Угольный пласт

Угольный пласт - тело, сложенное углем и вытянутое по простиранию и падению на сотни и более метров, отграниченное от вмещающих пород поверхностями напластования /верхняя - кровля, нижняя - почва/. Пласт -наиболее распространенная форма тел угольных месторождений. Угольный пласт мощностью менее 10 ом называется прослоем или пропластком.

По строению пласты бывают простыми /без породных прослоев/, умеренно сложными /1-3 породных прослоя/ и очень сложными /переслаивание многочисленных угольных и породных прослоев/. В умеренно сложных и очень сложных пластах выделяют пачки - части угольного пласта между породными прослоями.

Мощность пласта - кратчайшее расстояние от кровли до почвы. В угольных пластах различают несколько видов измеряемой мощности.

В зависимости or мощности угольные пласты подразделяются на весьма тонкие /0, 5-1, 3 м/, средние /1, 3-3, 5 м/, мощные /3, 5-15 м/ и весьма мощные/более 15 м/. В СНГ весьма мощные /60-200 м/ пласты каменного угля известны в Кузнецком и Экибастузском бассейнах, а бурого угля /мощностью 80-100 м/ - в Канско-Ачинском бассейне и на месторождениях Башкирии и Украины. Самые мощные в мире пласты угля известны в Австралии /на месторождении Латроб Вэлли пласт бурого угля мощностью 330 м/ и в Канаде /на месторождении Хат-Крик пласт мощностью 450 м, в верхней части близкий к торфу, в нижней - каменный уголь/.

Элементы залегания пласта - линия простирания, линия падения и угол падения. Линия простирания пласта - линия, образующаяся при пересечении поверхности наклонно залегающего пласта с горизонтальной плоскостью. Линия падения пласта - линия, лежащая на его поверхности, перпендикулярная линии простирания и направленная по падению пласта. На практике измеряют азимуты линий простирания и падения пласта. Азимут линии простирания, т.е. угол между направлением на север и линией простирания, имеет два значения, которые отличаются друг от друга на 180° Азимут линии падения - угол между направлением на север и линией падения - имеет одно значение. Азимуты линий простирания и падания могут принимать значения ог 0 до 360°. Угол падения - угол между горизонтальной плоскостью и поверхностью пласта, - как правило, имеет значение 0-90°. Опрокинутые пласты характеризуются углами падения более 90°.

В зависимости от значения угла падения пласты подразделяются на пологие /до 25°/, наклонные /до 45°/ и крутые /свыше 45°/.

Мощность пласта по простиранию и по падению изменяется. У выдержанных по мощности пластов отклонение от средней величины составляет до 25 %, у относительно выдержанных - до 50 %, у невыдержанных - более 50 %.

Изменение мощности угольного пласта может быть обусловлено как особенностями накопления растительного материала /неровное основание ложа торфяника, неравномерное поступление органики, расщепление и размывы, фациальное замещение/, так и процессами, происходившими после образования пласта /тектонические процессы, размывы/.

При накоплении растительного вещества на неровном основании местами может отсутствовать нижняя часть пласта /рис.10, а/, а при наравномерном поступлении органики - верхняя часть /рис.10, б/.

Расщепление выклинивающегося пласта на краю болота происходит в результате различной способности к уплотнению растительного вещества и горной породы. Неравномерное прогибание торфяника может быть причиной того, что местами накапливается не растительное, а минеральное вещество, которое образует породные прослойки в угольном пласте. Расщепляющийся угольный пласт может сохранять общую полезную мощность и через некоторое расстояние слиться в единый пласт /рис.11/.

Известны случаи многократного расщепления основного пласта. Фациальное замещание представляет собой естественное выклинивание угольного пласта, обусловленное прекращением торфообразования и накоплением осадков обломочного, глинистого и карбонатного составов.

Под влиянием тектонических деформаций /складчатые и разрывные/ в одних случаях возникают раздувы, в других - сокращение мощности в пять и более раз. Чаще всего такие явления приурочены к осям крутых антиклинальных складок или к сопряжениям разрывов растяжения. Во всех случаях пласты перемяты, уголь измельчен до пылевидного состояния.

Наиболее распространенной причиной изменения мощности пласта является размыв. На размыв указывают уменьшение мощности пласта на сравнительно коротких расстояниях, присутствие эрозионного вреза, характер линии контакта между углем и замещающей породой, взаимоотношение размыва с породами почвы и кровли. Различают сингенетические и эпигенетические размывы /рис.12/. Сингенетические размывы формировались русловыми потоками и болотными реками, протекавшими через торфяную массу. На месте размытого слоя отлагались привнесенные осадки. Если течение водных потоков ослабевало или прекращалось, накопившиеся отложения покрывались раститольностью, а затем - снова торфяной массой. Эпигенетические размывы угольного пласта связаны с эрозионной деятельностью водных потоков. Они характеризуются глубоким врезом и могут затрагивать не только угольный пласт, но и породы почвы.

В угольных пластах обнаружены валуны, гальки, конкреционные тела и минеральные образования. Валуны и гальки магматических, осадочных и метаморфических пород привносятся в торфяник с корневой системой растений, со скоплениями растительного материала. Известны гальки, сложенные углем. Конкреционные тела по составу могут быть карбонатными /сложены кальцитом, доломитом и сидеритом/, сульфидными /пирит, мархазит/ и др. Они характеризуются округлой и эллипсоидальной формами, размерами до нескольких дециметров. Конкреции образуются в угольном пласте в процессе диагенеза /при превращении торфа в уголь/.

Взаимоотношения пластов углей с вмещающими породами могут быть такими:

I/ пласт угля вмещается значительной по мощности толщей однородной породы, образующей с углем резкий контакт, что свидетельствует о быстрой смене условий накопления;

2/ пласт угля отделяется от вмещающих пород маломощным прослоем породы /часто - углистого состава/, что указывает на постепенный переход к новым условиям накопления;

3/ пласт угля подстилается или перекрывается толщей переслаивающихся песчано-глинистых пород, содержащих маломощные прослои углей, что характерно для неустойчивого режима при отложении осадков.

В Донбассе в большинстве случаев почвой угольных пластов являются аргиллиты и алевролиты. Песчаники в основании угольных пластов встречаются реже, известняки - в исключительных случаях. Породы кровли, как правило, имеют морское происхождение: аргиллиты и алевролиты представляют собой отложения мелководного моря, песчаники - прибрежных условий, а известняки - глубоководные осадки.