Угленосность кайнозойской буроугольной формации Беларуси

ВВЕДЕНИЕ

Бурый уголь – горючее полезное ископаемое растительного происхождения низкой степени углефикации, переходная форма от торфа к каменному углю. В России и РБ к бурым углям относятся угли с высшей удельной теплотой сгорания влажной беззольной массы менее 24 МДж/кг и отражательной способностью витринита в масле менее 0,50 [14]. Аналогичное значение теплоты сгорания для разделения бурых и каменных углей предусмотрено международной классификацией. Бурые угли в куске и порошке имеют цвет от светло-жёлтого до чёрного,плотность 1,2-1,5 кг/м3, объёмную массу 1,05-1,4 т/м3. Содержит 50-77 % углерода, 20-30 % (иногда до 40 %) влаги и большое количествово летучих веществ (до 50 %). Различают мягкие, землистые, матовые, лигнитовые и плотные (блестящие) разновидности. На воздухе бурый уголь быстро теряет влагу, растрескивается и превращается в пыль. Используется как топливо в мелких и частных котельных, а также как химическое и агрохимическое сырьё.

В Европе залежи бурых углей связаны почти исключительно с отложениями неоген-палеогенового возраста, в Азии – преимущественно юрского, в меньшей степени мелового и палеоген-неогенового, на остальных континентах — мелового и палеоген-неогенового. Значительная часть бурых углей залегает на небольших глубинах в угольных пластах мощностью 10-60 м, что позволяет отрабатывать их открытым способом

Цель данной работы – изучение угленосности кайнозойской буроугольной формации Беларуси. Для достижения данной цели использовались ряд задач, таких как изучение угленосности всего осадочного чехла Беларуси, анализ строения и состава палеоген-неогеновой угленосной формации, характеристика разведанных на данный этап месторождений, рассмотрение ресурсов и  перспектив использования бурых углей.

Курсовой проект состоит из трёх глав.

Первая глава называется «Угленосность осадочного чехла Беларуси». В ней в общих чертах даётся понятие об угленосности, каменноугольных, юрских и палеоген-неогеновых отложений.

Во второй главе, под названием «Строение и состав буроугольной формации кайнозоя. Углепроявления и месторождения неогенового возраста», характеризуется состав и строение буроугольной палеоген-неогеновой формации, приведены данные по трём разведанным месторождениям бурых углей неогена.

Третья глава носит название «Ресурсы бурых углей и направления их использования». В ней освещены общие положения о ресурсах бурых углей, рассмотрены перспективы использования бурых углей в народном хозяйстве.

Личный вклад автора состоит в обобщении и систематизации литературных данных по данной проблеме, их сведению в одно целое.

Во время написания курсовой автор пользовался источниками отечественной и зарубежной литературы, геологическими картами и разрезами буроугольных месторождений .  
ГЛАВА 1. УГЛЕНОСНОСТЬ ОСАДОЧНОГО ЧЕХЛА ТЕРРИТОРИИ БЕЛАРУСИ

Угленосные формации на территории Беларуси связаны отложениями неогена, палеогена, средней юры и карбона, распространенные в южной части республики и приуроченные главным образом к Припятской и Брестской впадинам (рис. 1.1.).

Впервые оценка их перспектив на выявление промышленных залежей углей с проведением в довольно значительных объёмах поисково-разведочных работ была произведена в промежуток с 1952 по 1958 гг. Однако промышленных залежей углей было не выявлено и поисковые работы были приостановлены. Вновь они возобновились лишь в конце 1965 г. на основании накопившихся новых геологических данных и научных разработок.

Рис. 1.1. Схема размещения площадей перспективных на угленосность Площади размещения отложений:

1) неогеновых; 2) юрских; 3) каменноугольных. [4]

Одновременно развернулись поисковые работы на угли палеоген-неогена, юры и карбона. После анализа полученных результатов в 1968 г. прекращаются работы по разработке углей карбона, а в 1972 г. - и юры. Дальнейшее развитие получают только работы на угли кайнозоя в связи с открытием в 1969 г. Житковичского месторождения бурых углей. Затем были открыты и разведаны еще 2 месторождения - Бриневское и Тонежское - и выявлен целый ряд углепроявлений.

Для изучения угленосности палеогена и неогена пробурено около 13 тыс. скважин, плотность разведочной сети наиболее перспективной территории (Брестской впадины, Полесской седловины и наиболее перспективных участков Припятского прогиба) высокая: она составляет 1,1 -1,2 скв./км2 и практически не позволяет пропустить промышленно значимые угольные залежи. В настоящее время выполняются геологоразведочные работы по доизучению ранее выявленных углепроявлений и месторождений. [10]

1. Угленосность каменноугольных и юрских отложений

Каменноугольные отложения на территории Беларуси развиты на большей части Припятского прогиба, где представлены в основном нижним и средним отделами общей мощностью до 1 000–1 500 м. Небольшой мощности (до 90 м) нижнекаменноугольные отложения (визейский ярус) развиты и в крайней юго-западной части нашей страны, в пределах Волынской впадины, где занимают площадь около 50 км2.

На территории Припятского прогиба каменноугольные отложения залегают на верхнедевонских отложениях, а перекрываются разновозрастными образованиями от перми до палеогена в зависимости от структурных условий. Процессы углеобразования здесь возникали неоднократно – начиная с турнейского и кончая башкирским веком. Основные углепроявления связаны с породами визейского и башкирского ярусов.

Для угленосной формации карбона Припятского прогиба характерны средняя мощность от десятков до нескольких сотен метров, постепенный переход от подстилающих отложений и разнофациальные условия осадконакопления – от прибрежно-бассейновых до континентальных. Угленосность характеризуется изменчивым количеством угольных пластов – от единиц до нескольких десятков (в среднем 3–5) – и малой их мощностью –от долей до 1,3 м, редко больше. В среднем их мощность 0,2–0,5 м и только единичных – 0,7 м и более. Площадное распространение пластов ограниченное. На данный момент выявлено и частично изучено 14 углепроявлений. Прогнозные ресурсы бурого угля оценены в 394 млн т. Подготовленных месторождений нет. [10]

Наиболее детально изучено углепроявление, приуроченное к Заозерной площади. В угленосной толще вскрыты 24 пласта и пропластка угля. Угольные пласты в разрезе залегают приблизительно равномерно. Расстояние между ними 20–30 м, реже 10–15 м. Глубина залегания изменяется от 287 до 900 м и более. Большая часть угольных пластов на Заозерной площади представляет собой линзообразные залежи ограниченного распространения, с резко изменчивыми строением и мощностью. Часто наблюдаются фациальные переходы углей в углистые породы. По наиболее выдержанным пластам прогнозные ресурсы оцениваются в 38,7 млн т, из которых кондиционные составляют 26 млн т. Наибольшее количество запасов приходится на пласты нижней и верхней угленосных свит, хотя общее количество угольных пластов наибольшее в средней.

Достаточно детально изучено наиболее крупное в регионе – Лельчицкое – углепроявление, расположенное на западном окончании Южно-Ельской синклинальной зоны. Угольные залежи приурочены к подковообразному обрамлению синклинали шириной в среднем 2 км и длиной 25 км.

В разрезе углепроявления приуроченного к бобриковскому горизонту на глубинах 70–533 м содержится от одного до семи пластов угля мощностью от 0,5 до 10,4 м (рис. 2). Мощность угленосной толщи изменяется в пределах 4,6–33,6 м. Угли переслаиваются пачками песчаников и глин (от 0,4 до 21,6 м). Средняя суммарная мощность углей, по имеющимся данным, составляет 6,7 м. Угленосные отложения бобриковского горизонта достаточно круто (от 2,8 до 10,0°) погружаются в восточном направлении до глубин 500 м и более. Прогнозные ресурсы угля по категориям P1+Р2 оценены в 250 млн т, в том числе 40 млн т до глубины 200 м. По результатам изучения проб углей Лельчицкой и Заозерной площадей установлено, что влажность углей изменяется в пределах 5–10 %, средняя зольность 34 %, среднее содержание серы 1,0–3,5 %, теплота сгорания 26–29 МДж/кг. [10]

Остальные 12 углепроявлений Припятского прогиба (Ельское, Стреличевское, Валавское, Хойникское, и др.) менее значимые – содержат несколько пластов мощностью до 0,5–0,7 м и редко больше, а глубины залегания изменяются от 220–357 м (Октябрьская площадь) до 583–1 114 м (Василевичская площадь).

В Подлясско-Брестской впадине и на Волынской моноклинали отложения карбона распространены ограниченно в крайней ее юго-западной части, занимая площадь 50 км2, и характеризуются слабой изученностью. В разрезе угленосных отложений по трем скважинам установлено до восьми пластов угля мощностью не более 0,3 м, залегающих на глубине от 337 до 413 м.

В качественном отношении угли карбона Припятской впадины характеризуются повышенной зольностью, среднее значение которой по отдельным пластам колеблется от 17 до 39%. Влажность (аналитическая) их 7–15%, а выход летучих веществ на горючую массу 36–47%. Теплотворная способность изменяется в широких пределах от 3380 до 7040 ккал/кг. Содержание углерода на горючую массу в среднем равно 69,2–72,3%, водорода 3,8–5,0%, серы 0,6– 13,9. Плотность углей 1,5–1,7 г/см3. По степени метаморфизма угли относятся к бурым марки 3Б. [4]

Как видно из изложенного, перспективы выявления достаточно выдержанных по мощности пластов углей на значительной территории невелики, особенно в районах неглубокого (до 200 м) залегания угленосных образований карбона. Исключением является Лельчицкая площадь, где выше в разрезе могут быть угли и в юрских отложениях. В целом угленосность каменноугольных отложений находится на начальной стадии изученности, требуется дальнейшее их изучение. Перспективна разработка шахтным способом на площадях, где залегают угли различных комплексов.

Угленосность Юрских отложений. Юрские отложения достаточно широко распространены в Припятском прогибе.). Припятский прогиб является одной из немногочисленных областей развития буроугольной формации, связанной со среднеюрскими образованиями. В их разрезе выделяются образования среднего и верхнего отделов. Угленосными являются отложения среднего отдела, относимые к байосскому и батскому ярусам. Мощность их изменяется от 10 до 130 м, а глубина залегания от 60 до 500 м (восточная часть впадины). [8]

Наиболее крупные углепроявления приурочены к периферическим частям развития континентальных фаций в западной и юго-западной частях Припятского прогиба, где они связаны с депрессионными прогибами в подстилающих аллювиальных отложениях.. За пределами Припятского прогиба (Оршанская впадина, Жлобинская седловина) угленосность среднеюрских отложений проявляется в виде остатков обуглившейся растительности, обломков лигнитизированной древесины, гумусированных песков и глин. Большинство углепроявлений приурочены к Лельчицкой угленосной площади, где выявлены Букчанское, Приболовичское и ряд более мелких, расположенных на территории Букчанской депрессии площадью около 600 км2. [10]

Угленосная формация средней юры здесь подстилается каменноугольными отложениями и с полной компенсацией выполняет Букчанскую депрессию, вытянутую в северо-западном – юго-восточном направлении на 40 км при ширине около 20 км. Мощность среднеюрских отложений в ее пределах изменяется от 20 до 250 м.

В разрезе основной продуктивной толщи (батской) на глубинах от 70 до 285 м вскрыто от 1 до 21 угольного пласта и углистых пород. Мощность первых из них при простом строении изменяется от незначительной до 7,3 м. Количество пластов рабочей мощности обычно 2–3. Максимальная суммарная мощность угольных пластов в единичных скважинах достигает 20–22 м.

Угленосная толща имеет сложный и изменчивый характер строения, пласты угля выклиниваются на коротких расстояниях, расщепляются, замещаются углистыми породами, а на отдельных участках размываются. Угольные пласты мощностью 2 м и более составляют только 10,7 % от общего количества пластопересечений. Практически все угольные пласты невыдержаны по мощности, расщепляются и выклиниваются. По подсчетам прогнозные ресурсы наиболее крупных пяти залежей (общее количество залежей – 21) по категории P2 составляют 32 737 тыс. т при средневзвешенной зольности на сухое вещество 31,3 %.

Дальнейшие работы на площади прекращены ввиду того, что угли не имеют промышленного значения из-за малого размера залежей. Кроме достаточно детально изученных Букчанского и Приболовичского углепроявлений, в этом районе располагаются и более мелкие: Боровское, Тонежское, Лельчицкое. В других частях Припятского прогиба, примыкающих к Микашевичско-Житковичскому выступу, располагаются Червоноозерское и Бриневское углепроявления. [10]

Изучение углей большинства углепроявлений средней юры показало, что они имеют темно-коричневый, черный цвет, обычно матовые, иногда штриховатые или полосчатые, плотные. Для маломощных пластов верхней части разреза обычно характерны рыхлые, с землистым изломом или плитатые угли, переходящие в углистые глины или алевриты. Минеральные компоненты в углях представлены зернами кварца, глинисто-алевритовым материалом, пиритовыми конкрециями. По исходному материалу юрские угли гумусовые, в их составе преобладают компоненты группы гуминита, фюзенит и лип-тинит присутствуют в качестве второстепенных. По соотношению основных углеобразующих компонентов преобладающими типами углей являются фюзено-гелиты, фюзеногелититы, гелитофюзетиты.

Угли бурые, относятся к группе 2Б, по средним показателям обладают повышенной зольностью (26,5–42,0 %), влажностью (до 18,1 %), сернистостью (0,8–3,1 %). Выход летучих веществ на горючую массу составляет 40,6–67,9 %, характер нелетучего остатка слипшийся. Высшая удельная теплота сгорания составляет 24,4–28,8 МДж/кг, теплота сгорания на сухое вещество – 11–19 МДж/кг. Содержание углерода на горючую массу достигает 63,2–74,0 %, водорода – 3,4–5,3 %. Качественные показатели юрских углей характеризуют их как низкосортные, забалластированные минеральными примесями. Они пригодны для пылевидного сжигания в стационарных энергетических установках, а также в котельных. [10]

Из приведенной выше характеристики основных углепроявлений юрских отложений с учетом данных последних работ на основной перспективной площади – Букчанско-Боровской – можно заключить, что подсчитанные прогнозные ресурсы (523 млн т), вероятно, существуют, но они рассредоточены в многочисленных мелких залежах, которые в большинстве случаев не могут представлять собой самостоятельные объекты для разработки шахтным или карьерным способом. Часть из них можно рассматривать как объекты совместной разработки с бурыми углями неогена, где они совмещаются по площади, как, например, на Тонежском месторождении. Открытия крупных залежей не предвидится, так как наиболее перспективные территории разбурены достаточно плотно. Говорить о широком использовании юрских углей в ближайшем будущем (10–15 лет) нет оснований. Требуется дальнейшее их изучение, особенно в плане разработки новых технологий извлечения или подземного сжигания. Перспективна разработка шахтным способом на площадях, где залегают угли различных комплексов. [10,4]