Угольный бассейн — это площадь в сотни и тысячи квадратных километров сплошного или прерывистого развития угленосных отложений с подчиненными им пластами угля, образовавшимися в результате единого геолого-исторического процесса.
Угольное месторождение — часть бассейна (например, Кемеровское или Прокопьевское месторождения Кузнецкого бассейна) или обособленная, небольшая по площади (десятки, реже сотни квадратных километров) и запасам угля часть земной поверхности (например, месторождения угля восточного склона Урала).
Иногда употребляют термин «угленосный район». Это совокупность угольных месторождений, как правило разобщенных в результате тектонических или эрозионных процессов.
Громадные угленосные площади, на которых не доказано непрерывное развитие угленосных отложений с подчиненными пластами угля, называют угленосными площадями, или областями.
Кроме того, А. К. Матвеев выделяет угленосные провинции, под которыми понимает обширные (многие тысячи квадратных километров) площади углеобразования, охватывающие ряд одновозрастных бассейнов и месторождений, связанных единством образования и последующих изменений.
Еще в 1937 г. академик П. И. Степанов установил, что в осадочной оболочке земной коры, начиная с девона, когда появились первые промышленные скопления углей, выделяются три максимума угленакопления: верхнекарбоново-пермский (38,1% мировых запасов углей), юрский (4%), верхнемеловой — третичный (54,4%). Позже, в результате новых открытий и разведки месторождений, А. К. Матвеев и Н. Г. Железнова (1970 г.) установили следующее распределение запасов углей (в %): в девоне 0,001, карбоне 21, перми 27, триасе 0,04, юре 16, мелу 21, палеогене и неогене 14,6.
Донецкий каменноугольный бассейн, расположенный на юге европейской части страны, — основной поставщик энергетических и технологических углей для высокоразвитой промышленности Украины и прилегающих областей других республик. Площадь Донбасса, занимающего часть Днепровско-Донецкой впадины и всю область развития Донецкого складчатого сооружения, 70 тыс. км2, из них на 25 тыс. км2 продуктивные отложения каменноугольного возраста выведены на дневную поверхность, что значительно упрощает добычу угля.
В геологическом строении Донбасса принимают участие породы палеозойского, мезозойского и кайнозойского возраста. Разрез отложений палеозоя и мезозоя характеризуется многочисленными перерывами, которые сопровождаются выпадением целых стратиграфических подразделений.
В пределах Донецкого складчатого сооружения выделяется ряд крупных линейных складчатых структур, вытянутых в субширотном направлении. Основные структуры — главная антиклиналь с примыкающими к ней с севера главной синклиналью и с юга первой южной синклиналью. Крупное Ровенецкое поперечное поднятие расчленяет эти структуры на западную и восточную части, замыкающиеся у Ровенецкого поднятия.
Пликативные структуры сопровождаются многочисленными разрывными нарушениями и осложнены рядом взбросов и надвигов, параллельных направлению складчатости. Поперечные поднятия, как правило, сопряжены с параллельными им взбросами. Значительная тектоническая нарушенность, особенно в полосе мелкой складчатости, препятствует отработке угольных пластов. Промышленная угленосность приурочена к южному и северному бортам Днепровско-Донецкой впадины и Донецкому складчатому сооружению.
Нижнекаменноугольные отложения мощностью 1300—3000 м слагаются внизу известняками, а выше песчано-глинистой толщей с прослоями известняков и углей. Угленасыщенность среднекарбоновых отложений максимальна; мощность 2200—7000 м; представлены они песчано-глинистыми породами с пластами известняков и углей. Верхнекарбоновые отложения сложены также песчано-глинистыми породами с прослоями известняков и углей; мощность их 600— 2500 м.
В отложениях карбона установлено около 300 угольных пластов и пропластков. Около 50 пластов имеют мощность от 0,5 до 2 м и являются объектами эксплуатации. Угольные горизонты распределены в разрезе равномерно, а по площади они приурочены к отдельным структурам. По степени угленосности различные свиты не равноценны. Так, например, свиты нижнего карбона угленосны только на западе (Западный Донбасс).
Горно-геологические условия отработки запасов в общем удовлетворительные. Главные неблагоприятные факторы — газоносность и значительная нарушенность угольных пластов. При разработке глубокозалегающих горизонтов (глубже 500—700 м) начинают проявляться внезапные выбросы угля, газа и пород.
Канско-Ачинский бассейн занимает широкое поле юрских угленосных отложений, распространенных на юге Сибири. Площадь бассейна с неглубоким залеганием угленосных отложений около 50 тыс. км2. Наличие сверхмощных угольных пластов (50—100 м), их неглубокое залегание обусловили большие запасы и благоприятные возможности для открытой добычи.
Большая часть Канско-Ачинского бассейна расположена в Красноярском крае и занимает наиболее заселенную южную часть его территории. В центре бассейна находится г. Красноярск, бассейн в широтном направлении пересекается Сибирской железнодорожной магистралью. На базе углей этого бассейна намечено создать наиболее значительные тепловые электростанции.
По геолого-тектоническим особенностям в бассейне выделены следующие геолого-промышленные районы:
- Итат-Боготольский,
- Чулымо-Сережский,
- Балахтинский,
- Приенисейский,
- Рыбнинский,
- Саяно-Партизанский,
- Абаканский.
Каждый район приурочен к определенной тектонической структуре.
Стратиграфическое деление угленосной толщи различно для восточной (Канской) и западной (Ачинской) частей. Описание стратиграфии дается в основном для Ачинской части бассейна, расположенной в краевой части молодой Западно-Сибирской платформы. В геологическом строении бассейна принимают участие разнообразные комплексы пород от архейских до современных отложений.
Многочисленными исследованиями установлено наличие архейских, протерозойских, палеозойских, мезозойских и четвертичных отложений. Они представлены осадочными породами, а также метаморфическими и вулканогенными образованиями. Древние отложения — архейские, протерозойские, частично нижнепалеозойские — сильно дислоцированы и метаморфизованы. Они слагают складчатый фундамент восточной части бассейна, расположенной на древней Сибирской платформе. Гораздо слабее дислоцированы и метаморфизованы средне- верхнепалеозойские толщи, которые представляют собой фундамент молодой Западно-Сибирской платформы.
Угленосную формацию слагают осадки юрского возраста. Юрские угленосные отложения залегают несогласно на размытой поверхности в понижениях рельефа докембрийских и палеозойских пород и представлены песчаниками, алевролитами, аргиллитами, песками, глинами и галечниками с подчиненными им пластами угля. Мощность юрских отложений колеблется в зависимости от рельефа фундамента от 120 до 1800 м. Накапливались они в континентальных платформенных условиях.
Юрские отложения Ачинской части бассейна расчленяются на три свиты:
- макаровскую,
- итатскуго,
- тягинскую.
Макаровская свита (мощность 50—100 м) представлена грубообломочным материалом, вплоть до конгломератов; в центральных частях бассейна преобладают песчано-глинистые отложения с пластами угля. Итатская свита (мощность 160—570 м) сложена песчаниками, алевролитами и аргиллитами и содержит мощные пласты угля. В восточной части бассейна итатской свите соответствует бородинская. Тягинская свита (мощность до 100—200 м) сложена песчано-глинистыми осадками и содержит маломощные пласты угля.
Меловые отложения развиты лишь в западной части бассейна. Мощность их 100 м. Выражены они преимущественно глинистыми песчаниками, которые переслаиваются с песками и глинами. Кайнозой представлен палеогеновыми, неогеновыми и четвертичными образованиями. Из четвертичных отложений наиболее полно распространены покровные аллювиально-делювиальные и аллювиальные образования (мощность до 5—10 м, реже более 50 м).
Тектоническое строение Канско-Ачинского бассейна неоднородное, что обусловлено положением его па стыке трех крупнейших структурных областей: Сибирской платформы, Западно-Сибирской плиты и Алтае-Саянской складчатой области. Большая часть бассейна является платформенной и характеризуется почти горизонтальным залеганием слабометаморфизованных юрских угленосных отложений.
Юрские отложения сохранились в виде отдельных разрозненных неглубоких мульд. Преобладают широкие мульды, разделенные пологими антиклинальными поднятиями. Дизъюнктивные нарушения в юрских породах проявляются слабо. Углы наклона слоев в основном 2—5°, но вблизи горных хребтов (Саяно-Партизанский район) возрастают до 50—60°. Дизъюнктивные дислокации выражены в основном в виде незначительного смещения пластов.
Угленосность отложений среднеюрского комплекса связана главным образом с бородинской свитой и с верхней половиной разреза итатской свиты. Эта часть разреза характеризуется более высокой угленосностью. Свита содержит от 3 до 35 угольных пластов, большая часть которых имеет рабочую мощность. Средняя суммарная мощность угольных пластов от 4 до 97 м. Такая высокая угленосность объясняется широким распространением мощных угольных пластов, Средняя мощность главного угольного пласта по бассейну 21 м, а максимальная до 100 м (Итат-Боготольское, Березовское).
Хорошая выдержанность самого мощного в бассейне угольного пласта свидетельствует о том, что он отлагался одновременно на значительных площадях бассейна.
По составу исходного материала угли бассейна относятся к гумусовым, а по способу накопления — к автохтонным. В бассейне встречаются сапропелиты и горючие сланцы.
По степени метаморфизма угли в основном относятся к бурым и подразделяются на три технологические группы: Б1, Б2 и БЗ. Только угли Саяно-Партизанского месторождения каменные, газовой стадии метаморфизма. Бурые угли характеризуются следующими данными технического анализа: содержание W 2—44%, А 6—12%, S не более 1%, Qp 11760—20160 Дж/кг. Низкая природная зольность основной массы углей исключает необходимость их обогащения. Недостатки углей — низкая атмосфероустойчивость, быстрое окисление, склонность к самовозгоранию.
