Большая Советская Энциклопедия (УГ)

Подразделение У. и. на бурые, каменные и антрациты принято в большинстве стран Европы (в некоторых — с выделением дополнительно лигнитов). В основу принятой в 1956 Европейской экономической комиссией ООН Международной системы классификации каменных углей также положены выход летучих веществ (V^Г ) для углей с V^Г > 33% — высшая теплота сгорания влажной беззольной массы (Q^в_безз ), спекающая способность и коксуемость. Тип угля обозначается кодовым трёхзначным номером, первая цифра которого указывает класс угля (по V^Г или Q^в_безз ), вторая — группу (по спекающей способности, определённой методом Рога или индексом вспучивания в тигле), третья — подгруппу (по коксуемости, определённой методами Одибер-Арну или Грей-Кинга). В США и некоторых др. странах У. и. подразделяются на лигниты, суббитуминозные, битуминозные угли и антрациты; классификационными параметрами приняты: для лигнитов, суббитуминозных и битуминозных (с высоким V^Г >31%) углей — теплота сгорания беззольной массы, для битуминозных с V^Г < 31% и антрацитов — выход летучих веществ и содержание связанного углерода.

Маркировка углей, отражая комплекс определённых технологических свойств разновидностей У. и., используется как основной критерий в практике промышленного использования углей. Для конкретных направлений потребления устанавливаются дополнительные технические требования. Резкое снижение теплового эффекта сгорания У. и. и экономических показателей их использования за счёт балласта (золы и влаги) определяет необходимость брикетирования углей с высокой естественной влажностью и предварительного обогащения высокозольных углей (см. Обогащение полезных ископаемых ). Предельная зольность У. и., направляемых на слоевое сжигание, не должна превышать 20—37%, на пылевидное сжигание — 45%.

Для коксования используются малозольные (обогащенные) спекающиеся каменные угли, в которых лимитируется содержание серы и фосфора. Для полукоксования, газификации, получения жидкого топлива, горного воска и др. направлений потребления нормируются спекаемость, сернистость, зольность, кусковатость, термическая стойкость, содержание смол, битумов и др. показатели качества.

III. Основные закономерности угленакопления

Углеобразование — один из региональных геологических процессов, протекавший и возобновлявшийся при благоприятном сочетании тектонических, климатических, геоморфологических, фитоценологических и др. факторов. Крупные эпохи углеобразования приурочены к периодам медленных колебательных движений земной коры на фоне общего длительного погружения крупных областей и участков. Для углеобразования существенное значение имели возникновение в нижнем палеозое наземной растительности и её эволюция в последующей истории Земли. Наличие в осадочных толщах гумусовых углей отмечается с силура, а угленакопление промышленного значения — с девона. Получившие в среднем палеозое развитие влаголюбивые папоротникообразные растения ограничивали размещение областей угленакопления приморскими (или постепенно терявшими связь с морем) равнинами — паралический тип углеобразования . С последующей эволюцией растительных форм и расселением их на суше связано перемещение областей углеобразования в глубь материков; преобладающее развитие получил лимнический тип углеобразования .

В познание процессов углеобразования, закономерностей пространственного распределения запасов У. и. и др. проблем геологии углей большой вклад внесён русскими и советскими геологами. Первыми специалистами по геологии угольных бассейнов были Л. И. Лутугин и его ученики — В. И. Яворский, П. И. Степанов, А. А. Гапеев и др.; кроме того, большие работы были проведены М. А. Усовым, Ю. А. Жемчужниковым, И. И. Горским, Г. А. Ивановым, М. М. Пригоровским, А. К. Матвеевым, Г. Ф. Крашенинниковым и др. Развитие учения о геологии угля в зарубежных странах связано с именами немецких (Г. Потонье, К. Науман, М. и Р. Тейхмюллеры, Э. Штах и др.), английских (М. Стопе, К. Маршалл, У. Фрэнсис и др.), американских (Р. Тиссен, Д. Уайт и др.), голландских (Д. Кревелен), чешских (В. Гавлена) учёных и др.

Анализ стратиграфического и палеогеографического распределения масс У. и. на Земле лег в основу разработанной в 1937 П. И. Степановым теории поясов и узлов углеобразования. Им установлена определённая закономерность в размещении одновозрастных угольных районов и бассейнов в виде поясов широтного или субмеридионального направления, которые были приурочены к зонам земной поверхности с палеоклиматическими и геотектоническими условиями, благоприятными для накопления угольной массы. На основании стратиграфического распределения учтенных запасов У. и. П. И. Степанов выделил два максимума углеобразования — в верхнем карбоне — перми и в палеогене — неогене, а также высказал предположение о наличии третьего — в юрско-нижнемеловое время. Последующие исследования подтвердили эти закономерности. Стратиграфическое распределение учтенных мировых геологических запасов углей по состоянию на 1970 (14 триллионов т ) приведено на (рис. 2 ). В СССР основные запасы У. и. сосредоточены в бассейнах пермского (48,5%) и юрско-мелового (39%) возрастов.

Углеобразование является одним из региональных геологических процессов, проявившихся на территории всех континентов (рис. 3 ). Площади непрерывного распространения угленосных формаций (см. Формация геологическая) колеблются от нескольких до сотен тыс. км; мощности — от десятков м до 20 км, число заключённых в них пластов угля — от единиц до нескольких сотен. Согласно современным представлениям, все основные черты угленосных формаций — их мощность, пространственная изменчивость состава и строения, взаимоотношение с вмещающими породами, количественная и качественная характеристика угленосности, метаморфизм углей, тектоника и др.— определяются характером и интенсивностью колебательных движений земной коры, в тесной взаимосвязи с историей структурного развития и палеогеографией. Так, для угленосных формаций, приуроченных к краевым прогибам, унаследованным и наложенным крупным впадинам на складчатом основании (см. Тектонические прогибы ), характерны большая мощность формаций; зональность их тектонического строения (от сильно дислоцированных структур по границе с орогенными областями к спокойным в центральной и приплатформенной частях бассейна), многопластовость, горизонтальная и вертикальная зональность в проявлении регионального метаморфизма углей, широкий диапазон их марочного состава (от бурых до антрацитов). В СССР с этими формациями связаны бассейны, обеспечивающие сырьём коксохимическую промышленность: Донецкий, Кузнецкий, Карагандинский и Печорский.

Крупные по масштабам процессы углеобразования приурочены к платформенным областям. В угленосных формациях, связанных с посторогенными (Челябинский и Тургайский бассейны), унаследованными и наложенными впадинами (Канско-Ачинский, Майкюбенский и Южно-Уральский бассейны) часто накапливались мощные угольные пласты. К платформенным синеклизам приурочены маломощные угленосные формации с невысокой угленосностью (Подмосковный и Иркутский бассейны). Степень углефикации углей платформенных формаций невысокая, преобладают угли бурые и каменные марок Д и Г. В орогенных областях углеобразование проявилось слабо, на локальных площадях, где создались благоприятные для континентального осадконакопления условия. Из-за сложной тектоники такие месторождения имеют очень ограниченное промышленное значение

IV. Морфология угольных пластов и условия их залегания

Подавляющему большинству угленосных формаций свойствен пластовый характер залегания У. и. между почти параллельными напластованиями вмещающих пород на обширных площадях, при небольшой по сравнению с площадью распространения мощности. В прибрежно-морских и прибрежно-бассейновых (лагунной, дельтовой) обстановках осадконакопления, характерных для угленосных формаций, приуроченных к переходным (от орогенных к платформенным) областям, угольные пласты формировались на огромных площадях, измеряемых сотнями км² . Мощность отдельных пластов — от см до нескольких м, при относительно высокой выдержанности морфологических черт. Свойственная платформенным областям внутриконтинентальная (озёрная, озёрно-болотная, речная) обстановка осадконакопления обусловила более ограниченное по площади распространение пластов, во многих случаях их линзовидную форму. Мощность многих угольных залежей достигает здесь на значительных площадях десятков, в единичных случаях — сотен м. В практике промышленной оценки принято разделять угольные пласты: по мощности — на весьма тонкие (до 0,5 м ), тонкие (0,5—1,3 м ), средней мощности (1,3—3,5 м ), мощные (3,5—15 м ) и весьма мощные (более 15 м ); по выдержанности морфологии и качества угля — на выдержанные, относительно выдержанные и невыдержанные. На выдержанности морфологии угольных пластов, оцениваемой обычно на площадях в несколько км² , отражается прежде всего региональное и локальное расщепление — результат прерывистых дифференцированных погружений дна бассейна, неравномерного сноса песчано-глинистого материала, колебаний уровня вод и др. Изменение мощностей пластов обусловливается также неровностями ложа торфяника и размывами как в процессе накопления, так и после захоронения торфяников и углей овражно-речной сетью или морской трансгрессией. Сохранность угольных пластов нарушается в ряде случаев процессами карстообразования в подстилающих угленосную толщу отложениях, выгоранием пластов, возникшим в результате окисления угля атмосферным воздухом, воздействием тектонических подвижек, приводящим к пережимам и раздувам, а также ассимиляцией угля изверженными породами, внедрившимися в угленосную толщу. Залегание угольных пластов также характеризуется большим разнообразием. Лишь в некоторых бассейнах и месторождениях платформенной группы угольные пласты характеризуются слабоволнистым, почти горизонтальным ненарушенным залеганием. В большей же части угленосные образования подверглись складкообразованию, сопровождавшемуся разрывными нарушениями (рис. 4 ). В практике разведки и эксплуатации условия залегания угольных пластов оцениваются для локальных участков крупных бассейнов и месторождений с запасами угля, обеспечивающими работу шахты (углеразреза). В масштабе шахтных (карьерных) полей ведущими структурными формами являются: моноклинали — крылья пологих синеклиз и антеклиз платформ, а также крылья и замковые части крупных синклиналей и антиклиналей; ограниченные по размерам брахискладки и участки с сопряжением различных складчатых форм более мелких порядков. Сопровождающие складчатость и наложенные разрывные нарушения создают блоковый характер залегания угольных пластов с размерами обособленных блоков от несколько км² до мелкоблочных и чешуйчатых форм. Применительно к действующим принципам геологопромышленной оценки угольные месторождения и угленосные площади по степени сложности геологического строения подразделяются с учётом выдержанности морфологии угольных пластов и качества угля, а также характера проявления тектоники на три группы. К первой группе относятся месторождения (участки) простого строения с выдержанными мощностями основных рабочих пластов и качеством углей, ненарушенным или слабонарушенным залеганием; ко второй — месторождения (участки) сложного строения с изменчивой мощностью и строением большей части угольных пластов либо с невыдержанным качеством углей, а также угленосные площади, на которых при выдержанной морфологии основных пластов залегание последних — сложно складчатое или интенсивно нарушено разрывами; третью группу составляют месторождения (участки) очень сложного строения, интенсивно нарушенные складчатостью и разрывами, мелкоблочным залеганием или сложной изменчивой морфологией угольных пластов. Приведённая группировка используется при проектировании геологоразведочных работ, подсчёте запасов углей и планировании строительства угледобывающих предприятий. См. также Угольная промышленность , Подземная разработка полезных ископаемых.

Лит.: Потонье Г., Происхождение каменного угля и других каустобиолитов, Л. — М. — Грозный — Новосибирск, 1934; Жемчужников Ю. А., Общая геология ископаемых углей, 2 изд., М., 1948; Крашенинников Г. Ф., Условия накопления угленосных формаций СССР, М., 1957; Матвеев А. К., Геология угольных бассейнов и месторождений СССР, М., 1960; Иванов Г. А., Угленосные формации, Л., 1967; Миронов К. В., Геологические основы разведки угольных месторождений, М., 1973; Метаморфизм углей и эпигенез вмещающих пород, М., 1975; Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР, т. 1-11, М., 1962—73; Haviena V., Geologic uhelnу'ch lozisek, sv. 1—3, Praha, 1963—65: Francis W., Coal: its formation and composition, 2 ed., L.. 1961; Krevelen D. W. van, Coal, Arnst., 1961.

К. В. Миронов.

Рис. 3. Распределение учтенных (по состоянию на 1970) мировых запасов углей по континентам: 1 — Европа; 2 — Азия; 3 — Северная Америка; 4 — Южная Америка; 5 — Африка; 6 — Австралия.

Рис. 2. Распределение учтённых (по состоянию на 1970) мировых запасов ископаемых углей по геологическому возрасту (по А. К. Матвееву) (в %): 1 — девон; 2 — карбон; 3 — пермь; 4 — триас; 5 — юра; 6 — мел; 7 — палеоген — неоген.

Рис. 1. Изменение рабочей влажности (W^p ), теплоты сгорания (Q^г_б ), содержания углерода (C^r ), выхода летучих веществ (V^r ) и отражательной способности витринита (R) с повышением степени углефикации углей (по И. В. Ерёмину, Э. М. Паху).

Главные угольные бассейны и месторождения.

Рис. 4. Примеры месторождений с различной сложностью тектоники: а — Итатское, Канско-Ачинский бассейн; б — Саранский участок, Карагандинский бассейн; в — Алмазно-Марьевский район, Донбасс; г — Бачатский район, Кузбасс. 1 — угольные пласты; 2 — зоны выгорания угля; 3 — разрывные нарушения; 4 — скважины.