Нижнеилийское месторождение

Нижнеилийское ураноугольное месторождение расположено в юго-запад­ной части Балхашской впадины, в дельте р. Или, и связано с юрскими отло­жениями одноименного угленосного бассейна.

Месторождение выявлено в 1973 г. партией № 35 объединения «Волковгеология» при проведении в этом районе специализированных поисковых работ на уран с применением бурения. В 1974—1977 гг. были осуществлены поисково-оценочные работы с определением масштабов угле- и ураноносности месторождения и его района, в результате которых были установлены круп­ные масштабы Нижнеилийского месторождения и его комплексный харак­тер. В 1978—1980 гг. на месторождении выполнена предварительная разведка с апробацией запасов в ГКЗ, а в 1981- 1986 гг. — детальная разведка централь­ной части месторождения в границах трех шахтных полей — № 5, 6, 7 (из одиннадцати). Изучение месторождения осуществлялось буровыми скважи­нами без применения горных выработок.

Нижнеилийское месторождение - комплексное молибден-ураноугольное. Промышленные угле- и ураноносность здесь связаны с одним мощным уголь­ным пластом. Центральная, детально разведанная часть месторождения оценивается как подготовленная для проектирования предприятия под подземный способ отработки.

Геологическое строение. На Нижнеилийском месторождении мезозойско-кайнозойский комплекс терригенных отложений мощностью до 400—500 м выполняет погребенную грабен-синклинальную структуру протяженностью около 100 км и шириной до 15—20 км, образованную двумя системами севе­ро-западных глубинных долгоживущих разломов, субпараллельных Сарытум-ской зоне, а также близширотных (рис. 48). Фундамент впадины сложен в различной степени дислоцированными палеозойскими осадочно-вулканогенными образованиями кислого и среднего состава и породами интрузивного комплекса, в основном гранитоидными.

Ранне-среднеюрские мезозойские отложения в центральной части проги­ба залегают на размытой поверхности палеозойских пород, а на флангах — на их корах выветривания. Мощность кор достигает 25—30 м; они характеризу­ются высоким содержанием глинозема (до 30—50%) и наличием в кровле небольших по размерам лентообразных залежей бокситов мощностью поряд­ка первых метров с низким (3—5) кремниевым модулем. Юрская толща мощ­ностью до 250—260 м сложена терригенными речными, озерными болотными отложениями, вмещающими ближе к верхней части разреза мощный уголь­ный пласт (рис. 49).

Образования юры подразделяются на угленосную и надугленосную свиты.

Разрезу угленосной свиты свойственны цикличное строение (выделяют­ся четыре цикла - снизу I-IV) и трансгрессивный характер залегания отло­жений циклов: снизу вверх уменьшается крупность обломочного материала и увеличивается угленасыщенность. Из-за неровной поверхности ложа деп­рессии мощность угленосных отложений и их фациальный состав испыты­вают значительную изменчивость, а число циклов может сокращаться до од­ного-двух вследствие выпадения нижних частей разреза угленосной свиты. Максимальной мощности угленосная свита достигает в центральной части Нижнеилийского прогиба, вдоль юго-западного борта, примыкающего к Карабекскому сбросу, где она составляет 180—220 м и где проявлены все четыре цик­ла. Вблизи северо-западного и юго-восточного замыканий прогиба мощность угленосной свиты уменьшается до первых десятков метров, число циклов сокращается до одного-двух. Таким образом, осадки первых трех циклов распространены только в центральной и юго-западной частях прогиба, а четвертого — на всей его площади.

Разрез всех циклов в основании представлен средне- и мелкогалечными конгломератами (в I цикле — с включением мелких валунов), гравелитами, крупнозернистыми песчаниками, в средней части — разнозернистыми песча­никами, в верхней — алевропесчаниками, алевролитами и глинами, содержа­щими линзы и пропластки мощностью до 1 м (I—III циклы) или пласты (IV цикл) бурых углей. Отложения каждого последующего цикла залегают на предыду­щем со слабым размывом, без углового несогласия. Особенностями отложе­ний угленосной свиты являются наличие углистого детрита в терригенной части разреза, сероцветный облик пород, слабая литификация отложений. Максимальные мощности отложений I-IV циклов составляют соответствен­но 70, 25, 33, 80 м.

Площадь распространения отложений надугленосной свиты в основном совпадает с площадью, занятой осадками угленосной свиты. На большей ее части надугленосная свита сложена крупнозернистыми полимиктовыми пес­чаниками с частыми прослоями и линзами конгломератов. Подчиненную роль играют мелкозернистые песчаники, алевропесчаники, алевролиты и глины, развитые преимущественно в западной части депрессии. Породы имеют пер­вичный красный цвет. Мощность свиты изменяется от первых метров у бор­тов депрессии до 60—80 м в ее восточной части.

Кайнозойский разрез представлен позднеолигоценовыми и раннемиоце-новыми отложениями, относимыми к колшенгельской свите[11], породами аральской (N₁²), павлодарской (N₁²—N₂¹) и илийской (N₂^2-3) свит, четвертич­ными образованиями.

Отложения колшенгельской свиты с размывом и угловым несогласием залегают на пенепленизированной и размытой поверхности осадков надугле­носной свиты, сложены галечно-конгломератовыми и песчаными породами, нередко на известковистом цементе; мощность свиты 30 м.

Аральская свита представлена средне-тонкозернистыми песчаниками и голубовато-зелеными и серыми глинами; мощность до 80 м.

Отложения павлодарской свиты залегают с размывом на породах араль­ской и надугленосной свит. Они представлены красно-бурыми глинами внизу и песчано-щебнистой породой на карбонатном цементе вверху; мощ­ность 108 м.

Илийская свита представлена песчано-глинистыми известковыми и гипсоносными породами буроватого и палевого цвета; мощность 50—100 м.

Среди четвертичных образований распространены известковистые мел­козернистые слабосцементированные песчаники; значительные площади за­нимают эоловые пески мощностью 10-30 м; общая мощность около 100 м.

Тектонические дислокации в период осадконакопления юрских отложе­ний, в рудообразующий и пострудный этапы, были малоамплитудными и практически не усложняли первичной морфологии угленосных отложений и угольного пласта. Наклоны слоев и угольного пласта 1—2° на юго-восток. Лишь в узких приразломных зонах, ограничивающих прогиб, углы наклона пластов увеличиваются до 4-6°.

Угленосность. Промышленная угленосность на Нижнеилийском место­рождении связана с мощным угольным пластом, залегающим в верхней час­ти IV цикла угленосной свиты. Пласт прослежен по простиранию Нижне-илийского грабена на протяжении около 65 км при ширине от 2-3 до 12—15 км; на северо-западном фланге он может быть прослежен еще на 20—30 км. Общая прогнозная площадь распространения пласта около 700 км², в том числе на изученной площади 500 км². Глубина залегания кровли пласта в северо­западной части месторождения достигает 150 м, в центральной части — 230— 280 м, а в юго-восточной увеличивается до 300—330 м.

Максимальная (59 м) мощность угольного пласта установлена в централь­ной части прогиба; на северо-западе и юго-востоке наблюдаются усложнение его границ, резкие колебания ширины, вплоть до разделения на юго-восточ­ном фланге месторождения узкими (до 1,5 км) безугольными зонами на от­дельные участки, обусловленные поперечными блоковыми выступами в фундаменте грабена. На большей части площади распространения пласта границами являются линии генетического выклинивания.

Угольный пласт на площади 240 км² имеет простое строение, среднюю мощность около 20 м, практически не содержит породных прослоев и отно­сится к группе выдержанных; с ним связано около 57% запасов месторожде­ния. В юго-восточной части, на площади около 260 км² угольный пласт рас­щепляется на две угольные пачки — нижнюю (I) и верхнюю (II). Нижняя включает четыре, верхняя — пять пластов рабочей мощности (свыше 1,5 м); с ними связано 43% запасов углей. В плане они представляют собой полосы различной протяженности (от 7 до 40 км) и ширины (от 0,2 до 10 км), распо­лагающиеся субпараллельно линиям расщепления и генетического выклини­вания основного пласта. Мощность угольных пропластков изменяется от минимальной рабочей до первых десятков метров.

Угли Нижнеилийского месторождения относятся к бурым марки Б₂. Мощ­ный пласт и его пропластки сложены углями преимущественно фюзенового типа с подчиненным развитием кларено-дюреновых разностей; названные типы сложно переслаиваются с постепенными взаимопереходами.

Угли характеризуются средней зольностью 16,06%, в том числе в преде­лах шахтных полей № 5, 6, 7 — 14,45%, с колебаниями по пластопересечениям от 8—10 до 25—30%. Содержание серы сульфидной 1,03%, выход летучих - 38,48%, содержание влаги в естественном залегании — 38%, теплотворная способность горючей массы — 6635 ккал/кг, рабочего топлива — 3074 ккал/кг.

В составе золы основными компонентами являются оксиды кремния, алюминия, кальция, магния, серы; содержание оксида натрия колеблется от 3,06 до 7,20%, калия — 0,41 — 1,13%. По содержанию оксида натрия угли под­разделяются на три группы:

1) несоленые—с содержанием оксида натрия в сухом угле менее 0,4%; включающие 17% запасов месторождения (распространены преимуществен­но в юго-восточной части его);

2) слабосоленые — от 0,4 до 0,7 — 23%) запасов (распространены в цент­ральной части месторождения);

3) соленые - свыше 0,7%-60% запасов (распространены на северо-запад­ном фланге месторождения).

Урановое оруденение. На площади около 180 км² в кровле угольного пла­ста залегают угли мощностью от первых десятков сантиметров до 2 м (реже более), представляющие собой балансовые молибден-ураноугольные руды. Урановое оруденение на месторождении локализуется в кровельных частях угольного пласта и пропластков на границе с перекрывающими угольный пласт красноцветными и пестроокрашенными породами — разнозернистыми гравелитами и песчаниками (рис. 50).

Сложные, ступенчатые очертания выклинивания угольных пропластков в зоне расщепления угольного пласта обусловливают соответствующие очертания нижней границы грунтового окисления, контролирующей оруденение: за пределами верхнего угольного пласта (водоупора) граница зоны окисления опускается до следующего угольного пласта и так последовательно достигает кровли самых нижних угольных пропластков на участках, где они не пере­крываются вышерасположенными угольными пропластками или пачками углисто-глинистых пород (рис. 50). На месторождении выделяются три руд­ных горизонта в ассоциации с угольными пластами и пропластками: верх­ний, совпадающий с кровлей мощного угольного пласта, а в зоне расщепле­ния его — с кровлей самого верхнего пропластка; средний, приуроченный к кровле остальных угольных пропластков, где они не перекрываются верхним угольным пластом; нижний, связанный с кровлей пропластков нижней уголь­ной пачки, где она не перекрывается угольными пропластками верхней уголь­ной пачки.

Урановорудные залежи с балансовыми рудами имеют простую пластовую морфологию и характеризуются площадными размерами от 0,1 до 3,2 км². Возле границ выклинивания угольных пластов оруденение иногда распрост­раняется на всю мощность, и рудные залежи приобретают форму «обратных роллов». Залежи, связанные с мощным угольным пластом, имеют усложнен­ную гипсометрию с бессистемной волнистостью кровли (амплитуды 2—3 м), по-видимому, аналогичной особенностям морфологии залежи № 5 Кольджатского месторождения.

Всего на месторождении оконтурено 48 рудных залежей, из них 32 распо­лагаются в детально разведанных шахтных полях № 5, 6, 7. Около половины запасов сосредоточено в трех крупных залежах, имеющих протяженность от 2,5 до 3 км и ширину от 0,1 до 2 км; две залежи связаны с верхним и одна - со средними рудными горизонтами. Мощности залежей от 0,1 до 3,9 м. Залегание субгоризонтальное — углы падения составляют 0—3°, в единичных случаях увеличиваются до 4—8°.

Распределение урана неравномерное. Содержания его в балансовых рудах изменяются от 0,05 до десятых долей процента, достигая иногда 1—2%; для высоких содержаний характерны минимальные мощности рудных интервалов. Площадные

коэффициенты рудоносности изменяются от 0,6 до 1; распрост­ранение безрудных «окон» спорадическое. Балансовые руды по мощности сопровождаются оторочками забалансовых руд; средняя мощность верхней оторочки 0,33 м, нижней — 0,66 м. Глубина залегания залежей определяется глубиной залегания кровли угольных пластов и пропластков.

В проницаемых песчано-конгломератовых горизонтах у границ грунтово­го и слабо проявленного на этом месторождении пластового окисления отме­чается повышенная радиоактивность в сероцветных породах, изредка фикси­руются спорадические концентрации урана в первые сотые доли процента; промышленные залежи в терригенных породах отсутствуют.

Урановая минерализация в ураноугольных залежах однотипна для всех горизонтов и представлена настураном (80%) и коффинитом (20%). Молиб­деновая минерализация тесно парагенетически связана с урановой (коэффи­циенты корреляции по содержанию составляют 0,63—0,82) и представлена ильземанитом, иордизитом, реже молибденитом. В балансовых угольных ру­дах в промышленных и близпромышленных концентрациях содержатся и другие попутные компоненты со следующими средними содержаниями: ре­ний — 6,8 г/т, германий —9,9 г/т, серебро — 3,5 г/т, кобальт — 0,017%, селен - 0,025% и др. (рис. 51).

Зольность рудных углей составляет 26,4%; содержание серы сульфидной - 2,28%, карбонатов - 0,07%; теплотворная способность горючей массы -6590 ккал/кг, рабочего топлива — 2654 ккал/кг.

Технология переработки урановых руд, разработанная на укрупненных лабораторных пробах, предусматривает как прямой гидрометаллургический передел угольных руд, так и переработку зольного остатка после сжигания углей и обеспечивает высокое извлечение урана, молибдена, а также утилиза­цию значительной массы попутных элементов.

Гидрогеологические и инженерно-геологические условия разработки Нижне-илийского месторождения, расположенного в западной части Балхашского ар­тезианского бассейна, оцениваются как весьма сложные в связи с низкими проч­ностными свойствами перекрывающего рыхлого разреза, напорным характе­ром вод, большой водообильностью и высокой минерализацией подземных вод.

В обводнении разреза участвуют четыре водоносных комплекса пород (табл. 8).

Возможные водопритоки в шахту 13 000—15 000 м³/час. Проходка шахт­ных стволов потребует применения специальных методов, а разработка мес­торождения — его предварительного осушения.

Месторождение находится в зоне газового выветривания с наличием под­зоны азотно-углекислых газов. Угли склонны к самовозгоранию, обладают повышенной пожаро- и взрывоопасностью; концентрация токсичных эле­ментов (ртуть, бериллий, фтор, мышьяк, уран, селен и др.) в энергетических углях не превышает допустимых пределов.

Запасы энергетических углей на месторождении составляют 9975 млн т. Общая оценка масштабов Нижнеилийского бассейна 13,7 млрд т угля.

Центральная часть Нижнеилийского месторождения в границах шахтных полей № 5,6,7 определена как подготовленная для проектирования промыш­ленного предприятия.

Таблица 8. Характеристика водоносных комплексов

	Мощ-	Напор над	Удельный	Коэффициент	Минера-
Комплекс	ность,	кровлей	дебит,	фильтрации,	лизация,
	м	горизонта, м	дм^3/с	м/сутки	г/дм^3
Четвертичный		_	0,71	1,4	20,4
Неогеновый			0,36	1,2	11,7
Юрский надугленосный			0,92	5,2	6,0
Юрский угленосный			0,18	0,5	34,0

Дата добавления: 2015-08-10