы падения не больше 2—8°). Относительные превышения гипсометрических отметок пластов достигают 30 м. К пониженным участкам приурочена максимальная угленосность месторождения (рис. 104). Разрывные нарушения типа сбросов развиты довольно широко, но имеют малые амплитуды (1—3 м); происхождение их в основном атектоническое — они связаны с прогибами угленосных пород в карстах; часты внутриформационные размывы угленосных пород.

По строению и мощности рабочие пласты угля невыдержанные. Центральная часть месторождения характеризуется наиболее высокой угленосностью, постепенно снижающейся к периферии.

Пласт «Главный» распространен повсеместно. Строение его сложное. Количество угольных пачек в нем обычно 8—12 и в отдельных случаях 20—22. При этом угольные пачки довольно четко группируются в три пласта: верхний — «Рабочий», средний — «Подкалочный» и нижний — «Зумпфовый». Наиболее компактное строение и большая мощность «Главного» пласта наблюдаются на полях шахт им. С.М. Кирова и «Объединенной», в Храмцовских разрезах, на резервном поле Артем Ш-А. При общей мощности пласта в среднем 6—8,8 м, средняя мощность угля в нем составляет 4,5—7,6 м, достигая 9,5—11,3 м. Породные прослои в пласте представлены глинами, аргиллитами, алевролитами, глинисто-углистыми сланцами и «плитой» (кремнисто-углистая порода). Мощность их от 0,05—2 м в центре месторождения и возрастает к периферии. Вследствие этого пачки пласта приобретают значение самостоятельных пластов. Так, например, на резервных полях Ветошева, Северо-Западном, Артем Ш-В четко выделяются как самостоятельные пласты верхняя и нижняя части пласта «Главного», разделенные междупластиями мощностью 1—12 м. Мощность отдельных частей пласта составляет здесь 1,5—2,2 м. Мощности пластов и их строение по полям п участкам месторождения приведены в табл. 149. Глубина залегания пласта «Главного» на полях действующих шахт составляет 20—50 м, на разрезах в среднем 19 м.

Пласт «Малый» залегает на 1—9 м выше «Главного». Он имеет линзообразный характер и обычно простое строение. Распространение его ограниченно. Мощность пласта резко меняется от 0,05 до 6,3 м, при средней около 0,5—1,4 м. Пласт на полях действующих шахт полностью или частично отработан (см. табл. 149).

Северная часть Черемховского месторождения характеризуется еще большим расщеплением пласта «Главного». В разрезе черемховской свиты здесь выделяются пять самостоятельных не выдержанных по мощности пластов угля, из них четыре на отдельных участках достигают рабочей мощности. Одновременно в разрезе присутствует не более двух рабочих пластов. Все пласты имеют сложное строение при максимальном числе пачек 6—9 и содержании породы до 12,5—15%. Общая мощность отдельных пластов достигает 4—5,5 м (в среднем 1,7—2,3 м), причем чистого угля до 3,7—4,8 м (в среднем 1,4—2,0 м в рабочем контуре). Площади пластов в рабочем контуре (1 м) составляют 9,7—74,4 км2.

Наибольшая угленасыщенность приурочена к западной и восточной окраинам площади. В западной части (участки 1 и 2) суммарная мощность угля изменяется от 1 до 8,2 м (в среднем 3,5—4,5 м) при двух рабочих пластах. В восточной части (участок 5) максимальная мощность угля достигает 7,45 м, при средней 3—4,5 м также по двум рабочим пластам. В центре и на юго-западе северной части месторождения все пласты характеризуются в основном нерабочими мощностями.

Катомский участок отделен от участка Ветошево узкой безугольной полосой и представляет собой западную окраину месторождения. Здесь в разрезе черемховской свиты наблюдается 2—8 пластов угля мощностью 0,3—0,6 м, редко 1,7—1,8 м. Пласты залегают в горизонте, мощность которого составляет 20—30 м. Рабочие пласты угля отсутствуют. Подсчитанные по участку запасы категории C2 — 137,7 млн т.

Угли Черемховского месторождения гумусовые с маломощными прослоями сапропелевых углей. По петрографическому составу это кларены и дюрено-кларены. По технологической группировке они относятся к слабо спекающимся газовым (Г6), а в зоне окисления — к длиннопламенным. Качественные показатели черемховских углей приведены в табл. 150.

Зольность углей сравнительно выдержанная, но изменяется по вертикали, в сторону ее увеличения в нижних пластах и слоях пласта «Главного». Зола углей имеет следующий химический состав (в %): SiOo 60—63; Fe2O3 9,8—25,2; Al2O3 15,7—22,1; СaO 1,9—2,5; MgO 1,0—1,59; SO3 0,32—0,65. Температура плавления золы 1350—1480°. Обогатимость углей изменяется от легкой до чрезвычайно трудной, в основном угли труднообогатимы. Концентраты по пробам, исследованным ВУХИНом, имели зольность 5,3—9,1%. Показатели обогащения углей Храмцовской обогатительной фабрики приведены в табл. 151.

ВУХИНом произведен ситовый рассев углей Храмцовского разреза, который показал, что основная масса угля представлена классами. +100—12 мм; выход крупных классов (+100 мм) равен5,63%, а мелочи — 5,32%.

Сернистость углей изменяется в значительных пределах — от 0,4 до 6,8%. При этом повышенное количество серы содержат, как правило, нижние пачки и слои «Главного» пласта. Среднее содержание серы в углях на отдельных участках центральной части месторождения изменяется от 0,65—1% (поле шахты «Объединенной», разрезы Ново-Гришевский, Храмцовский и Ново-Касьяновский участок) до 1,4—2,0% на остальной площади месторождения. Установлено, что при повышенном содержании серы последняя на 60—70% представлена пиритной серой. Содержание органической серы составляет 0,6—0,9% и в отдельных случаях достигает 2,7%. Спекаемость углей зависит, вероятно, в основном от степени выветривания угля. На глубине до 10—12 м уголь теряет свои теплотехнические свойства и относится к выветрелому. Ho и глубже угли затронуты в той или иной степени процессами окисления. Об этом свидетельствуют довольно значительные колебания влажности углей, выхода летучих и спекаемости. В среднем угли слабо спекаются (у 6—9 мм), но на отдельных участках спекаемость больше (у 13—15 мм).

По своим качественным показателям черемховский уголь является высококалорийным энергетическим топливом. Рядовой уголь, поступающий из разрезов и шахт на ТЭЦ, имеет следующие показатели: Wр 10,3—12,5%, Aс 21,3—28,3%; Qнр 4500—5100 ккал/кг. Расход условного топлива на 1 квт/час составляет 0,949 кг. Черемховские угли самовозгораются в выработанных пространствах старых и действующих шахт и в штабелях.

В результате опытов по полузаводскому коксованию ВУХИНом сделан вывод о возможном участии черемховских углей в коксовой шихте в количестве 30—35% при условии трамбовки шихты и 15% при свободной засыпке.

Черемховский малозольный уголь (Aс 16,2 %) шахт 5-бис и «Объединенной», Храмцовского разреза и часть угольных концентратов используются заводами полукоксования. При промышленном полукоксовании уголь дает выход смолы на рабочее топливо 12,27%, на органическую массу 15,6%, полукокса — 73,7%. Качество полукокса: Wа 18,9%; Aс 20,4%; Vг 8,5%; выход смолы 0,7%; Sгс 0,94%, выход классов — 0,25 мм — 25%, +25 мм — 75%.

Получаемая смола имеет удельный вес 1,044, содержит влаги 4,7%, фенолов и других масел 22,8%. Качество газа: CO2 10%; CnHm 0,7%; O2 1,4%; CO 3,1%; CH4 7,4%; H2 8,4%; N2 69%; Q 1114 ккал/м3.

Гидрогеологические условия месторождения определяются его гипсометрическим положением на 40—80 м выше уровня базиса эрозии р. Ангары и отметок долин мелких рек и падей, прорезающих месторождение.

Воды кембрийских отложений, подстилающих юру, не оказывают влияния на обводненность месторождения. Трещинные и пластово-трещинные воды юры связаны с песчаниками верхней части разреза и пластами угля. Они образуют единый водоносный горизонт, водоупором которого служат базальные брекчии и глины. Водоносный горизонт юры залегает на глубине от выхода до 45 м. Мощность его 30—40 м; воды безнапорные. На участках с неглубоким залеганием горизонта (15—18 м) в наиболее трещиноватых породах удельные дебиты скважин составляют 0,1—0,8 л/сек, а глубже 0,001—0,1 л/сек. Водопритоки в шахты колеблются в пределах 3000—5000 м3/сутки. Водопритоки в разрезы не превышают 800— 1000 м3/сутки, при длине траншей 1000 м. Режим водопритоков находится в тесной связи с количеством атмосферных осадков. Воды юры гидрокарбонатно-кальциевые, с сухим остатком от 300 до 750 мг/л и общей жесткостью 4,4-9,2 мг*экв. Четвертичные воды имеют ограниченное распространение — только в аллювии долин и падей.

По условиям залегания пластов центральная часть месторождения благоприятна для открытой добычи угля. Разработка открытым способом считается рентабельной до предельного линейного коэффициента вскрыши 1:10. Коэффициенты вскрыши на шести действующих карьерах составляют 0,82—4 м3/т. Вскрышные работы осуществляются по транспортной и бестранспортной системе. Вмещающие породы относятся к скальным и полускальным (V—VI и частично VII—VIII категорий но шкале Протодьяконова) и требуют перед экскавацией разрушения с помощью взрывных работ. Подземная добыча осуществляется на шести участках через наклонные и вертикальные стволы шахт. По газоносности шахты не опасны, но опасны по пыли.

Дальнейшее развитие добычи угля предусматривается за счет строящихся разрезов Сафроновского 1—2 и Артем IV-A и на резервных нолях с общими запасами угля для открытых работ около 296 млн т. Большинство резервных полей имеют худшие по сравнению с полями действующих разрезов горнотехнические параметры: коэффициенты вскрыши от 4 до 10 м3/т, меньшую мощность угольной массы, сложное строение пласта и небольшие запасы. Существенно уменьшают балансовые запасы месторождения новые кондиции.

По новым кондициям подсчитаны запасы пока только северной части месторождения, являющейся почти целиком массивом для подземных работ, и трех полей центральной части. По остальной площади месторождения запасы учтены на 1/I 1962 г. в старых кондициях: балансовые категории A+B+C1 657,3 млн. т, C3 0,3 млн т. Распределение запасов месторождения с учетом новых кондиций приведено в табл. 152.

Дальнейшее увеличение добычи на Черемховской месторождении, учитывая курс на открытые работы, имеет весьма ограниченные возможности.