Геология. Ч. VII. Горно-промышленная геология твердых горючих ископаемых

Посвящается 

памяти профессора 

И. В. Ерё.мина 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

СОВЕТ 

Председатель 

Л.А.ПУЧКОВ 
президент МГГУ, 

чл.-корр. РАН 

Зам. председатеГ/я 

л.хгитис 
директор 

Издательства МГГУ 

Члены редсовета 

И. В. ДЕМЕНТЬЕВ 
акаде.;иик РАЕН 

А.П. ДМИТРИЕВ 
акаде.;иик РАЕН 

Б.А. КАРТОЗИЯ 
акаде.;иик РАЕН 

А.В. КОРЧАК 
акаде.;иик МАНВШ 

М.В. КУРЛЕНЯ 
акаде.;иик РАН 

В.И. ОСИПОВ 
акаде.;иик РАН 

В.Л. ПЕТРОВ 
акаде.;иик МАН ВШ 

Э.М. СОКОЛОВ 
акаде.;иик МАНВШ 

К.Н. ТРУБЕЦКОЙ 
акаде.;иик РАН 

В.А. ЧАНТУРИЛ 
акаде.;иик РАН 

В.А. Ермолов 

Л.Н. Ларичев 

Т.В. Тищенко 

Ю.И. Кутеиов 

ГОРНОПРОМЫШЛЕННАЯ 
ГЕОЛОГИЯ 
1ВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ 
ИСКОПАЕМЬIХ 

Под редакцией 

доктора техиических иаук, 

профессора В.А. Ермолова 

Допущено Министерство"" образования и науки 

Российской Федерации в качестве учеб11ика 

для студентов высших учеб11ых заведений, 

обучающихся по направлению подготовки 

бакалавров и магистров «Горное дело» 

и направле11ию подготовки диплw.tuрованных 

специалистов «Горное дело» 

МОСКВА 

«ГОРНАЯ КНИГА)) • 
ИЗДАТЕЛЬСТВО 

МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 
2009 

ГЕОЛОГИЯ 

VII 

УДК 622.33 

ББК 33.31 

Е74 

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для 

взрослых». СанПиН 1.2.1253---{)3, утвержденным Главным государственным 

санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124--94). Санитарноэпидемиологическое закточение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека N2 77 .99.60.953.Д.О 12634.11.08 

Рецензенты: 
• кафедра МПИ и их разведки Российского университета дружбы народов 

(зав. кафедрой канд. геол.-минер. наук. доцент 8.8. Дьяконов); 
• канд. геол.-минер. наук 8.Н. Назима, каид. техн. наук СС. Аршинов (ОАО 

«Гипрошахт••) 

Ермолов В.А., Ларичев Л.Н., Тищенко Т. В., Кутепои Ю.И. 

Е74 
Геология: Учебник для вузов 1 Под ред. В.А. Ермолова. М.: Изда
тельство «ГорнСUI книга», Издательство Московского государственного горного университета, 2009. Часть VII: Горно-промышленнаJI геология твердых горючих ископаемых. 668 с.: ил. 
ISBN 978-5-98672-135-4 (в пер.) 
ISBN 978-5-7418-0579-4 

Даны характеристика сырьевой базы твердых горючих ископаемых и 

классификация угленосных формаций, бассейнов и месторождений. Рассмотрены объекты горно-nромышл~ой геологии и факторы nромышленного освоения месторождений nолезнь1х искоnаемых, влияющие на их разработку. 

Изложены правовые основы недроnользования. Освещены вопросы reoлornчecкoro обесnечения действующих угольных предпри111l1й. llриведена классификаwtЯ 

запасов 110 степени их разведанносm и пошurовленносm. Рассмотрены воnросы. связанные с nодсчетом запасов и учетом потерь угли при добыче. Описаны математические методы oбpa&mrn информаtUtИ. Изложены основы инженерно-J"ОО.rJОrическоrо 

обесnечения paзpa&mrn глубоких 1uризонтов угольных месторожлений, а таюке проблемы ниженерно-rеолоrnческоrо обеспечения отвалообразования. 

8.А. Ермолов- д-р техн. наук, nрофессор МГГУ; Л.Н. Ларичев- канд. 

геол.-минер. наук, доцент МГГУ; Т.В. Тищенко канд. техн. наук, доцент 

МГГУ; Ю.И. Кутепав-д-р техн. наук, профессор МГГУ. 

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся no направлению 

nодготовки бакалавров и магистров <<Горное дело» и направлению nодготовки 

дипломированных сnециалистов <<Горное дело». 

ISBN 978-5-98672-135-4 
ISBN 978-5-7418-0579-4 

УДК 622.33 

ББК 33.31 

© В.А. Ермолов, Л. Н. Ларичев. Т.В. Тищенко, Ю.И. Ку
тепов,2009 

© Издательство <<Горная книга», 2009 

©Издательство МГГУ, 2009 

©Дизайн книги. Издательство «Горная книга», 2009 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Современный период экономического и социального развития 

России предусматривает дальнейшее укрепление и расширение материально-сырьевой базы страны, повышение эффеJсrивности и качества 

подготовки к освоению разведанных запасов полезных ископаемых, в 

том числе твердых горючих ископаемых, развитие сырьевого потенциала действующих горно-добывающих предприятий, улучшение охраны недр и комплексного использования минеральных ресурсов. 

Решение этих проблем идет по пути концентрации добычи полезных ископаемых, создания высокопроизводительных и комплексномеханизированных предприятий, изыскания наиболее эффеJсrивных 

методов разработки месторождений и переработки минерального сырья, обеспечивающих минимальный уровень потерь и разубоживания 

при оптимальном качестве сырья и минимальной себестоимости товарной продукции. 

Основой успешной реализации аJсrУальных задач горно-добывающей промышленности при постоянном усложнении горно-геологических условий разработки месторождений и отчетливой тенденции 

ухудшения качества полезных ископаемых является коренное улучшение геологического изучения недр и эффеJсrивное использование 

геологической информации в горно-технологических решениях. 

Достижению именно этих целей посвящена горно-промышленная 

геология -научная область прикладной геологии и горного дела. 

Горно-промышленная геология как прикладная научная дисциплина 

изучает методы, организацию и технологию геологического обеспечения горного производства при проеJсrировании, строительстве, реконструкции и ликвидации горных предприятий. Она разрабатывает геологические основы управления состоянием массива горных пород, 

запасами и качеством добываемого минерального сырья на всех стадиях освоения месторождений полезных ископаемых с целью повышения эффеJсrивности и безопасности горных работ, охраны и комплексного использования твердых полезных ископаемых, сопутствующих горных пород, вод и газов. 

Теоретической основой горно-промышленной геологии служит 

учение о горно-геологических объеJсrах и фaJcropax промытленного 

освоения месторождений полезных ископаемых. Методическую базу 

5 

составляют методы, средства и организация процессов измерения и 

оценки геологических показателей, характеризующих горно-геологические объекты, а также принципы и конкретные условия использования геологических данных для принятия обоснованных горно-технических решений. К прикладиому разделу дисциплины следует отнести 

горно-промышленную геологию отдельных видов полезных ископаемых -угля, горючих сланцев и торфа, рудноминерального металлического и неметаллического сырья, а также специальные (горно-промышленные) разделы гидрогеологии и инженерной геологии. Ведущие 

задачи этого раздела науки изучение, анализ и типизация горногеологических показателей соответствующих месторождений, методов 

и организации геологического обеспечения промышленной разведки и 

добычи полезных ископаемых. 

В системе геологической подготовки горных инженеров горнопромышленная геология завершающая дисциплина и базовой для 

горных наук. Изучение этого предмета должно помочь будущим специалистам закрепить полученные знания по основам геологических 

наук и составить целостное представление о геологической среде в 

сфере горного производства, осознанно подходить к изучению горного 

дела и решению технологических задач, отчетливо понимая их обусловленность природными факторами. 

Существенный вклад в развитие горно-промышленной геологии 

внесли А.А. Гапеев, И.В. Дорохин, И.В. Еремин, В.В. Зубков, Н.Х. Платонов, В.В. Фромм, в разные годы работавшие на кафедре геологии 

МГИ-МГГУ. 

А.А. Гапеев проводил геологические исследования в Кузнецком 

угольном бассейне, определившие в дальнейшем значимость этого 

региона в топливно-энергетическом балансе страны; занимался изучением угольных месторождений Урала; осуществлял научное руководство геологоразведочными работами в Карагандинском угольном 

бассейне. Исследования в области общих вопросов геологии угольных 

месторождений получили завершение в трудах «Твердые горючие ископаемые каустобиолиты» (1949 г.), «Фации осадочных отложений 

и их роль в образовании угольных месторождений Донецкого бассейна» (1949 г.). 

И.В. Дорохин занимался изучением особенностей угольных месторождений с мощными залежами с целью обоснования методики 

поиска и разведки углей. В вышедшей в 1968 г. монографии «Мощные 

пласты углей» автор охарактеризовал закономерности распространения подобных формаций и обосновал принципы составления прогнозных карт угольных месторождений с мощными пластами. 

б 

Потребность горной промышленности в углублении действующих и строительстве новых глубоких шахт и карьеров, необходимость 

освоения месторождений со сложными инженерно-геологическими и 

гидрогеологическими 
условиями 
определили 
развитие 
научноисследовательской работы кафедры в перспективных направлениях, 

формирующихся отраслях геологических знаний инженерной геологии и горно-рудной гидрогеологии. 

Н.Х. Платонов и В.В. Зубков исследовали влияние минералогического и петрографического состава углей и вмещающих пород на их 

физико-механические свойства для обоснования теории разрабатываемости пород в массиве. 

С именем И.В. Еремина связаны крупные достижения в отечественной горно-промышленной геологии, в частности, в таких разделах, 

как прогноз коксуемости углей, оценка качества угля по степени метаморфизма, петрографическому составу и степени восстановленности. Фундаментальное значение имеет выдвинутая им концепция формирования угольного пласта в разнообразных литофациальных и геоструктурных условиях природной среды. 

И.В. Ереминым разработаны методы прогноза коксуемости углей 

и коксовых шихт по результатам лабораторного анализа петрографического состава, отражения, обогатимости, микротвердости и микрохрупкости углей. 

Большой интерес вызывают труды И.В. Еремина в области нетрадиционного использования твердых горючих ископаемых. Им обоснована эффективность расширения сырьевой базы производства электродных и футеровочных материалов из углей взамен дефицитных 

природных графитов. Многолетний опыт работы Челябинского электродного завода подтвердил правильиость теоретических разработок 

исследователя. Примечателен живой интерес И.В. Еремина к вопросам 

углепетрографической оценки прогноза ожижения углей для получения синтетического жидкого топлива. 

Особое место в научных разработках ученого занимала единая 

промышленно-генетическая классификация углей (ГОСТ 25543-88). 

Ее практическое значение трудно переоценить. На ее основе в РФ и 

странах СНГ произведено перераспределение угольных запасов коксующихся углей, позволившее увеличить на несколько десятков миллионов тонн сырьевой потенциал коксохимического производства. 

Научная обоснованность положений этой классификации столь высока, что она получила широкое признание в мире и послужила основой 

для разработки и создания Международной классификации углей. 

7 

В.В. Фромм изучал изменчивость состава и свойств массивов nород для инженерно-геологической оценки условий разработки глубоких 

горизонтов угольных месторождений. Огромный оnыт работы в различных угольных бассейнах (Донбасс и Южна-Якутекий в СССР, Бургасский в Болгарии и Эльбурский в Иране) nозволил ему разработать 

инженерно-геологическую тиnизацию и классификацию месторождений твердых горючих nолезных искоnаемых, которые нашли свое nрименение в горно-nромышленной геологии. 

Особое значение для горного дела имеют работы В.В. Фромма no 

nрогнозу инженерно-геологических условий nри разведке угольных 

месторождений и их оценке для обесnечения безоnасности ведения 

горных работ на глубоких горизонтах угольных месторождений. 

Разработанные В.В. Фроммом научно-методические основы мониторинга геологической среды в горно-добывающих регионах легли 

в основу предложенных им рекомендаций no геоэкологическому изучению угольных месторождений nри разведке. Работы В.В. Фромма 

«Экологические nроблемы при освоении угольных бассейнов и месторождений России» (1997 г.), «Оnыт создания единого геоэкомониторинга в угледобывающих регионах Донбасса» (1998 г.), «Анализ состояния геологической среды nри добыче твердых nолезных искоnаемых на территории Россию> ( 1999 г.) являются основоnолагающими 

для горно-nромышленной геологии твердых горючих nолезных искоnаемых на современном этаnе. 

Настоящая книга открывает цикл учебников no горно-nромышленной геологии: горно-nромышленная геология твердых горючих 

ископаемых; горноnромышленная геология рудноминерального сырья; горно-промышленная геология строительных горных nород; горно-nромышленная гидрогеология и инженерная геология. 

При наnисании учебника «Горно-nромышленная геология твердых горючих искоnаемых» учитывались многолетний оnыт исnользования в учебном nроцессе ранее изданных в МГИ-МГГУ книг no основоnолагающим геологическим дисциnлинам и конкретные задачи 

геологической nодготовки горно-технологических сnециальностей в 

современных условиях. 

Предисловие, главы 1, 2, 4, 6, 7 и разделы 3.3, 3.4 главы 3 наnисаны В.А. Ермоловым, разделы 3.1, 3.5 главы 3 Л.Н. Ларичевым и 

В.А. Ермоловым, разделы 1.2, 2.2.2, 3.2, 4.1, 5.4 глав 1-5- Л.Н. Ларичевым. Глава 5 В.Г. Пожидаевым, глава 8 Т.В. Тищенко, глава 9 
Ю.И. Кутеnовым. 

8 

Глава 1 

СЫРЬЕВАЯ БАЗА 

1ВЕРДЬIХ ГОРЮЧИХ 

ИСКОПАЕМЬIХ 

И КЛАССИФИКАЦИЯ 
УГЛЕНОСНЬIХ ФОРМАЦИЙ, 
ВАССЕИнОВ 
И МЕСТОРО~НИЙ 

1.1. СЫРЬЕВАЯ БАЗА ТВЕРДЫХ 

ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ 

Среди всех органических видов топлива наиболее распространенным является энергетический уголь, запасы которого 

столь велики, что при современном уровне потребления углей 

их хватит более чем на 200 лет. Время эксплуатации разведанных на сегодняшний день мировых запасов угля почти в четыре 

раза превышает срок использования мировых запасов нефти 

(около 45 лет) и газа (около 65 лет). По оценке Мирового института угля, ведущее положение нефтегазовых энергоносителей 

сохранится лишь в ближайшее десятилетие (до 2010 г.). После 

этого уголь вновь станет основополагающим источником первичной энергии, так как на его долю приходится около 90 % 

энергетического потенциала пригодных для разработки полезных ископаемых органического происхождения. 

В большинстве развитых стран уголь преобладающий 

вид топлива при производстве тепла и электроэнергии. Более 

половины добываемых в настоящее время в мире углей обеспечивают свыше 35 % мирового производства энергии. Значительные объемы использования угля в энергетике объясняются его 

очевидной конкурентоспособностью как энергоносителя на мировом рынке органических топлив. По данным исследовательских организаций США, средняя себестоимость электроэнергии 

на тепловых электростанциях, использующих уголь, в два раза 

ниже себестоимости электроэнергии, получаемой на электростанциях, работающих на нефтяном и газовом топливе. 

Уголь важнейший национальный природный ресурс в 

первую очередь благодаря своей энергетической ценности. 

Энергетика многих стран очень сильно зависит от угля: Польша 
(97 % ), Южная Африка (93 % ), Австралия (85 % ), Китай (80 % ), 

Индия (75 %), Греция (71 %), Дания (67 %), США (57%). Повидимому, эти цифры не окончательны, поскольку в последние 

два десятилетия рост потребления углей, особенно в развиваю
11