顿涅茨煤田

乌克兰最大的煤炭基地

顿涅茨煤田(简称顿巴斯,Донбасс)位于 乌克兰 东部,是该国最大的煤炭基地之一,也是世界著名的煤田之一。煤田由 第聂伯罗 向东延伸,穿过 顿涅茨克 、 哈尔科夫 和 伏罗希洛夫格勒 三个州,直至 俄罗斯 联邦 罗斯托夫州 。顿涅茨煤田东西长650公里,南北宽70至170公里,总面积约6万平方公里。作为 乌克兰 最大的煤田,顿涅茨煤田拥有悠久的采煤历史。由于煤田地处 苏联 西部工业中心,且炼焦煤储量丰富,因此开发程度较高。在煤炭总产量和无烟煤及炼焦煤矿产量方面,顿涅茨煤田一直位居前苏联首位。

情况

顿涅茨煤田在构造上呈大的复 向斜 ,其主体部分(3.6万km)为顿巴斯褶皱区。在由俄罗斯 地台 深大断裂所形成的近东西向坳陷中充填有较厚的 石炭纪 含煤沉积。顿巴斯褶皱区以西,即西顿巴斯,为一狭窄的(宽10~40km)发育有石炭纪含煤沉积的地台边缘带,位于 乌克兰 结晶 地盾 的北坡,延伸约300km,总面积约8000km²。该带的东部称为南顿巴斯。煤田北部的地台边缘部分,位于 沃罗涅日 ( Воронеж )结晶地块的南坡,面积约1.5万km²。

煤田地台边缘部分的石炭系的总厚度不超过2~3km。由坳陷带边缘到中央,石炭系厚度逐渐增加到18km。在坳陷的西部边缘,在石炭系之上产出有巨厚(1200~1500m)的二叠系。顿巴斯褶皱区,在64%面积上,石炭系直接出露地表或被厚度不大的第四系覆盖。下石炭统杜内阶和维宪阶下部为 碳酸盐岩 。维宪阶上部到上石炭统是 石炭纪 含煤岩系的主要部分,为陆源岩石,主要由 砂岩 、 粉砂岩 和泥质岩组成,其中夹有 煤层 和 石灰岩 。下石炭统分五个岩组,中石炭统分八个岩组,上石炭统分三个岩组。

在煤田内,含煤岩系的构造型式有很大区别。在西顿巴斯和南顿巴斯,岩层大体为 单斜 产状, 倾角 2°~3°,在此背景下发育有平缓的凹陷、穹状隆起,断裂构造发育,主要为正 断层 ,与走向横切和斜交,形成复杂的块状构造。在顿巴斯褶皱区,主要为宽阔的 向斜 和因被逆掩断层破坏而变形的狭窄 背斜 ; 构造分带很明显,坳陷的中部是近东—西向延伸的大型 线性构造 ,包括主背斜、北向斜和南向斜;在向斜中还分布有孤立而较大的次级向斜构造,这些褶皱不对称,一般与主背斜相邻的一翼较陡,另一翼较平缓。在大型线性褶皱的中央带的北部和东部地区,褶皱的规模变大,形状简单; 西北部地区,呈现链状、雁状连结的穹窿。

系数

顿涅茨煤田 石炭纪 含煤岩系含有300多层煤,其中近2/3的厚度小于0.45m。少数 煤层 的最大厚度为1.8m (偶尔达到2.5m)。在130层厚度大于0.45m的煤层中,40%~60%的厚度为0.45~0.60m;厚度大于1m的煤层数约占厚度大于0.60m的煤层数的20%。含煤性最高的是下石炭统的C1组和中石炭统的 C2 —C2组。在纳缪尔阶和中巴什基尔阶(C1—C2组)以及上石炭统下部( C3 组),只含个别可采煤层;上石炭统上部岩组无工业含煤性。各岩组的含煤系数有变化。

质量

在宏观煤岩类型上,早石炭世煤与中—晚石炭世煤有明显差别。前者为半亮 型煤 , 壳质 组组分含量高,煤的挥发分产率、氢含量、发热量增高,可熔性明显增加,即使在变质程度较低时,也具有高的粘结性。后者为光亮型煤,镜质组含量占75%~95%,壳质组含量占2%~10%,其工艺性质取决于 凝胶 化物质的特征,具有很大变化,这与原始植物质料的聚积和埋藏条件的不同有关。该煤田的煤可区分出弱还原(“a”型)煤和还原(“B”型)煤。在变质程度 相等 时,弱还原煤的特点是,其挥发分、发热量、粘结性和硫含量都低,是在氧化程度较高、覆水程度浅的 沼泽 中形成的,其中的植物残体分散程度较低。

顿涅茨煤田的煤种很全,从 褐煤矿 、长焰煤到贫煤和无烟煤均有。决定煤质多样性的主要因素是煤的变质程度。从复 向斜 边缘向中部,由西向东,石炭系各岩组的厚度增加,各岩组煤的变质程度有规律地增高。在 地层 剖面中,由上部 煤层 到下部煤层,煤的变质程度增高符合希尔特规律,煤变质梯度Vdaf为0.8%~1.4%,Ro为0.03%。该煤田决定煤质变化的主要 变质作用 类型是深成变质作用。

煤的发热量高,低位发热量多为30~36MJ/kg;磷含量低,易于洗选,适于炼焦,但焦煤和 肥煤 很少;灰分较高,为15%~30%,平均27%;硫含量一般,为1.5%~3.5%。

资源

预测储量2400亿吨,1200米深度内的 探明储量 为732亿吨,其中气煤占1/3 ,长焰煤占15%,煤质优良;焦煤和肥煤较少,而且灰分和硫分高(分别为27%和1.5%~3.8% )。炼焦用煤全部在 乌克兰 境内,无烟煤主要在 俄罗斯 境内。含煤 地层 主要是中 石炭纪 , 煤层 多达 140层,但厚度小。开采煤层中,厚度小于 1.2米的占80%以上,大都是缓倾斜和倾斜煤层。开采条件复杂,60% 的煤层有 瓦斯突出 危险。顿巴斯采煤历史悠久;1820年开始商业开发,1913年产量25兆吨(Mt),1965年产量达206Mt 。近年来,开采深度越来越大,平均深度超过 600 米,最深的斯柯钦斯基矿达1400 米,岩石温度高达 47℃, 矿井 衰老,生产成本很高,产量逐年下降,1990年为172Mt 。顿巴斯是 苏联 最重要的 重工业 中心之一。70年代以前,顿巴斯的 动力煤 供应前苏联 欧洲 部分各地区,炼焦煤绝大部分用于 乌克兰 。90年代后,由于乌克兰能源供应紧张,外供量大大减少。

顿涅茨煤田煤炭资源量141Gt (计算深度1800m),其中炼焦煤约占38%。A+B+C1级储量约为57Gt(占资源量的39%),其中乌克兰部分为43Gt(内含炼焦煤15.2Gt),占乌克兰A+B+C1级总储量的91.6%。煤田中分布最广的为气煤,其储量约占煤田A+B+C1级储量的36%。煤田东南部 ( 俄罗斯 罗斯托夫州 一带)有无烟煤,占煤田A+B+C1级储量的17.8%。在气煤与无烟煤之间,有一条宽15~20km的狭窄带,其中蕴藏有气 肥煤 、肥煤、焦煤、瘦煤,其储量约占煤田A+B+C1级储量的13%。其余储量为长焰煤 (约占22%) 和 褐煤矿 (约占11.2%)。

条件

顿涅茨煤田的开采地质条件复杂。老采区上部水平的煤储量大部分已采完。目前, 矿井 平均采深700m,有15%矿井深度大于1000m。开采 煤层 厚度,有85%达1.2m。缓倾斜和倾斜煤层占65%,急倾斜煤层占35%。煤田内发育有大小型冲刷带,断裂构造多,煤层顶板易冒落。深部煤层地压大, 瓦斯 含量达30m/t。1/3矿井有 瓦斯突出 危险。现最大开采深度的岩石温度为45~52℃。水文地质条件复杂程度不一,大部分矿井的涌水量为50~100m/h,少部分为100~250m/h,平均每采出一吨煤需排水近6m。

历史

顿涅茨煤田早在1722年即开始采煤,1769年起进行工业性开发。1913年煤产量提高到25Mt,占 俄国 煤产量的87%。20世纪60年代以来,虽然该煤田的开采地质条件恶化,井深不断增加,吨煤开采成本高于全国,但是由于其所处地理位置,1980年总产量仍达205Mt。近年来,其煤产量呈下降趋势。1992年,该煤田 乌克兰 部分煤产量为65.5Mt; 1990年,该煤田 俄罗斯 部分煤产量为27.6Mt。