Изучение угленосности кайнозойской буроугольной формации Беларуси

Размещено на http://www.allbest.ru

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 .

угленосность бурый уголь месторождение

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]

1.1 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]

1.2 Угленосность палеогеновых и неогеновых отложений

Палеогеновые и неогеновые отложения широко развиты в южной части республики: в Припятской и Брестской впадинах, Полесской седловине и на южных склонах Белорусской антеклизы. Угленосными являются континентальные образования верхнего олигоцена, нижнего и среднего миоцена. Промышленной угленосностью обладают отложения нижнего и среднего миоцена объединённые в бринёвскую свиту неогена. К этому стратиграфическому интервалу приурочены Житковичское, Тонежское и Бринёвское месторождения, а также подавляющее большинство углепроявлений.

В региональном плане угленосные отложения бринёвской свиты на юге РБ образуют 2 мирогенические зоны - Брестскую (западную) и Припятскую (восточную) (рис 2.1.). [10]

Рис. 1.2. Схема размещения месторождений и проявлений углей неогенового возраста:

1) Контуры структурных элементов 2) I - Брестская впадина, II - Припятский прогиб; 3) Контуры распостранение неогеновых отложений; 4)Месторождения бурых углей (1 - Житковичское, 2 - Бринёвское, 3 - Тонежское); 5) углепроявления. [10,1]

В пределах Брестской впадины угленосные отложения залегают на глубине от 26 до 100 м и имеют мощность от 5 до 100 м. Наиболее полный их разрез характерен для южной и юго-восточной частей впадины. В северном и северо-западном направлениях мощность отложений бринёвской свиты уменьшается при общем увеличении глубины их залегания и мощности перекрывающих четвертичных образований. Часто встречаются эпигенетические размывы угленосных отложений вследствие возможного влияния флювиогляциальных процессов.

При анализе особенностей распределения угольных залежей по размерам запасов отмечается четко выраженная закономерность в приуроченности мелких углепроявлений к западной (Брестской) зоне. Здесь не выявлено ни одного промышленного месторождения. В отличие от западной в восточной (Припятской) зоне сосредоточены все 3 месторождения бурых углей неогена и ряд углепроявлений. [10]

Отдельные участки развития угленосных отложений, содержащих угольные залежи, обнаружены на Микашевичско-Житковичском выступе (Дубровское углепроявление), Бобовнянском выступе кристаллического фундамента Белорусской антеклизы (Греское углепроявление) и на северных склонах Украинского щита (Глушковичское углепроявление). Значительно севернее территории преимущественного распространения угленосных отложений неогена, в окрестностях Дубровно (Оршанская впадина), выявлено Днепровское углепроявление.

Условия образования залежей бурых углей неогена изучены достаточно детально. Буроугольную формацию слагают аллювиальные (русловые и пойменные песчано-алевритовые отложения), болотные (фации проточных - слабопроточных - периодически проточных и относительно застойных пойменных торфяных болот) и озерные отложения (фации проточных, непроточных застойных и заболачиваемых озер). Детальный анализ фациальных условий формирования угольных пластов показал, что исходный материал накапливался преимущественно в условиях обводненных пойменных торфяных болот различной степени проточности и реже - в условиях зарастающих озер (озер-болот). Л. Ф. Ажгиревич (1981) выделяла следующие генетические типы угленакопления: пойменно-карстовый, пойменный и озерный. Формирование залежей углей в указанных фациальных обстановках неогенового времени на территории Беларуси, помимо общих палеогеографических и палеоклиматических условий, во многом определялось также и структурой исходной поверхности осадконакопления буроугольной формации. [1]

В западной зоне поверхность палеогена из-за незначительной мощности верхнеэоценовых отложений унаследовала преимущественно геоморфологическую структуру мелового плато, которая сформировалась в позднем меле и палеоцене. Степень расчленения этой поверхности достаточно высокая, однако эрозионно-карстовые процессы сформировали густую сеть только мелкоконтурных отрицательных форм рельефа. Это обстоятельство и определило высокую степень угле плотности, но исключительно мелкие размеры угольных залежей поименно-карстового типа, тогда как крупные тектонические структурные элементы локального характера в пределах развития угленосных отложений Брестской зоны по поверхности подстилающих отложений мела и протерозоя не установлены. Поисково-оценочные работы, проведенные на наиболее крупных углепроявлениях Брестской зоны (Смоляница и Ясевичи), показали, что при сгущении сети скважин их залежи расчленяются на ряд еще более мелких разобщенных линз. [10]

В отличие от Брестской, в пределах Припятской зоны эрозионно-карстовые формы поверхности меловых отложений нивелированы значительно более мощной толщей палеогеновых отложений, определяющее влияние на структурный план подошвы бриневской свиты оказали общие черты глубинного тектонического строения территории западной части Припятского прогиба. В ее пределах степень блоково-разломной дифференциации кристаллического фундамента и древних структурообразующих комплексов осадочного чехла очень высока и, несомненно, сказалась на формировании структурно-тектонических условий накопления всех вышележащих осадочных толщ. В неогеновое время тектонические движения привели к дополнительному усложнению структурного плана исходной поверхности морского палеогена за счет широкого развития аллювиальных эрозионных процессов. В результате угленосность бриневской свиты в пределах Припятской зоны определяется сложной структурой поверхности донеогеновых отложений, для которой характерно наличие достаточно крупных полигенетических депрессий, вмещающих угольные залежи. [10,5]

В целом в структурном плане подошвы олигоцен-миоценовой буроугольной формации можно выделить следующие генетические типы депрессий, с которыми связаны залежи углей:

унаследованные доолигоиеновые тектонические депрессии в зонах приразломных опусканий;

древние донеогеновые эрозионные впадины, связанные с поднятиями нижнемелового и мел-палеоценового времени;

карстовые и эрозионно-карстовые мел-палеоценовые воронки и локальные понижения на поверхности меловой толщи;

эрозионные аллювиальные депрессии миоценового времени.

Морфологические показатели и размеры этих структур определили масштабы и характер накопления углей и торфов неогена. Кроме этого, следует также отметить, что современная картина регионального распределения угленосности неогена во многом определяется и более поздними плиоценовыми и антропогеновыми размывами продуктивных угленосных отложений бриневской свиты. [10]

.64

ГЛАВА 2. СТРОЕНИЕ И СОСТАВ БУРОУГОЛЬНОЙ ФОРМАЦИИ КАЙНОЗОЯ. УГЛЕПРОЯВЛЕНИЯ И МЕСТОРОЖДЕНИЯ НЕОГЕНОВОГО ВОЗРАСТА

2.1 Строение и состав буроугольной формации кайнозоя

Брестская впадина. Угленосные отложения в Брестской впадине установлены на Кобринско-Антопольской, Березовской и Пружанской площадях, а также в районе Волковыска. Угленосные отложения в наиболее полных разрезах сложены стандартным набором пород (снизу вверх): пески, углистые пески, угольный пласт, глины, Мощность формации изменяется от 10 до 75 м и более, угольных пластов - от 1 до 30 м. Форма угольных залежей чаще изометричная. Наблюдается отчетливая связь палеорельефа с угленосностью, которая выражается в том, что исходный растительный материал накапливался в болотах с определенным гипсометрическим уровнем, которому в настоящее время соответствуют зоны с абсолютными отметками подошвы формации от +70 до +80 м. Среди вторичных факторов, влияющих на угленосность (главным образом сохранность угольных пластов), следует указать эрозионные размывы, частично или полностью уничтожившие в ряде районов угленосную толщу. [1]

Буроугольная формация сложена континентальными образованиями, среди которых выделяются аллювиальные, болотные и озерные отложения. Аллювиальные отложения слагающие подстилающие пласт пески, представлены образованиями русл рек с различной динамикой водной среды, пойм, пойменных озер и эаболачивающихся водоемов. Аллювиальные отложения, преимущественно образования пойм (зарастающих, заболачивающихся водоемов) вверх по разрезу переходят в болотные отложения, которые в разрезах формации, изученные на территории Брестской впадины, представлены углями личных фаций обводненных болот-обводненных проточных, периодически проточных, слабопроточных и относительно застойных. Преобладают отложения проточных и периодически проточных болот. Нередко торфяные болота развиваются над закарстованными участками, которые являются благоприятными для накопления мощных, локализованных залежей бурого угля.

Карстообразование связано с речной сетью и активизацией неотектонических движений. Высокая угленасыщенность карстовых депреессий объясняетеся длительным прогибанием площади торфонакопления, развившейся над карстом типа "компенсированного'' опускания. К этому типу в Брестской впадине относятся все залежи угля значительной мощности. Над углем залегают глины озерного генезиса, главным образом представляющие образования застойных водоемов. Таким образом, общая картина осадко- и угленакопления на площадях развития угленосных отложений практически одинакова, поэтому остановимся лишь на характере угленосности отдельных площадей. [1]

Антопольско-Кобринская площадь. Угленосная толща содержит один, в основном угольный пласт, который залегает в форме линз мощностью 3-10 м (до 30 м), резко меняющихся на коротком расстоянии. Иногда ниже этого основного пласта встречается несколько прослоев и пластов угля мощностью от 0,3 до 0,1 м, которые редко прослеживаются на расстоянии более 100 м. Площади распространения формации в плане имеют извилистую неправильную форму вследствие экзарации ледником и водно-ледниковыми потоками, а также в результате генетического выклинивания по бортам депрессионных зон, заполненных угленосными отложениями.

Наиболее разведанным в пределах Антопольской площади является углепроявление "Рожок". Характер колебания мощностей пластов угля на этом участке определяется фациальными условиями торфонакопления. Выявлено семь обособленных угольных залежей, приуроченных к воронкообразным впадинам, имеющим изометрическую, чаще неправильную овальную форму диаметром иногда менее 50 м, с крутыми, почти отвесными бортами высотой более 80 м. В некоторых случаях залежи сближены, образуя прерывистую цепь разобщенных линз. Определенной закономерности в их площадном размещении не наблюдается. Мощность угольных залежей резко изменяется на коротких расстояниях - от 1,6 до 30,6 м.

Наряду с мощностью резким изменениям подвержено и качество углей как по простиранию, так и по разрезу. Зольность изменяется от 12 до 48%, выход летучих веществ от 44 до 74%, теплота сгорания на сухую массу от 2742 до 5091 ккал/кг, содержание аналитической влаги от 7 до 20%. Глубина залегания угольных залежей от 48,0 до 101,5 м. Площадь отдельных залежей не превышает 0,12 км2; запасы по ним колеблются от 0,03 до 0,45 млн. т.

Угли неогена Брестской впадины характеризуются следующими качественными показателями: влажность аналитическая 0,73-22.4% (средняя 13,9%), выход золы 11,2-49,9% (средний 30,9%), выход летучих веществ на горючую массу 21,3-87,2% (средний 50,5%),теплотворная способность на сухой уголь 1960-5850 ккал/кг (средняя 4040 ккал/кг).

Мелкие размеры угольных залежей, расчленение угольных пластов и замещение угля на углистые породы, их глубокое залегание позволяют считать палеоген-неогеновые угли брестской впадины не перспективными для разработки на данный момент. [1,4]

Припятский прогиб. Условия образования залежей бурых углей неогена Припятского прогиба изучены достаточно детально. Буроугольную формацию слагают аллювиальные (русловые и пойменные песчано-алевритовые отложения), болотные (фации проточных - слабопроточных - периодически проточных и относительно застойных пойменных торфяных болот) и озерные отложения (фации проточных, непроточных застойных и заболачиваемых озер). Анализ фациальных условий формирования угольных пластов показал, что исходный материал накапливался преимущественно в условиях обводненных пойменных торфяных болот различной степени проточности и реже - в условиях зарастающих озер. [1]

Угленосность бриневской свиты в пределах Припятской зоны определяется сложной структурой поверхности донеогеновых отложений, для которой характерно наличие достаточно крупных полигенетических депрессий, вмещающих угольные залежи. Наличие этих депрессий обусловлено такими факторами, как тектонические движения в зонах глубинных разломов в палеоген-неогеновое время (Житковичское месторождение), соляной тектогенез (бринёвское месторождение и ряж углепроявлений), подземное выщелачивание галогенных масс (Краснослободское угл-ние и др.). [4,5]

Как и в случае с Брестской впадиной, в Припятском прогибе состав и строение угольных залежей примерно одинаковы. В основании буроугольной формации отмечается мощная пачка песков, чаще всего в верхней части углистых углистых и слабоуглистых. Эти слои представляет собой фацию русел рек с относительно замедленным течением, с незначительным развитием отложений пойменных озёр и стариц, представленных алевритовыми породами, иногда углистыми.

Аллювиальные отложения вверх по разрезу перекрываются болотными отложениями, которые представлены углями личных фаций обводненных болот - обводненных проточных, периодически проточных, слабопроточных и относительно застойных, причём как правило условия торфонакопления улучшаются вверх по разрезу.

Угленосные отложения обычно перекрываются фациями проточных, непроточных застойных и застойных озер, которые представлены чаще всего глинами, реже песками и алевритами. Мощность угленосной формации изменяется от 8 до 105 м и более, угольных пластов - от 0,7 до 31,5 м. Форма угольных залежей чаще всего изометричная верхняя часть угленосных отложений зачастую подвержена размывам плиоценового и четвертичного времени. [1]

Характеристика известных на данный момент месторождений приведена ниже.

2.2 Месторождения бурых углей неогенового возраста

Житковичское месторождение расположено в Житковичском районе Гомельской области в непосредственной близости от юго-восточной окраины Житковичей. Месторождение образуют 4 сближенные угольные залежи: Северная, Южная, Кольненская и Найдинская, расположенные друг за другом в субмеридиональном направлении. Минимальное расстояние от Житковичей до самой дальней Найдинской залежи составляет 11 км. Месторождение находится на западе Припятского прогиба в зоне сочленения северо-восточного борта Туровской депрессии с южной частью Микашевичско-Житковичского выступа. Изменения мощностей угольных пластов связаны с внутриформационными рамывами и литологическими замещениями.

Угольные залежи содержат от одного до семи пластов, которые залегают горизонтально среди песчано-глинистых отложений неогена. В плане все залежи, за исключением Южной, субширотного простирания. В разрезе пласты углей имеют линзовидную форму и выклиниваются (рис 2.1.). Линейные размеры залежей по основным пластам составляют: Северной -4x2 км, Южной (изометрической) в поперечнике - 3 км, Кольненской - 5,8 х 1,2 км, Найдинской - 15,0 х 2,5 км. Как правило, в пределах каждой залежи к промышленным относится только один - основной - пласт простого или сложного строения. Он занимает среднее положение в разрезе угленосной толщи. Основной пласт относится к сравнительно выдержанным. Остальные пласты имеют или незначительную мощность, или ограниченное площадное распространение. [10]

Геологическая изученность залежей не одинаковая. В пределах Северной залежи в 1971-1973 гг. проведена детальная разведка по сети скважин 100 х 100 м с участками сгущения 50 х 50 м в местах внутриформационных размывов основного пласта. Такой же степенью изученности в 1978-1980 гг. охвачена и Найдинская залежь. На остальных залежах выполнена предварительная разведка по сети 200 х 200 м с тремя детализационными профилями

Балансовые запасы бурых углей Житковичского месторождения по состоянию на 01.01. 2007 г. по категориям А+В+С1 составляют 69,097 млн т С2 -1,923 млн т. Для промышленного освоения подготовлены 2 залежи - Найдинская и Северная - с общими запасами 46,7 млн т по категориям А+В+С1. На базе этих запасов возможно проектирование и строительство двух разрезов суммарной производственной мощностью 2,2 млн т/год. [10,11] В настоящее время наиболее полно изучены качественные показатели углей Найдинской залежи, которая имеет реальные перспективы на первоочередное промышленное освоение. Поэтому характеристика качества углей Житковичского месторождения приводится по данным, полученным для Найдинской залежи. Зольность на сухое топливо по пластопересечениям колеблется от 8,4 до 38,6 %. Заметных тенденций в распределении зольности в пределах промышленного контура залежи не наблюдается. Принятое среднее значение зольности товарных углей Найдинской залежи равно 16,7 %. Аналитическая влажность имеет самые различные значения. Пределы изменения аналитической влажности колеблются от 5,2 до 29,6 %. Естественная (рабочая) влажность изменяется в пределах 53,9-67,8 %. За среднее значение естественной влажности будущего товарного топлива принято 61,7 %. Выход летучих веществ в среднем для залежи составляет 55,3 %. Содержание бензольного битума, или горного воска (монтан-воска), в отдельных пробах колеблется от следов до 8,5 %, смолистых веществ - от 20 до 46 % (в среднем 37 %), а гуминовых кислот - от 54,9 до 88,3 %. [10]

Высшая удельная теплота сгорания, то есть теплота сгорания органической массы, в среднем составляет 24,5 МДж/кг, а низшая теплота сгорания рабочего топлива равна 6,3 МДж/кг. Плотность колеблется от 1,40 до 1,76 т/м3. Объемная масса проб с естественной влажностью колеблется от 1,02 до 1,26 т/м3. [10]

Рис 2.1. Житковичское месторождение

Условные обозначения 1) уголь; 2) уголь песчанистый; 3) уголь глинистый; 4 ) глина; 5 ) углистая; 6) алевритистая; 7) песчанистая); 8) алевролит; 9) алевролит глинистый; 10) алевролит песчанистый; 11) песок; 12) глауконитово-кварцевый, слюдистый; 13) углистый; 14 ) гумусированный; 15) глинистый; 16 ) глауконитово )кварцевый, глинистый); 17) супесь моренная; 18) силициты сапропелевидные, участками углистые; 19) стратиграфический индекс. [10,4]

Горногеологические условия месторождения сложные. Средняя мощность вскрышных пород составляет 21 м. Они представлены в основном четвертичными и частично неогеновыми песками, супесями, суглинками и глинами. Подстилается угольная залежь кварцевыми углистыми песками. Всевмещающие породы обводнены. Для осушения разреза по контуру залежей необходимо пробурить водопонижающие скважины или построить гидрозащитную завесу.

Бриневское месторождение расположено в Петриковском районе Гомельской области в 25 км северо-западнее Петрикова, вблизи д. Бринев и в 20 км восточнее Житковичского месторождения. Месторождение приурочено к юго-восточному склону Бриневского локального поднятия, которое выделяется в структурных планах поверхности как подсолевого комплекса, так и донеогеновых отложений. В плане угольная залежь совпадает с зоной глубинного разлома, однако тектонических нарушений в пределах месторождения не установлено. Промышленное значение имеет основной угольный пласт (рис 2.2). В нулевом контуре мощности основной пласт имеет длину 7 250 м, а его ширина изменяется от 1 300 до 775 м. Всего в пределах месторождения выявлено 3 угольных пласта .

Месторождение, по существу, представлено только одним пластом, который в поперечном разрезе имеет линзовидную асимметричную форму и пологое залегание с углами падения к центру залежи 3,5-6,5°. Его плавное выклинивание происходит в сторону бортов депрессии. Средняя мощность пласта по подсчетным блокам в пределах 2-метрового контура мощности составляет 5,8 м. Однако в северо-западной части залежи выделяется 3 участка с мощностью пласта более 15 м. Угольный пласт в общем имеет простое строение. В пластопересечениях сложного строения количество породных прослоев незначительно (1-4), мощность - от 0,1 до 1,0 м. В основном породные прослои имеют мощность 0,2-0,5 м, быстро выклиниваются и представлены углистыми глинами. Зольные разности углей (зольность 40-45 %) обычно залегают в подошве пласта. Его кровля сложена глинами, а подстилающая толща - песками, углистыми алевритами и песчанистыми углистыми глинами.

Для подсчета запасов углей, выявленных в процессе предварительной разведки, были приняты кондиции, разработанные для Житковичского месторождения. Для балансовых запасов средневзвешенная зольность с учетом засорения породными прослоями по отдельным блокам колеблется от 22,1 до 35,6 %, составляя в среднем 25,6 %. Объемный вес от 1,17 до 1,23 т/м3 (в среднем 1,19 т/м3). Для забалансовых запасов в пределах внешнего контура мощностью 1-2 м принята средняя зольность 38,5 %, а объемный вес - 1,23 т/м3. Запасы бурых углей Бриневского месторождения, по результатам предварительной разведки, составляют: балансовые - 30,194 млн т, С2 - 8,6 млн т и забалансовые С1+С2 - 1,7 млн т. Прирост запасов возможен за счет оконтуривания северо-восточной части месторождения.

Рис. 2.2. Бриневское месторождение. Геолого-литологический разрез.

Условные обозначения см. на рис. 2.1.

Угли Бриневского месторождения представлены преимущественно плотными и относительно плотными разностями. Зольность угля на сухое топливо колеблется от 7,7 до 45,0 %, за среднее по месторождению принято значение зольности 25,6 %. Влажность аналитическая изменяется в широких пределах (9,3-25,3 %) в зависимости от срока и способа хранения проб. Естественная влажность рабочего топлива с зольностью от 7,7 до 45 % колеблется в пределах 47,2-62,0 % и зависит от зольности углей. Выход летучих веществ на горючую массу по отдельным пробам колеблется от 42,6 до 67,6 %. Выход смолы безводной изменяется от 2,8 до 21,8 %. Содержание сырого воска, извлекаемого бензином и бензолом, соответственно 2,4-5,4 и 3,1-7,7 % на сухое вещество. Содержание серы в углях незначительное - от 0,2 до 3,9 % на сухое вещество, за среднее для пласта принято значение 1 %. Высшая удельная теплота сгорания колеблется от 23,1 до 26,1 МДж/кг. Удельный вес в зависимости от зольности изменяется от 1,36 до 1,93 т/м3. [10]

Горногеологические условия месторождения сложные. Мощность вскрышных пород достигает 82,3 м, средняя - 61 м. Породы вскрыши представлены четвертичными и неогеновыми песками, супесями, суглинками и глинами. Подстилаются угли в основном песками. Все вмещающие породы сильно обводнены. В пределах месторождения выделяется 4 водоносных горизонта: грунтовой, надугольный, горизонт угольной залежи и подугольный. В обводнении разрезной траншеи будут принимать участие в основном воды надугольного и подугольного горизонтов. Максимальные значения водопритоков могут составить 1 600 м3/ч. [10]

Тонежское месторождение расположено в юго-западной части Лельчицкого района Гомельской области в 1 км от д. Тонеж, в 48 км к западу от п. г. т. Лельчицы и в 60 км к югу от Житковичей. Территория месторождения полностью покрыта лесом и частично заболочена. Оно находится в центральной части Туровской депрессии Припятского прогиба. В плане угольная залежь совпадает с блоком подсолевого комплекса, ограниченным разрывными нарушениями и расположенным на приподнятом крыле Боровского разлома. Угленосные отложения образовывают вытянутую в широтном направлении мульду в кровле морских палеогеновых отложений, наиболее четко выраженную по поверхности юры. Тектонических нарушений в пределах залежи предварительной разведкой не выявлено. На месторождении вскрыто до 15 пластов, линз и пропластков бурых углей мощностью от 0,2 до 19,6 м, из них выдержаны по мощности и по площади только 4 пласта. [10]

Основным является первый пласт. Он повторяет контуры мульды и вытянут по ее простиранию на 6 км при ширине от 325-400 м на западе до 750 м на востоке, в центральной части пласт расширяется до 1 800 м. В разрезе он имеет вогнутолинзовидный профиль с углами падения к центру мульды 2-4°, лишь в юго-западной части залежи углы падения более крутые (до 6°). К бортам мульды он плавно выклинивается. Первый пласт имеет простое строение, лишь в восьми скважинах установлены породные прослои мощностью от 0,2 до 0,7 м, представленные углистыми алевритами и глинами. Перекрывается основной пласт песками и глинами. Почвой служат углистые пески. Второй пласт залегает в 0,6-28,4 м выше по разрезу и развит в пределах площади первого. Третий угольный пласт имеет максимальную площадь распространения. Он залегает на 2,0-14,7 м выше второго. Средняя мощность межпластия 4,8 м, и его слагают биогенные легкие пористые алевролитоподобные породы типа диатомитов. В пределах межпластия также вскрыты мелкие линзы и пропластки зольных углей. Четвертый пласт залегает выше третьего на 3,2-25,3 м и в плане ближе к контурам первого и второго пластов. Среднее межпластовое расстояние составляет 6,5 м. Породы, залегающие между III и IV угольными пластами, представлены главным образом глинами с единичными линзами песков и алевритов. Реже здесь встречаются мелкие линзовидные пропластки высокозольных углей мощностью от 0,3 до 0,9 м. Кровлю IV пласта слагает мощная пачка глин. К промышленным отнесены I, II и III пласты.

На месторождении проведена предварительная разведка. Запасы углей подсчитаны методом геологических блоков на планах масштаба 1:5000..Всего на Тонежском месторождении запасы угля составляют 42 млн т, в том числе по категории С1 - 21,5 млн т, С2 - 20,5 млн т. [10,11]

Рис. 2.3. Тонежское месторождение. Геолого-литологический разрез.

Условные обозначения см. на рис. 2.1.

По визуальным макроскопическим признакам Тонежское месторождение слагают плотные и рыхлые разности углей. Плотность углей с зольностью до 45 % 1,45-1,79 т/м3. Минеральные компоненты представлены глинистым веществом и в меньшей мере песчано-алевритовыми зернами кварца, очень редко выделениями сульфидов. Основные средние показатели качества углей Тонежского месторождения, как и других, представлены в приложении 1. Угли высокозольные, средняя зольность подсчитанных запасов по всем пластам 23,8 %.

Содержание общей влаги (44,7-60,5 %) близко к максимальной влагоемкости углей. Для зольности 32,0 % принято значение естественной влажности 52,1 %9 для тех же значений зольности гигроскопическая влажность принята равной 8,8 %. Выход летучих веществ на горючую массу по пластопересечениям колеблется в пределах 51,4-78,4 %. Теплота сгорания летучих веществ 16,91-26,33 МДж/кг. Нелетучий остаток порошкообразный. По среднему значению теплоты сгорания летучих веществ (21,77 МДж/кг) уголь относится к топливу с удовлетворительными реакционными свойствами. Высшая удельная теплота сгорания колеблется в пределах 23,32-29,18 МДж/кг, низшая изменяется от 5,44 до 10,13 МДж/кг. Содержание сырого воска, извлеченного бензином колеблется по отдельным пробам от 0,40 до 9,55, среднее - 4,7 %. Содержание смолы изменяется от 6,6 до 41,5 %. [10]

Вскрышные породы Тонежского месторождения представлены песчано-глинистыми отложениями неогена и квартера общей мощностью от 25,9 до 112,9 м. Угольная залежь подстилается углистыми и гумусированными песками различного гранулометрического состава с прослоями рыхлых песчаников, алевритов и линзами углей.

На месторождении выделяется 3 водоносных горизонта. Ожидаемые водопритоки в разрезную траншею при максимальной глубине отработки составят 57000 м3/сут (2360 м3/ч). Отработка месторождения может осуществиться лишь после проведения мероприятий по снижению уровней в четвертичном и надугольном водоносных горизонтах, а также при снятии напоров в подугольном горизонте. В целом гидрогеологические условия месторождения сложнее, чем на Житковичском и Бриневском, и классифицируются как неблагоприятные для организации осушительных мероприятий при строительстве и эксплуатации углеразреза.

Кроме перечисленных месторождений, в палеогеновых и неогеновых отложениях в процессе поисковых работ выявлено около 50 углепроявлений, где прогнозные ресурсы угля по категории Р2 составляют 381,9 млн т, а общие ресурсы оцениваются в 523 млн т. [10,4]

По качественным показателям угли неогена относятся к технологической группе 1Б, хорошо брикетируются и могут быть использованы в качестве топлива бытового и для местной промышленности, а также для получения гуминовых удобрений и биостимуляторов роста растений. При стабильном производстве геологоразведочных работ в течение 7-10 лет разведанные запасы углей в палеоген-неогеновых отложениях можно довести до 200- 250 млн т, что позволит создать на их базе мощности по добыче угля в объеме 4-5 млн т/год. [10, 11]

ГЛАВА 3. РЕСУРСЫ БУРЫХ УГЛЕЙ И НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

На территории РБ выявлены значительные залежи бурых углей, которые могут разрабатываться открытым и шахтным способом. Суммарные ресурсы бурых углей оцениваются приблизительно в 1,7 млрд т. Определение путей рационального использования новых для республики полезных ископаемых является насущной задачей.

Анализ материалов о состоянии и перспективах развития топливной базы Беларуси показывает, что удельный вес местных твердых топлив в балансе республики в настоящее время сравнительно невелик и ограничивается в основном использованием торфа, торфяных брикетов и леса. Все остальные виды топлива импортируются из стран ближнего зарубежья. В настоящее время остро стоит вопрос об энергетической безопасности страны, в связи с чем возникает проблема удовлетворения потребности населения в коммунально -бытовом топливе. Следовательно, изучение вопроса о возможностях использования бурых углей РБ для топливных целей представляет практический интерес. [6]

В неогеновых отложениях разведаны 3 месторождения бурых углей: Житковичское, Бриневское и Тонежское. Их общие запасы по предварительным подсчетам составляют 130 млн т. Бурые угли Житковичского месторождения (Житковичский район Гомельской области) пригодны для использования в качестве энергетического и коммунально-бытового топлива. Уже известно, что при строительстве буроугольного карьера мощностью 2 млн т в год себестоимость добычи составит 12-15 долларов за тонну. [13]

Планируется постановка бурого на топливно-энергетический баланс республики. Планируется ежегодно добывать около 4 млн т в год, что соответствует 3,7% от общего потребления котельно-печного топлива в республике на сегодняшний день и заменит 5-6% импортируемого природного газа.

Отметим, что для бурых углей характерна низшая теплота сгорания рабочего топлива 1500-1700 кКал/кг, влажность - 56-60%, средняя зольность - 17- 23%. В настоящее время за рубежом их чаще используют как коммунально-бытовое топливо после брикетирования совместно с торфом.

Как топливо бурый уголь во многих странах употребляется значительно меньше, чем каменный уголь, однако из-за низкой стоимости в мелких и частных котельных он более популярен и занимает иногдав балансе до 80 %.

Доказана пригодность бурых углей для сжигания в кипящем слое в котлах малой мощности. При этом наиболее перспективным является двухстадийное сжигание - генерация и дожигание полученных газов. Отметим, что эти способы экологически наиболее чистые, так как замена природного газа местными видами твердого топлива приведет к увеличению экологической нагрузки на окружающую среду. Так, для замены 1 млн т условного топлива природного газа необходимо сжечь 4,65 млн т бурого угля. При этом в атмосферу будет выброшено 0,52 млн т углерода, 33 тыс. 400 т углекислого газа, образуется 0,48 млн т золы, которую необходимо утилизировать. Многостадийный процесс сжигания бурых углей позволит избежать этого. В Греции и особенно в Германии бурый уголь используется в паровых электростанциях, вырабатывая до 50 % электроэнергии в Греции и 24,6 % в Германии. [10,16]

С большой скоростью распространяется получение жидких углеводородных топлив из бурого угля перегонкой. Современная технология получения синтетических жидких топлив из бурого угля включает три стадии.

На первой стадии осуществляется процесс ожижения бурого угля. В размольно-смесительный аппарат загружается бурый уголь и модифицирующие добавки. В процессе размола и гомогенизации компонентов смеси осуществляется модификация бурого угля: изменяется молекулярная структура, состав фрагментов, разрушаются электронно-донорно-акцепторные связи, что приводит к деполимеризации бурого угля и превращению его в жидкую углеводородную смесь.

По физико-химическим свойствам полученная жидкая углеводородная смесь является близкой к нефти. Дальнейшая переработка жидкого бурого угля осуществляется в условиях, аналогичных процессам переработки нефти. Содержание минеральных веществ в буром угле превышает их содержание в нефтяном сырье. При переработке бурого угля в синтетическое жидкое топливо необходимо применение совершенных процессов фракционирования и разделения углеводородной и минеральной составляющих.

На второй стадии осуществляется очистка жидкого бурого угля от механических примесей, взвешенных частиц, солей, серы и других компонентов, подлежащих удалению.

Третья стадия - углубленная переработка жидкого бурого угля в синтетическое жидкое топливо. Следует отметить что созданная в начале 70 гг. в ЮАР группа заводов «Сасол» по переработке угля в синтетическое жидкое топливо, перерабатывает около 47 млн т бурого угля в год, производя около 7 млн т жидкого топлива. Перспектива и рентабельность переработки бурых углей РБ в жидкое топливо на современном этапе детально не рассматривалась. [13]

На нынешнем этапе бурые угли необходимо рассматривать не только как энергетическое топливо, но и как ценное химическое сырье для изготовления продуктов, необходимых народному хозяйству. В самой республике и за рубежом разработаны технологические схемы. на основе которых созданы высокоэффективные промышленные и опытно-промышленные производства с целью получения горного воска, адсорбентов, кокса, щелочных реагентов и других продуктов.

Горный воск и продукты его переработки обладают рядом уникальных свойств, благодаря которым они находят широкое применение во многих отраслях промышленности (литейное производство, машиностроение, бытовая химия и т.д.).

При анализе усредненных керновых проб, отобранных по всей глубине залежи бурых углей Житковичского месторождения, установлено, что содержание воска (бензольный экстракт) составляет 2,6-7,7% на сухой уголь. Почти такие же результат получены при исследовании битуминозности бурых углей Бриневского месторождения - 2,6-8,3%.

Физико-химическая характеристика сырого воска, экстрагируемого бензолом, показывает, что содержание в нем смолистых веществ практически не превышает 30%, а в ряде образцов - около 20%. [7]

Исследуемые воска, извлекаемые бензином, отличаются сравнительно высокими эфирными числами и числами омыления, что указывает на наличие в них значительного количества восковых эфиров - наиболее ценной части природных восков. Необходимо отметить, что по вышеуказанным физико-химическим показателям и. смолистости исследуемый воск близок к аналогичному продукту, извлекаемому из александрийских бурых углей на Семеновском заводе горного воска.

Данные по выходу и характеристике сырого воска из бурых углей Житковичского и Бриневского месторождений подтверждают мнение о том, что отдельные пропластки этих углей следует отнести к битуминозным, а по основным показателям полученный продукт соответствует техническим требованиям. Однако для полной характеристики этих углей по битуминозности и определения их промышленных запасов требуется болеё детальное изучение. [7]

Исследование бурых углей в качестве исходного сырья для производства активных углей показало, что сорбенты отличаются повышенной зольностью и пониженной адсорбционной способностью по сравнению с углем, полученным из торфа. Сравнительно высокая прочность сорбентов является их положительной характеристикой.