Топливные ресурсы района Карагандинского бассейна

Восточная половина Северного Казахстана богата месторождениями минерального топлива. Эти месторождения стратиграфически подчинены двум формациям: верхнему отделу карбона (каменные угли) и нижнему отделу юры (бурые угли). Месторождения, связанные с верхним отделом карбона, согласно зоне простирания главных гранитных массивов нижнемезозойской интрузии Казахстана (Баян-Аул, Кзылтау, Эдрей, Дегелен, Чингиз-Тарбагатай) распадаются географически на два района: 1) на северо-восток от зоны интрузии, 2) на юго-запад от последней. К первой группе относятся так называемые Прииртышские месторождения каменного угля (Кумголь, Ойнак-Сор, Узун-Сор и пр.), а также Кызылтавское, Караджира и Джамантузский бассейн, расположенный в 150 км на юг от Павлодара. Ко второй группе могут быть отнесены из более или менее известных месторождений Экибастуз, группа Приерейменских месторождений (Коржун-Куль, Тюмен-Сор, Кус-Мурун, Куйка-Сор), Борлы, Ак-Джар, Караганда и т. п. Эти два основных угольных района Казахстана во многом отличны друг от друга: угли первого района имеют непостоянные элементы залегания и мощность, по типу относятся к тощим или к антрацитам; для углей второго района в каждом отдельном месторождении характерны довольно постоянные элементы залегания и мощности. Продуктивные отложения нижнего отдела юры (бурые угли) занимают площадь в пределах 51°5′ и 51°20′ северной широты и 44°45′-43°50′ восточной долготы от Пулкова. Площадь распространения буроугольных отложений точно не известна, но не менее 500-600 км2. Географически этот буроугольный бассейн целиком расположен во втором каменноугольном районе Казахстана, т. е. к юго-западу от осевой зоны больших гранитных интрузивов. В технико-экономическом отношении этот буроугольный бассейн, таким образом, может быть причислен ко второму угольному району Казахстана.

Географическая площадь угленосных отложений второго района схематически выражается в виде равнобедренного треугольника с вершиной в Карагандинской копи и основанием в виде линии, соединяющей Экибастуз с Максимовским месторождением каменного угля, находящегося в 40 км на северо-запад от г. Акмолинска. Общая площадь этого треугольника равна приблизительно 23 км2. Здесь известно до 197 отдельных месторождений каменного угля [1], из которых лишь незначительное количество подвергалось поверхностному изучению: например, Караганда, Экибастуз, Сары-Адыр, Куйка-Сор, Борлы, Акжар, Максимовское и др.

Остальная часть месторождений до сих пор не затронута разведкой. Возможно, что не все месторождения каменного угля во втором районе при ближайшем изучении окажутся с промышленными запасами.

Из отдельных месторождений, входящих в состав этого бассейна, большей популярностью пользуется Караганда. Поэтому указанный каменноугольный бассейн удобнее в последущем определять как Карагандинский. Площадь распространения угленосных отложений этого бассейна сейчас не известна, за исключением немногих ее пунктов. Все наши познания о геологии этого бассейна базируются, по существу, на случайных фактах, так как до настоящего времени нет не только полных детальных исследований, но и общей геологической съемки района хотя бы в десятиверстном масштабе. В табл. 1 приведена сводка данных, которые имеются в литературе по данному бассейну.

 

Таблица 1

Месторождение Угленосная

площадь, км2 Мощность

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

угленосности, %

угленосных

отложений, км

угольных

пластов, м

Караганда 270 2,67 23,32 0,9%

Куу-Чеку 5 – 5,0 –

Борлы 25 – 4.0 –

Ак-Джар 45 – 2,0 –

Куйка-Сор 27 0,32—0,42 10,5 2,6

Кус-Мурун 1,0 – 2,8 –

Тюмень-Сор 1,5 – 2 –

Экибастуз 76,7(113,8) 0,235 15,0 6,3

Семизбугу-

Топракмола 15-20 – 3,0 –

Майсор10–4,0

Рождественское5-10–5,0

Максимовское20–4

Всего 538,3-511,2 – – –

 

 

Продолжение таблицы 1

Кол-во промышленных пластов Кол-во угля,

тыс. т Примечание

12 167 000 Количество угля по А.А. Гапееву для 8 пластов до глубины 1,5 км. См.: Гапеев А.А. Карагандинское каменноугольное месторождение // Мат-лы по общ. и прикл. геологии. Пг„ 1922. Вып. 61.

1 25 000 Голубенцев К.М. Полезные ископаемые и горнопромышленные центры степного края. Омск, 1924 -1925 (рукопись).

2100000

2 90 000 Плошадь замерена согласно схематической геологической карте месторождения, составленной Н.Н. Тихоновичем. См.: Тихонович Н.Н. О некоторых каменноугольных и медных месторождениях Киргизской степи // Мат-лы по общ. и прикл. геол. Л., 1926. Вып. 52.

3 280 000 Тиме А. Отчет по обследованию каменноугольной копи Балашовой в ур. Сары-Адыр. Омск, 1917 (рукопись).

1 2520 Русаков М. и Яговкин И. К вопросу о минеральных ресурсах Киргизской степи и об естественном горнозаводском районировании ее. М.;Л., 1925. Количество пластов по А.А. Гапееву (см. указ. работу).

– 3600 Русаков М. и Яговкин И. Указ. работа.

13 1 200 000* Гапеев А.А. К вопросу об Экибастузском и Прииртышском месторождениях каменного угля // Мат-лы по общей и прикл. геологии. Пг. 1920. Вып. 44. Величина площади в скобках — по А. Краснопольскому. См.: Краснопольский А. Экибастузское месторождение каменных углей // Вестник Минфина. СПб., 1900.

– 83 300 Голубенцев К. М. Указ. работа.

– 83 300 То же

– 76 600 »

– 100 000 »

–6 220 320

 

*Площадь угольных отложений, согласно данным Гапеева, имеет вид эллипса, сопряженные диаметры которого 13,33 и 5,8 км. Запас угля в 13 промышленных пластах мощностью не ниже 0,5 м будет равен до глубины 1500 м 43512х15х1,25х1500 = 1200000 тыс. т.

 

В табл. 1 не приведены данные К.М. Голубенцева по месторождениям Средний Чедерты, Боз-Айгыр, района деревни Богдановки, Яблоновской котловины и Коксенгирсора ввиду того, что источники, которыми он пользовался, не указаны.

В отношении цифр, приведенных в табл. 1, заметим, что они ни в коей мере не являются исчерпывающими для тех месторождений, к которым относятся. Например, в месторождении Караганда до сих пор полно не выяснены площадь распространения угленосных отложений, мощность угленосной свиты и количество отдельных пластов; в отношении Экибастузской мульды также не установлены мощность угленосных отложений и количество в них отдельных пластов угля. То же самое, но в большей степени, касается всех месторождений, приведенных выше. Большинство горноразведочных работ не заходит глубже уровня грунтовых вод (2-14 м), охватывая лишь головные зоны пластов, где процессы выветривания играют доминирующую роль, затушевывая и искажая истинное строение угольных пластов. Причины здесь кроются, с одной стороны, в слабой геологической изученности всего района в целом, с другой стороны, в том, что в таких месторождениях, как Караганда или Экибастуз, где велись довольно крупные эксплуатационные работы, предприниматели вели добычу хищным путем, извлекая ископаемое, но ничуть не заботясь о подсчете его запасов. Горноразведочные работы на остальных месторождениях носят еще более случайный характер, будучи порождены той лихорадочной спекуляцией, которая кратковременно разыгралась в степи вокруг вопроса об угле в связи с проектировавшейся к постройке Южно-Сибирской магистралью.

Коэффициент угленосности Карагандинского бассейна еще точно не установлен. Значения его приведены лишь для трех месторождений бассейна: Караганды, Экибастуза и Куйка-Сорской мульды (бывшая копь Балашовой), причем для Карагандинского месторождения он заведомо уменьшен, так как обнаруженные пласты угля здесь далеко не все в данной угленосной толще, на что указывалось и А.А. Гапеевым. Более близок к истинному коэффициент угленосности Куйка-Сорской мульды, где в 1917 г. была проведена подробная горнопромышленная и геологическая экспертиза горными инженерами А.И. Тиме, К.М. Голубенцевым и Р.И. Ульгреном и где геологическое строение мульды весьма благоприятно для изучения. Если 2,6 % взять в качестве средней угленосности для Карагандинского бассейна в целом и сопоставить с Донецким и Кузнецким бассейнами, то получим коэффициент угленосности Донецкого бассейна – 0,13 %. Кузнецкого – 1,3 %, Карагандинского – 2,6 %. Коэффициент угленосности Карагандинского бассейна в два раза выше такового Кузнецкого и в 20 раз – Донецкого, что обусловливает соответственно большую плотность углей на единицу поверхности в Карагандинском бассейне, чем у двух последних.

По обшей мощности каменноугольных отложений эти бассейны распределяются так (км): Донецкий – 7,5; Кузнецкий – 12,5; Карагандинский – 3,7. Как видим, Карагандинский бассейн уступает в три раза Кузнецкому и в два раза Донецкому.

Сравнение этих бассейнов по площади распространения каменноугольных отложений невозможно ввиду геологической неизученности Карагандинского бассейна, где сейчас не ясна не только площадь распространения угленосных отложений в пределах указанного выше схематического треугольника, но и связь с ним тех месторождений каменного угля, которые расположены вне этого треугольника (например, месторождения в районе оз. Тенизского, деревни Богдановки, оз. Боз-Айгыр, Коксенгирсора и Яблоновской котловины, где зафиксированы выходы углей каменноугольной формации).

Из сопоставления геологических данных по Карагандинскому бассейну (коэффициент угленосности, мощность каменноугольных отложений и географическая площадь их распространения) видно, что запасы минерального топлива, заложенные в Карагандинском бассейне, потенциально весьма велики. Данные о запасах, которые приведены в табл. 1, получены лишь на основании имеющегося к настоящему времени весьма скудного и случайного фактического материала и ни в коем случае не могут претендовать на хотя бы относительно полное освещение запасов Карагандинского бассейна. Несомненно, что дальнейшее планомерное изучение района этого бассейна в сочетании с геологопоисковыми и горноразведочными работами будет прогрессивно увеличивать количество топливных запасов этого бассейна. В этом смысле Карагандинскнй бассейн ожидает та же судьба что постигла Кузнецкий бассейн, где рост запасов в связи с ростом исследований выразился так (млрд т) [2]: 1913 г. – 23,6; 1918 г. – 250; 1928 г. – 330. Следовательно, в течение 14 лет произошел рост запасов более чем в 25 раз.

Слабо изучены до настоящего времени также физико-химические и технические свойства углей Карагандинского бассейна. Фактический материал, имеющийся в литературе по данному вопросу, сведен в табл. 2.

 

Таблица 2

Месторождение Влажность.

% Летучие

вещества, % Твердый

углерод, % Зола, % Сера, %

Караганда 0,75-13,91 20,70-33,78 44.01-63,08 6.25-30,60 0,27-1,43

Куу-Чеку 0,80-1,96 12.64-18,70 67,43-69.44 15,21-21,80 ?

Борлы 2,90 20,0 51,67 32,34 0.34

Ак-Джар 5,56 44,11 65,86 7,27 0,77

Куика-Сор 1,95-3,50 25,68-32,70 ? 18,40-26,50 0,75-1,10

Экибастуз 0,80-3,90 28,70-32,50 49,50-57,60 11-19 1,0-2,60

Максимовское ? 22,9 48,3 28,8 ?

 

 

 

Продолжение табл. 2

Теплотворная

способность,

кал Кокс Лит. ссылка

содержание, %качество

7,200-7,500 52,38 -76,72 Кокс сплавленный или порошко-

образный Гапеев А.А. Карагандинское каменноугольное месторождение // Мат-лы по общ. и прикл. геол. Пг., 1922. Вып. 61.

? 58,70-70,20 Порошкообразный Реутовский. Полезные иско­паемые Сибири. Пг., 1925. Ч. 2. С. 12.

4,67-3,9

 

77,09То жеГапеев А.А. О некоторых каменноугольных месторождениях вдоль линии Юж.-Сиб. ж. д. // Мат-лы по общ. и прикл. геол. Пг., 1922. Вып. 58.

6,184-7 50,33 » То же

6,500-7,000 67,95-70,60 Кокс сплавленный Тиме Г.И. Отчет по обследованию каменно-

угольной копи Балашовой в урочище Сары-

Адыр. Омск, 1917 (рукопись)

6,887-7,560 63,27-78,37 То же Гапеев А.А. К вопросу об Экибастузском и Прииртышском каменноугольных месторождениях // Мат-лы по общ и прикл. геол. Пг., 1920. Вып. 44.

? ? Тиме А.И. Отчет начальника Северного степного округа за 1915 г. (рукопись).

 

Примечание. По месторождениям Кус-Мурун, Тюмень-Сор, Май-Сор и Рождественское данных нет.

 

Из табл. 2 видно, что угли Карагандинского бассейна могут быть уложены в 2-4 группы классификации Грюнора. Характерны большая степень зольности углей и малое содержание серы. Но эти данные еще нуждаются в проверке. Дело в том, что в большинстве случаев анализируемые пробы угля из месторождений Карагандинского бассейна взяты с небольшой глубины (не более 20-40 м по вертикали), часто до или в пределах верхнего уровня грунтовых вод, где процессы физического и химического выветривания играют крупнейшую роль, что сильно искажает первичное строение каменного угля. Вследствие этого приведенные анализы неточно отражают первичный состав углей и не могут быть поэтому сопоставлены с углями других бассейнов. Для иллюстрации этого можно указать на то, что самые глубокие выработки в Карагандинских копях достигают 60 м по вертикали, т. е. того горизонта, уголь которого в Донецком бассейне никогда не добывался ввиду сильной зольности, за исключением добычи крестьянскими хозяйствами. Процессы выветривания увеличивают в первую очередь содержание летучих и уменьшают количество серы в угле (благодаря процессам окисления). Поэтому можно ожидать, что на глубине ниже уровня грунтовых вод первичный состав угля в месторождениях Карагандинского бассейна окажется с несколько более пониженным содержанием летучих и повышенным содержанием серы, чем указано в анализах.

Вместе с тем в первичном составе угля следует ожидать снижения содержания золы в угле ввиду того, что зольность верхних горизонтов угля может в значительной степени обусловливаться механической дея-

тельностью грунтовых вод.

Второй причиной, вызывающей повышение содержания золы, является количество прослойков пустой породы (углисто-глинистых сланцев) в угольном пласте, чем вообще характеризуется строение многих угольных месторождений Карагандинского бассейна. В последнем случае несомненно, что при надлежащей постановке сортировочных работ (мойка, обогащение) можно добиться значительных результатов по снижению содержания золы в угле, как это имело место, например, в последние годы на Экибастузе. Одним из основных свойств, определяющих ценность угля как топлива, является его коксуемость. В этом отношении большинство месторождений Карагандинского района дает хорошо спекающийся металлургический кокс. Недостатком получаемого кокса при отсутствии сортировки являлась большая степень его зольности, обусловленная повышенной зольностью углей. При этом, как указано выше, в дальнейшем можно добиться значительных эффектов в снижении зольности угля путем рациональной постановки сортировочных работ. Выход кокса для месторождений Карагандинского бассейна, исходя из данных табл. 2, можно принять в среднем 70 % от массы угля, причем на опыте коксования углей Экибастуза, Куйка-Сорской мульды и некоторых пластов Караганды (пласты «Новый» и «Джимми») кокс получался светлосерый, плотный, сплавленный, твердый, имеющий типичный для жирных и кузнечных углей вид.

Чтобы закончить топливный очерк района Карагандинского бассейна, необходимо хотя бы в кратких чертах остановиться на месторождениях бурых углей, географически расположенных в Карагандинском бассейне. Месторождения бурых углей известны с 1838 г. Заключены они в пределах 51°5′ и 51°20′ северной широты, 44°45′ и 43°50′ восточной долготы от Пулкова. Площадь, занимаемая угленосными отложениями, обширна (500-600 км2). Угленосная свита палеофитологически сходна с челябинской. Возраст – нижняя юра или рет. Количество пластов и их мощность для отдельных месторождений по отрывочным данным сведены в табл. 3.

Технический анализ углей (%) приведен в табл. 4.

Теплотворная способность угля 6400-6500 калорий.

Уголь плотный, с раковистым изломом и смолистым блеском, черно-бурого цвета, дает неспекающийся трещиноватый кокс. Залегание угленосной свиты весьма спокойное, с падением 4-6°. Месторождения известны в литературе под названием Чакчанского буроугольного бассейна.

Таблица 3

Месторождение Кол-во пластов Мощность, м

Баянды-Кудук 1 2,8

Сары-Булак Мощный пласт не пересечен до почвы

Шольсор 1 2,50

Талды-Коль 8 2,50

Май-Кюбень 2 1,5

Сары-Коль 1 2,2

Чакчан 6 10,0

 

 

Таблица 4

Месторождение Влага Летучие Кокс Зола Сера

Баян-Кудук 5,56-10,49 44,11 49,5-50,35 5,8-7,27 0,77-1,60

Май-Кюбень – 39,03 58,30 10,35 –

Сергиевское 8,31 37,29 46,51 7,89 –

Талды-Коль – – 45,0 5,0 –

Сары-Коль – 37,5 25,0 –

 

 

В заключение приходим к следующим выводам:

Геологические запасы топлива в районе Карагандинского бассейна достаточно велики. Объем проводившихся здесь горноразведочных и эксплуатационных работ совершенно недостаточен, чтобы определить хотя бы в первом приближении общие запасы бассейна в цифровом виде.

Однако даже те цифровые данные, которые имеются к настоящему времени относительно запасов некоторых отдельных месторождений бассейна таковы, что уже теперь он по мощности становится на четвертое место в Союзе, причем нет сомнений в том, что дальнейшие разведочные работы и региональная геологическая съемка района будут прогрессивно увеличивать здесь запасы минерального топлива.

Качество углей Карагандинского бассейна, как видно из данных анализов и проб, несмотря на то, что большая часть этих проб взята из верхних, выветренных зон месторождений, таково, что эти угли могут удовлетворять при рациональных методах сортировки запросам не только цветной металлургии и паровых установок, но и черной металлургии (для доменных процессов) с ее специфическими и повышенными против первых двух требованиями на качество топлива.