1.1. Геологическая характеристика района и месторождения
1.1.1. Географо-экономические сведения

Южно - Якутский каменноугольный бассейн расположен на юге Якутии и протягивается вдоль Станового хребта на 750 километров , от реки Олекма на западе и до реки Идюм на востоке. Мезозойские угленосные отложения образует ряд изолированных площадей, выделяемых в угленосные районы: Усмунский, Алдано-Чульманский, Гонамский и Токинский.

Токийский угленосный район расположен в восточной части Южно-Якутского угольного бассейна, охватывая обширную территорию между рекой Ишнам на западе и рекой Идюм на востоке.

Административно, большая часть Токийского района располагается на территории Нерюнгринского улуса, часть его к востоку от реки Мулам и озера Б.Токо территориально относиться к Хабаровскому краю.

Эльгинское месторождение лежит в незаселенной, холмистой и лесистой местности Дальнего Востока, в Республике Саха (Якутия), примерно в 1 300 километрах к юго-востоку от столицы - г. Якутска. Месторождение расположено в 415 километрах к востоку от существующего разреза и города Нерюнгри. В настоящее время отсутствуют всепогодные дороги или железная дорога, по которым можно попасть в эту часть Дальнего Востока России. Автомобильную дорогу и железную дорог предполагается провести с юга от Улака на Байкало-Амурской магистрали (БАМ) по общему маршруту на расстояние примерно 316 километров . Предполагаемый маршрут пройдет через сопки, широкие болотистые низины и неосвоенные районы, причем будут применены жесткие нормы контроля состояния окружающей среды для того, чтобы обеспечить экологическую защиту и не нарушить сток рек. В настоящее время до Эльгинского месторождения добираются на вертолете, который предоставляется частной компанией в аэропорту Чульман, расположенном в 30 километрах к северо-востоку от Нерюнгри. Полет из Чульмана до базового лагеря в Эльге на расстояние 415 километров занимает около двух часов. Доступ наземным транспортом из Чульмана по зимней дороге составляет 510 километров . Эльгинское каменноугольное месторождение располагается в центральной части Токийского района, к западу от озера Б. Токо. Границы месторождения установлены с учетом естественных границ по элементам гидросети, геоморфологии и геолого-структурных особенностей площади.

Территория Токийского района, как и Южно - Якутского угольного бассейна, в целом характеризуется преимущественно среднегорным, умеренно расчлененным рельефом с абсолютными отметками водоразделов в пределах 900- 1400 метров и уреза крупных водотоков 730- 390 метров . Зеркало озера Б.Токо имеет абсолютную отметку 902,2 метра . Водоразделы представляют собой залесенные увалы субмеридиального направления с плоскими или полого - выпуклыми вершинами пологими склонами.

Климат района резко континентальный, характеризуется длительной до 7 месяцев холодной зимой и коротким часто жарким летом. Среднегодовая температура воздуха -11 градусов Цельсия с колебаниями от -61 градуса Цельсия (Декабрь-Январь) до +36 градуса Цельсия (Июль). Количество выпадающих осадков колеблется в пределах от 200 до 560 мм . в год, из которых около 80% выпадает в летний период. Устойчивый снежный покров устанавливается в сентябре - октябре месяце. Высота его 0,6- 0,8 метра на занесенных участках до 1,0- 1,2 метра .

Преобладающее направление ветров северо-западное в зимнее время и севера - восточное в летний период, скорость ветра в среднем составляет 1,5- 2,0 метра в секунду при максимальной скорости в марте иногда достигает 8,0- 12,0 метров в секунду. В зимний период для района характерно высокое атмосферное давление (910- 915 мм . рт. Ст.).

На территории района широко развиты многолетние мерзлотные породы, которые на Эльгинском месторождении имеют повсеместное развитие. Глубина сезонной оттайки колеблется от 0,2 - 1,0 метра , на склонах в северной экспозиции, до 1,5- 2,0 метров на склонах южной экспозиции.

Ближайшими населенными пунктами к месторождению являются: г. Нерюнгри, располагающийся в 415 км . по прямой к западу и в 510 км . по автозимнику, и п. Чагда в 350 км . к северу.

Восточная ветвь БАМа железной дороги проходит в 320 км . к югу за Становым хребтом.

1.1.2. Стратиграфия

В геологическом строении Эльгинского месторождения принимают участие отложения всего мезозойского угленосного комплекса, перекрытые чехлом рыхлых и ледниковых отложений четвертичного возраста. При этом непосредственно на площади месторождения на дневную поверхность выходят отложения лишь Беркакитской, Нерюнгринской, Ундытканской свит, которые вскрыты на полную мощность разведочными скважинами.

Данные о литологическом составе пород угленосного разреза, вскрытого скважинами на Эльгинском месторождении, приведены в таблице № 1.

Кабактинская свита - J3 кв

На Эльгинском месторождении, частично, мощностью от 80- 200 м ., вскрыт верхний горизонт свиты. Выявлено 15 углепроявлений, из которых 3 угольных пласта имеют мощность более 0,7 м ., при широком площадном развитии. Углепроявления и пласты угля приурочены к слоям алевролитов, чередующихся с горизонтами светло- серых песчаников.

Беркакитская свита – J3 dr

Отложения свиты на месторождении вскрыты на полную мощность целым рядом поисковых скважин. Отложения представлены в основном, крупно и среднезернистыми песчаниками, алевролиты и связанные с ними углепроявления пользуются локальным развитием. В разрезе свиты, вскрыто 9 углепроявлений мощностью до 0,7 м . Мощность свиты на месторождении оценивается в 240 м .

Нерюнгринская свита - J3 nr

В пределах площади месторождения отложения свиты узкой полоской окаймляют поле развития меловых отложений. В южной части месторождения отложения свиты слагают ядра узких, субширот, но вытянутых линейных складок, приуроченных к зоне образований Станового хребта с мезозойскими отложениями. Разрез отложений свиты, изучен по керну, более чем ста разведанных скважин, ее мощность колеблется от 200 до 250 м. В основании свиты залегают крупно- и среднезернистые песчаники общей мощностью 50-70 м., с маломощными (0,5-1,0 м) прослоями линзами мелковалунных конгломератов и гравелитов. Выше залегает пачка мелкозернистых песчаников с алевролитами и пластами угля. В этой части разреза мощностью 65- 90 м . выявлено углепроявлений мощностью 0,2- 1,2 м . из которых два пласта (Н2 и Н12) мощностью более чем 0,7 метра. Венчает разрез свиты 90 метровая пачка переслаивания крупно-, средне- и мелкозернистых песчаников серого цвета, к которым приурочено четыре пласта (Н14, Н15, Н15в, Н16) с мощностью более 0,7 метра. Всего в разрезе свиты, установлено 16 угольных пластов и пропластков, из которых 6 пластов в абсолютном большинстве имеют мощность более 0,7 м . (Н2, HI2, HI4, Н15, Н15В, Н16).

Из этих пластов два пласта H15 и H16 относятся к группе мощных, содержат около 50% запасов углей всего месторождения, в связи, с чем и явились одним из основных, при проведении предварительной и детальной разведок.

Ундытканская свита - К1 ип

Отложения свиты представляют меловую систему и завершают разрез мезозойской углеслойной толщи. В основании свиты залегают крупногалечные и мелковалунные конгломераты, включающие маломощные прослои (1- 4 м .) и линзы крупно и среднезернистых песчаников. Мощность пачки конгломератов, являющейся кровлей пласта H16, возрастает от 20- 30 м . на северо-запад месторождения, от 90 до 120 м . на юго-восток. В юго-восточной части месторождения в мощной пачке конгломератов появляется горизонт пласта У4, в почве которого залегает слой крупно-среднезернистых песчаников мощностью до 15- 20 метров. Конгломераты перекрываются толщей терригенных пород, представленной чередованиями пачек крупно - средне- и мелкозернистых песчаников серого и зелено серого - цвета и темно серых алевролитов, к которым приурочены угольные пласты.

Всего в разрезе свиты, установлено свыше 25 угольных пластов и проявлений, из которых 19 пластов и самостоятельных пачек в зонах регионального распределения имеют мощность более 0,7 м . максимальная мощность свиты по месторождению составляет 500 метров .

Коренные породы мезозойской угленосной толщи, развитой на месторождении, повсеместно перекрыты четвертичными отложениями, которые по условиям образования представлены различными генетическими типами: ледниковыми, озерными, болотистыми, делювиальными и элювиальными.

Таблица №1.

Данные о литологическом составе пород угленосного разреза

1.1.3. Тектоника

Эльгинское месторождение занимает, в центральной части Токийского района южное крыло и часть северного крыла антиклинальной структуры и представляют собой открытую брахисинклиналь, вытянутую в Северо-западном направлении. На поле развития меловых отложений и верхней части разреза Нерюнгринской свиты юрского возраста, к которым приурочены мощные угольные пласты, породы, имеют пологое падение под углом 2-5 градусов на северном крыле и 8-10 градусов на южном крыле сладки. На южном крыле месторождения установлено, что в зоне шириной до 1 км , структура в целом спокойная, под углом 8-10 градусов погружение пород в северо-восточном направлении осложнено мелкой складочностью с углами падения пород на крыльях до 30-60 градусов. При этом устанавливается общее укручение залегания угольных пластов Ундытканской свиты на их выходах на дневную поверхность до 12-17 градусов. Указанная зона располагается в висячем крыле крупноамплитудного надвига, проходящего через юго-восточную часть месторождения.

1.1.4. Угленосность

На Эльгинском месторождении основные пласты угля, имеющие промышленное значение, приурочены к отложениям Нерюнгринской и Ундытканской свит. Объектом детальной разведки на северо-западном участке Эльгинского месторождения явились пласты Ундытканской и верхней части Нерюнгринской свит, которые согласно ТЭО детальной разведки признаны пригодными для обработки открытым способом.

Пласт У5, залегает стратиграфически ниже пласта У6 в среднем на 71 м . и развит на всей площади месторождения. Пласт повсеместно имеет мощность, превышающую 1м. Строение пласта сложное, количество породных прослоев в отдельных пересечениях достигает 1,2 м . Их мощность обычно составляет 0,05-0,25м. возрастая на локальных участках 0,5-1м. Пласт У5, на большей части площади подвержен региональному расщеплению на самостоятельные пачки. Компактное строение пласт имеет в северо-восточной части северо-запада участка, где его мощность колеблется в пределах 10-14м. На юго-западе месторождение за счет увеличения мощности породного прослоя более 1м., от пласта У5, отщепляется верхняя его пачка У5В в направлении до 25- 32 м . В этом же направлении происходит уменьшение мощности верхней пачки от 3-3,5м. до 1,15-1,25м., или полное ее выклинивание. К юго-западу от пласта У5 отщепляется нижняя его пачка У5Н, мощность, которой на большей площади ее развития колеблется в пределах 1,8-2,5м. В западной части площади распространения она полностью выклинивается. Мощность пласта, по мере отщепления верхней, а затем нижней пачек снижается в юго-западном направлении до 5-6м. Пласт У5 относиться к группе мощных, относительно выдержанных пластов, отщепившиеся его пачки У5В и У5Н к относительно выдержанным пластам средней мощности. Пласт У4 залегает стратиграфически ниже пласта У5 в среднем на 22 метра и развит на всей площади месторождения. Мощность междупластия У4 -У5 закономерно возрастает с 2-3м. на севере - западе до 70 - 85м. на юго-востоке участка. Пласт У4, как и У5 подвержен региональному расщеплению на самостоятельные пачки, причем расщепление носит более сложный характер, чем пласт У5.

В северо-западной части У4 развит в виде единой залежи сложного строения, он имеет относительно выдержанную мощность, которая колеблется в пределах 12-13м. Мощность пласта закономерно уменьшается в юго-восточном направлении по мере отщепления от него верхних, а затем и нижних пачек. В северо-западных частях, где пласт не расщеплен его мощность составляет 10-12м. в части отщепления верхних пачек она снимается до 7-8м., а нижний до 4-4,5м. по изменчивости мощности и строения пласт У4 относиться к группе мощных, относительно выдержанных пластов.

Пласт HI6 залегает стратиграфически ниже пласта У4 на 53м. Мощность пласта на северо-западном участке колеблется от 1,45 до 16,85м. при среднем значении 9,6метра. На большей части площади его распространения мощность варьирует в пределах 0,9м. до 10-12м. пласт имеет сложное строение, на отдельных участках содержит от 10 до 12 породных прослоек с суммарной мощностью до 2,15 метра. Зачастую в пласте содержится не более 0,3 - 0,6м. породных прослоек по степени изменчивости мощности и строения пласт HI6 относиться к группе выдержанных мощных пластов.

Пласт H15, залегает стратиграфически ниже пласта HI6 в среднем на 29 м . и развит по всей площади месторождения. Крайнее значение мощности междупластия колеблется от 13-15м. до 50-55м. при преобладающих от 20-25м. до 30-40м. в целом уменьшение междупластия Н16-Н15 происходит с северо-востока на юго-запад. На северо-западном участке мощность пласта колеблется от 2,8 до 3,38м., при среднем его значении 3,5м. Строение пласта сплошное, количество породных прослоев в отдельных пересечениях достигает 10-15м. Мощность породных прослоек не выдержанная. В центральной части северо-западного участка установлено расщепление пласта на самостоятельные угольные пачки. Расщепление происходит в западном направлении. Отщепившаяся верхняя пачка Н15В развита в пределах контура развития основного пласта и имеет преобладающее значение мощности в пределах 1,4- 1,8 метров . Пласт HI5 в восточной части площади характеризуется преобладающими значениями мощности от 4-6м. западнее линии расщепления его мощность уменьшается до 3-4м.; пласт HI5 и верхняя его часть Н15В по характеру изменчивости мощности относиться к относительно выдержанным пластам.

Благоприятные условия залегания мощных угольных пластов Нерюнгринской свиты Н15 и HI6, а также вышележащих пластов Ундытканской свиты предопределили возможность их разработки наиболее дешевым открытым способом.
1.1.5. Качество углей

Качество углей участка №3 изучалось по керновым пробам из скважин, бороздовым и валовым из шахт и бороздовым пробам из канав.

Угли участка №3 по петрографическому составу преимущественно витринитовые. Средняя зольность углей пластов колеблется от 18,4% У5 до 31,0% У5В. По мощным пластам средняя зольность колеблется в пределах от 18,4% У5 до 27,2% HI5. Зольность углей с учетом 100% засорения породными прослойками колеблется, от 21,7% до 40,3% изменяясь по мощности пласта от 26,6% У5 до 37,6% HI5. Обогатимость пластов (У5, HI6, HI5) - очень трудная. А различных их классов по крупности - от средней до очень трудной.

Теоретический выход концентрата при плотности разделения 1400кг/м. куб. по изученным мощным пластам участка составляет: У5-57,9% при зольности 9,7%, HI6-69,8% при зольности 11,8%, HI5-46,9% при зольности 18,8%.

Выход летучих веществ колеблется от 30% до45% при средних значениях по пластам от 35% до 39%. Элементный состав неокисленных углей характеризуется следующими величинами: содержание С2-39%; NО-5,7-6,07%; С02-3,82-5,64%; N2-0,82-1,72%, содержание серы в органической массе варьируется от 0,19% до 0,53%.

Высшая теплота сгорания неокисленных углей колеблется от 8295 до 8830 ккал/кг, частично окисленных 8250 - 8680 ккал/кг, окисленных 6710 - 7440 ккал/кг. Объемная масса углей в зависимости от зольности изменяется от 1,31 -1,43 г/см. куб.

Угли характеризуются высокой спекаемостью. Угли участка относятся к коксующимся маркам Ж и к марке СС. Причем неокисленные угли относятся к технологической группе Ж21, частично окисленные к группе Ж6 и полностью окисленные к группе ICC.

1.1.6. Гидрогеологические условия

Эльгинское месторождение до глубины подсчета запасов имеет многоэтажную гидравлическую систему, что связано как с геолого-литологическими, так и с криогенными условиями.

Исходя, из этих принципов и характера участия выделяемых толщ в обводнении месторождения в гидрогеологическом разрезе можно выделить следующие подразделения:

1. Слабопроницаемый криогенный и криогенно-таликовый комплекс, четвертичного отложения пестрого генезиса.

2. Водоносный комплекс терригенных отложений мезозоя.

Слабопроницаемый криогенный и криогенно-таликовый комплекс в контуре северо-западного участка представлен в основном щебнисто-глыбовым материалом с суглинистым заполнителем мощностью 2-5м. В зимний период проходы находятся в дренированном морозном состоянии с температурой достигающей -10, -15 градусов Цельсия.

Грунтовые воды частично инфильтруются в подмерзлотные горизонты по щелевидным таликам, приуроченным к зонам повышенной трещиноватости, а в основном разгружаются в мелкие водотоки, берущие наголо с площади месторождения. За контуром участка в долинах водотоков (река Ундыткан и т.п.) развиты ледниковые отложения мощностью до 100м. и более. Мерзлота в них вялая, встречаются многочисленные талые прослои и сквозные талики. Благодаря этому четвертичный комплекс содержит значительные запасы подземных вод, которые могут служить мощным источником питания водозаборов при организации водоснабжения. Гипсометрическое положение угольных пластов и характер уровневой поверхности подземных вод однозначно свидетельствуют, что питание водоносных горизонтов происходит исключительно в границах участка, и эта закономерность будет соблюдаться в течение всего периода его разработки. При этом после снятия мерзлотного водоупора, процессы питания и общий порядок величины водопритоков будет близок к водопритокам в Нерюнгринском разрезе, находящимся в аналогичных гидрогеологических условиях.

Подземные воды месторождения гидрокарбонатные кальциевые с минерализацией 0,2-0,3 гр./литр. Из проанализированных токсичных компонентов содержание ни одного из них не превышает ПДК. Подземные воды не обладают не одним видом агрессивности.

1.1.7. Инженерно-геологические условия

Физико-механические свойства горных пород и углей, слагающих Эльгинское месторождение по свитам:

Ундытканская свита:

Коэффициент крепости по Протодьяконову:

Вскрышные породы fB= 2-14; Угли: fB= 0-1. Показатель относительной трудности бурения: Пб= 4-8; углей;

Угол внутреннего трения пород: 30°. Пределы прочности на сжатие и растяжение пород: Qсж=75 МПа; Qрас= 8,2 МПа; Угли: Qсж=9,65МПа; Qрас=1,65МПа.

Нерюнгринская свита:

Пределы прочности на сжатие и растяжение пород: Qсж=58 МПа: Qрас= 6,4 МПа; Угли: Qсж=4,1МПа; Qрас=0,34МПа. Коэффициент крепости по Протодьяконову:

Вскрышные породы fB= 2-13; Угли: fB= 0-1. Показатель относительной трудности бурения: Пб= 4-8; утлей;

Угол внутреннего трения пород: 30°.

1.1.8. Запасы полезного ископаемого

Подсчет запасов полезного ископаемого проводился методом геологических блоков.

На площади участка №3 запасы следующие:

Пласт У4 – 7200,1 млн. т

Пласт У5 – 7205 млн.т.

Пласт Н15 – 7356,3 млн. т.

Пласт HI6 – 9771,5 млн. т.

Всего по участку - 31533 млн. т.