Буроугольное месторождение Бешбурхан

2.2.2. Буроугольное месторождение Бешбурхан

Месторождение находится в Баткенской области Кыргызской Республики в 12 км юго-востоку от г. Кызылкия, на южном борту Тахтекской впадины.

Географические координаты месторождения - 40°11' с. ш. 72°17'в. д. от Гринвича.

Рельеф местности холмистый, адырного типа, изрезан мелкими саями, ориентированными с юга на север. Абсолютные отметки площади месторождения колеблются от 1300 до 1675 м, относительные превышения 300-375 м.

В южной, наиболее возвышенной части площади, сложенной глинами мезокайнозоя, на отдельных участках отмечаются оползни.

Стратиграфия. Бешбурханское буроугольное месторождение приурочено к северному погружению Каузанской структуры и относится к структурно-фациальной зоне высоких предгорий Алая [ ].

В геологическом строении этогоместорождения принимают участие палеозойские и мезокайназойские покровные образования (рис.10).

Палеозойские образования представлены отложениями пульгонской свиты нижнего-среднего отдела силурской системы (S1-2 pl). Они не имеют выхода на дневной поверхности и установлены во всех пробуренных скважинах.

Пульгонская свита сложена глинистыми, углисто-глинистыми сланцами, алевролитами и песчаниками (с линзами кремней и известняков).

Мощность пульгонской свиты точно не установлена, приближенно более 400 м.

Отложения юры с резким угловым и стратиграфическим несогласием залегают на породах палеозойского фундамента и не имеют выхода на дневную поверхность.

Юрские отложения делятся на 3 свиты [ ]:

кызылкийская (J1-2KK); алмалыкская (J2al); араванская (J3ar).

Отложения кызылкыйской свиты залегают на коре выветривания палеозойских образований и развиты на всей площади этого месторождения. Свита сложена глинами, аргиллитами, песчаниками, конгломератами, гравелитами и углем.

Глины, в основном, серого, темно-серого, иногда зеленовато-серого цвета, плотные аргиллитоподобные, тонкослоистые, иногда полосчатые запесоченные. Вблизи контакта с палеозоем глины белесые, пепельно-серые, перемятые, иногда с обломками подстилающих пород. Мощность пластов глин колеблется от 0,3 до 53,0 м.

Угольный пласт залегает среди глинистых пород и состоит из 2-3 пачек.

Аргиллиты серые, тёмно-серые, зеленовато-серые, плотные, иногда полосчатые слоистые запесочнные. Мощность их меняется в пределах от 0,1 до 23,5 м.

Песчаники в виде маломощных линз, прослоев мощностью 0,3-4,0 м встречаются по всему разрезу. Они средне - и мелкозернистые, плотные, массивно-слоистые, серого и темно-серого цвета, иногда с включением углистого материала.

Конгломераты и гравелиты встречаются реже, чем остальные разновидности пород. Они чаще всего отмечаются в нижней части свиты и представлены галькой различного состава и окатанности. В основном сложены галькой песчаников, сланцев и кремней, а также известняками карбонатно-глинистом цементе. Мощность прослоев конгломератов и гравелитов не превышает 2-3 м.

Характерным для кызылкийской свиты, как и для всей юры в целом, является неустойчивость разреза (как по мощности, так и по составу пород). Резкая смена пород происходит на расстояниях 50-200 м. Общая мощность кызылкийской свиты в пределах месторождения колеблется от 20 до 130 м.

Породы алмалыкской свиты залегают согласно на песчано-глинистых отложениях кызылкийской свиты. Более того, они образуют непрерывный разрез без четких переходов и наличия характерных признаков смены литолого-фациальной обстановки.

Поэтому граница между свитами проводится условно по кровле угольного пласта. В разрезе алмалыкской свиты углисто-глинистые породы уступают песчано-глинистым. Мощность алмалыкской свиты колеблется от 5 до 50 м.

Отложения араванской свиты залегают согласно, на породах алмалыкской свиты и перекрываются меловыми образованиями. В основании свиты почти всегда залегают конгломераты, песчаники и гравелиты. Выше наблюдается переслаивание пестроцветных глин, аргиллитов и песчаников. Преобладающими цветами являются коричневые, розовые, красные и фиолетовые, реже серые. Мощность свиты колеблется от 5 до 50 м.

Меловые отложения месторождения представлены нижне - и верхнемеловыми образованиями и залегают глубоким размывом на юрских и палеозойских образованиях. Нижний мел, ляканская - верхний мел, токубайская свиты, объединенные (K1-2lk+tk) в общую сложены конгломератами, глинами, аргиллитами и песчаниками, реже известняками и гравелитами. 

В основании этих отложений чаще всего залегают базальные конгломераты. Характерными для этих отложений являются яркие, в основном, красные и бурые цвета, с прослоями серых и зеленых разностей. Общая мощность отложений достигает 100 м.

Из-за малой мощности верхне меловые отложения будалыкской свиты были  объединены с гульчинской (K2bd+gl). Нижняя часть отложений сложена глинами, гипсами, аргиллитами, песчаниками, известняками и гравелитами, а верхняя часть разреза известняками и мергелями (с прослоями глин). Цвета пород  - серые, зеленовато-серые и светло-серые.

Общая мощность объединенных свит достигает 220,0 м.

Устричная толща верхнего мела (K2US) является маркирующим горизонтом для меловых отложений Южной Ферганы.

В нижней части свиты залегают зеленовато-серые и желтовато-красные глины с примесью песчаного и известковистого материала (экзогировый горизонт). Глины, как правило, содержат разрозненные раковины устриц или целые прослои устричников. Мощность отложений устричной толщи достигает 80 м.

Отложения палванташской свиты верхнего мела (K2Pt) на месторождении с размывом залегают на устричной толще. Представлены они красными, желто-зелеными и зелеными глинами, иногда запесоченными и мергелистыми. Среди глин встречаются прослои желтоватых известняков, гравелитов и песчаников. Мощность таких отложений достигает 70 м.

Отложения массагетской свиты - верхний олигоцен-миоцен (Р3-N1ms) с размывом залегают на меловых отложениях. Они представлены красновато-серыми, розовыми и желтовато-серыми конгломератами и гравелитами, с прослоями песчаников, известняков и глин.

Мощность описываемых пород составляет 100 м.

Отложения бактрийской свиты - плиоцен (N2bk) согласно залегают на отложениях массагетской свиты. Бактрийская свита сложена преимущественно конгломератами. Гравелиты, песчаники, алевролиты и глины встречаются в подчиненном количестве.

Мощность отложений бактрийской свиты  - до 100 м.

Нижне-среднечетвертичные отложения (QI-II) залегают трангрессивно на палеозойских и мезозойских образованиях. Они представлены валунно-галечными отложениями, слабосортированным с плохой окатанностью материалом.

Обломочный материал представлен доломитами и более мелкими обломками песчаников, сланцев и алевролитов (реже - диабазов). В нижней части иногда отмечаются лессовидные суглинки мощностью до 10 м. Мощность отложений достигает 120 м.

Верхнечетвертичные-современные отложения (QIII-IV) распространены в низкой выравненной части угольных месторождений и по саям и представлены аллювиально-пролювиальными, пролювиальными и делювиальными образованиями. Самая верхняя часть разреза сложена современными суглинками. Мощность отложений колеблется от 0 до 80 м.

Тектоника. В структурном отношении месторождение приурочено к северному крылу Боординской грабен синклинали.

Юрские и меловые образования в пределах месторождения залегают на размытой поверхности палеозойского фундамента и смяты в синклинальную и антиклинальную складки субширотного простирания. Ось синклинали извилисто простирается с юга-запада на северо-восток. Строение синклинали ассиметричное. Северное крыло ее, в следствии срезания Бешбурханским взбросом, более короткое и крутое, южное - пологое, переходящее по восстанию в антиклиналь.

Крылья складки осложнены мелкими складками.

Углы падения пород в северном крыле колеблются от 30° до 40°, в южном - 25-30°.

Антиклинальная складка, развитая в южной части площади, простирается в северо-восточном направлении под углом 10° к оси синклинали. Ширина антиклинали в сводовой части не превышает 100-150 метров. Южное крыло складки крутое (40-80°) северное  - более пологое (25-40°).

Разрывная тектоника на месторождении проявлена достаточно интенсивно. Наиболее крупным нарушением является Бешбурханский взброс, который ограничивает месторождение с севера и уходит далеко за его пределы.

Связывать увеличение мощности юрских угленосных отложений со сводовой частью антиклинальных структур согласно имеющихся фактических данных невозможно, т. к. в сводовой части антиклинали (где отмечается только 1 пласт угля) не наблюдается увеличения мощности, а наоборот, местами даже происходит уменьшение мощности угольного пласта и всего нижне-юрского отложения.

Природу этого надвига можно объяснить тем, что при образовании складчатых структур, в следствии интенсивного сжатия, происходило пластическое перераспределение материалов и их выжимание с крыла в замок складки.

При чем пластические деформации (на определенной стадии процесса) перешли в разрывные. В связи с этим, угольный пласт с угленосными отложениями был надвинут на те же угленосные отложения с угольным пластом, даже на более молодые образования, как бы удваивая разрез.

Примыкание юрских отложений и угольного пласта к меловым отложениям без тектонического нарушения не объяснимо.

Расщепление, уменьшение мощности и выклинивание пласта возможны только перед положительным доюрским рельефом.

Кора выветривания палеозойских отложений была отмечена не во всех скважинах, но там где она была отмечена по документации скважин, представлена глинами от желто-зеленого до коричневого цвета, глинами и сланцами отбеленными, каолинизированными.

Глины серые, отбеленные, плотные аргиллитоподобные, сходные с глинами коры выветривания палеозоя были встречены в почве пласта «Спутник» по скважине № 50.

Кроме этого в почве пласта «Спутник» по скважине № 000 были отмечены глины серые, темно-серые до черного, плотные, участками перемятые с зеркалами скольжения по 30° к оси керна.

Выше описанные данные подтверждают наличие, надвиговой зоны между выделенными пластами «Спутник» и «Основной» (рис. 8, 9, 9а).

Угленосность. На месторождении было выделено 2 пласта угля: «Основной» в кызылкийской свите (нижняя юра) и «Спутник» в алмалыкской свите (средняя юра).

Анализ геологического и структурно-тектонического строения показывает, что выделенные пласты угля «Основной» в кызылкийской свите и «Спутник» в алмалыкской свите являются частью одного угольного пласта. По мощности, строению и составу вмещающих угольный пласт пород пласт «Спутник» не отличается от пласта «Основной».

Во всех месторождениях Южно-Ферганского бассейна среднеюрские отложения не содержат угольные пласты имеющие промышленную мощность. Угленосность среднеюрских образований проявляется очень слабо в виде тонких линз и пятен, с включением обуглившихся остатков растений.

Как видно из сопоставления – строение и мощности угольных пластов по данным скважин аналогичные.

По этим данным пласт «Спутник», имея среднюю мощность более 15 м, выклинивается на коротких расстояниях.

Пласты «Основной» и «Спутник» являются одним пластом, сдвоенныем по пологому надвигу. На местах сдвоения пласта мощность юрских отложении увеличивается по сравнению с участками, где имеется только 1 пласт угля. На наличие пологого надвига указывает присутствие в некоторых скважинах палеозойских выветрелых пород в межпластье пластов «Основной» и «Спутник».

Пласт «Основной» залегает в подошве кызылкийской свиты и отстоит от кровли палеозойских образований на расстоянии от 5-10 м до 25 м. На отдельных участках угольный пласт приближается к палеозойской кровле до 1-2 метров.

По простиранию пласт был прослежен на расстоянии 3,4 км, а по падению - на 0,8-1,2 км. На севере и востоке угольный пласт ограничен Бешбурханским взбросом, на юге и западе он выклинивается перед положительным доюрским рельефом вместе с юрскими отложениями.

Строение пласта «Основного» сложное и характеризуется наличием в угле породных прослоев мощностью от 0,09 до 0,77 м и лишь в одном случае достигает 1,27 м. Количество прослоев в угле колеблется от 1 до 12. Мощность угольных пачек изменяется от 0,2 до 23,02 м. Мощность пласта относительно выдержана и колеблется от 1,47 до 37,19 м (в среднем равна 11,57 м).

Породные прослои представлены углистыми глинами, аргиллитами, алевролитами и песчаниками. Кровля и почва пласта представлены глинами, реже аргиллитами и алевролитами.

Уголь месторождения черный, матовый, линзовидно-штриховатый.

В таблице 2.1 приведены колебание и среднее значение петрографического состава углей месторождения.

Таблица 2.1

Петрографический состав углей месторождения

Показатель отражения витринита R0, %	Чистый уголь, %	Микрокомпоненты в %	∑ОК, %
Инертинит (фюзинит)	Витринит Vt	Семивитринит SV	Липтинит
Семифюзинит	Инертодетринит	Фюзинит
0,36-0,37 0,36	60-78 69	9-38 22	4-19 9	3-21 9	14-54 43	0-15 11	0-7 5	22-90 44

Минеральные примеси однотипны для всей площади и представлены, в основном, глинистым веществом (от 13 до 30%). Содержание сульфидов железа в отдельных пробах достигает 25%.

Микрокомпонентный анализ позволил выделить группу инертинитов, семивитринитов и липтинитов.

Группа витринита представлена, в основном, бесструктурным коллинитом (от 13 до 60%). Группа инертинета представлена сенифюзинитом, инертодётринитом и фюзинитом. Группа инертмнита в сумме с 2/3 частями семивитринита составляет отрицающие компоненты (∑ОК - сумма фюзенизированных компонентов) и равна 22-60%.

Реже в единичных пробах ∑ОК доходит до 80%. Среднее значение по всем пробам составляет 44.

С цепью маркировки угля месторождения принимаем следующие классификационные параметры [ ]:

показатель отражения витринита (R0) – 0,36-0,37%; минимальная сумма фюзенизированных компонентов (∑ОК) - 22; максимальная влагоемкость (Wdfmaх) - 18,8%; выход смоль полукоксования на сухое беззольное состояние (Tdafsk) - 2,16.

Основные показатели качества угля Бешбурханского месторождения приведены в таблице 2.2. В этой таблице приводятся пределы колебания и средние значения показателей, в скобке показано количество проб участвующих в выведении среднего значения.

Таблица 2.2

Основные показатели качества угля Бешбурханского месторождения

Влага аналит. Wa, %	Зольность Ad, %	Массовая доля общей серы Sdt, %	Выход летучих веществ, Vdaf, %	Высшая удельная теплота сгорания по бомбе Qdafs, МДж/кг
2,88 - 23,57 10,48 (805)	3,68 - 29,99 19,41 (805)	0,08 - 9,90 1,62 (757)	26,46 – 52,84 37,52 (757)	22,19 – 33,09 28,50 (743)

Естественная (рабочая) влага угля определялась в лаборатории ЮКУНЦ по 40 пробам, путем установления значения влагоемкости. Она колеблется от 7,5 до 27,05 % и в среднем составила 18,8%.

Теплота сгорания на влажное беззольное состояние, вычисленная, по формуле Qafs = Qdafs(100 - Wdafmax)/100, составляет: Qafs = 28,47(100 - 18,8)/100 = 23,13 мдж/кг.

По этому показателю угли данного месторождения относятся к бурым.

Элементный состав углей месторождения определялся лабораторией ЮКУНЦ (Южно-Кыргызский учебно-научный центр) по 20-ти пластово-промышленным пробам и 2-м технологическим пробам (согласно ГОСТ 6389-81).

Усредненные значения элементного состава углей месторождения приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Усредненные значения элементного состава углей месторождения

Cdt, %	Нdt, %	Sdt, %	Nd, %	Od, %	Разновидности серы, %
Smd	Sso4d	Ssd	Sod
69,56	4,90	1,77	1,36	13,65	0,25	0,85	0,06	0,61

По элементному составу угли месторождения также относятся к буроугольной стадии метаморфизма.

Усредненные значения состава золы углей по данным ЮКУНЦ приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Усредненные значения состава золы углей месторождения

S2O3	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	K2O	Na2O	п. п.п.	∑
43,49	16,07	9,17	10,32	2,56	9,17	1,58	1,13	3,45	100

Гидрогеологические условия месторождения Бешбурхан изучались в 7 скважинах, расположенных в его различных частях.

Постоянных поверхностных водотоков на площади месторождения нет. Временный сток формируется по саям и понижениям в рельефе в период таяния снега и обильных дождей.

Водоносными на площади месторождения могут быть отложения четвертичного, мелового, юрского и силурийского возрастов.

Валунно-галечные и галечные отложения развитые в пределах месторождения практически повсеместно сухие. Водоносными являются валунные и гравийно-галечные отложения с песчано-глинистым заполнителем и прослоями суглинков, распространенные в северной части месторождения при переходе склона в равнинную часть Тахтекской впадины.

Уровень подземных вод валунных и гравийно-галечных, отложений установился на глубине 85 м. При опробовании был получен дебит 0,24 л/с при понижении 1,9 м.

Отложения мела обводнены по всей площади месторождения. Водовмещающие породы представлены известняками, мергелями, песчаниками и гравелитами. Мощность достигает максимальной величины на юге и на севере площади и минимума в центральной части. Комплекс меловых отложений содержит напорные воды.

Результаты опробования говорят о различной водопроницаемости массива пород. Так в скважине № 38 получен удельный дебит равный 4, а в № 39 он составляет сотые доли метра в секунду. Наиболее обводненными среди меловых отложений возможно являются закарстованные прослои известняков.

Водоносными в юрских отложениях являются песчаники, гравелиты, конгломераты и угольный пласт. Юрские отложения содержат напорные воды и опробованы в 3-х скважинах.

Пьезометрический уровень вод юрских отложений совпадают с пьезометрическими уровнями вышележащих отложений. Водообильность юрских пород характеризуется удельными дебитами от сотых до десятых долей л/с на 1 метр.

Силурийские отложения вскрывались скважинами. Они опробовались пробной откачкой из скважины № 68. Этот опыт показал, что отложения силура практически безводны.

Гидрогеологическое опробование показало, что общую обводненную толщу можно разделить на 2 части. Это четвертичный водоносный комплекс и юрско-меловой. Они отличаются по водопроводимости, которая связана с литологическим составом массива горных пород.

Дочетвертичный водоносный комплекс менее водообилен. Как аномалии здесь можно ожидать только локальное проявление карстовых вод.

Приближенный расчет суммарного водопритока в будущие горные выработки шахтного поля составил 19 м3/час.

Минерализация подземных вод юрского и мелового водоносных комплексов, в основном, меньше 1 г/л. Повышение величины сухого остатка до 2,5 г/л отмечается в скважине № 31 каптирующей угленосную толщу с западной части месторождения в месте ее выклинивания.

Химический состав гидрокарбонатный, кальциевый и натриевый.

Скважина № 68 вскрыла силурийские водоносные породы. Вода резко отличается от вышележащей. Минерализация достигает 4,3 г/л. В составе преобладают сульфат и хлор-ионы.

Бактериологическое состояние подземных вод изучалось по скважине № 000. По коли/индексу (1100) эта вода не отвечает требованиям ГОСТа 5216-50.

По жесткости они относятся к умеренно жестким и жестким. Причем жесткость (в основном некарбонатная) увеличивается с увеличением минерализации.

По водородному показателю воды относятся к щелочнымм (рН = 7-8,6), а общекислотная агрессивность превышает допустимую (рН - 6,8). Содержание сульфат-ионов изменяется от 345 до 2557 мг/л, что говорит об агрессивности воды к обыкновенным цементам и неагрессивности ее к их сульфатостойким маркам.