Контакти
RSS
Донецкий каменноугольный бассейн, как источник минерального топлива. Сообщение Геолога Геологического Комитета Л. Лутугина (Прочитано в заседании XXIV съезда горнопромышленников юга России, 11-го Ноября 1899 года). Харьков: Паровая Типография и Литография Зильберберг, 1900. 28 с.
Донецкий каменноугольный бассейн, как источник минерального топлива
Сообщение геолога Геологического комитета Л. Лутугина
(Прочитано на заседании XXIV съезда горнопромышленников Юга России 11 ноября 1899 года)
Изучение месторождений ископаемого горючего, одного из китов современной промышленности, вызывало и вызывает в большинстве государств особую заботливость как со стороны частных лиц, так и со стороны правительств. Например, в Англии вопрос о количестве заключенных в недрах страны запасах горючего уже издавна занимал умы экономистов и государственных деятелей, ясно сознававших, что в тесной зависимости от этих запасов находится промышленный прогресс королевства. В 1871 г. английским парламентом была образована специальная комиссия для вырешения вопросов о запасах ископаемого угля и размерах потребления последнего, а, следовательно, и вопроса о времени, к которому означенные запасы будут истощены.
Для познания той или иной производительной силы необходимо применение приемов и методов той или иной научной дисциплины или методов нескольких научных дисциплин совместно. По отношению к месторождениям полезных ископаемых таковой изучающей дисциплиной является геология, опирающаяся на данные горного .тела и химии, а потому естественно, что геологические исследования и Донецкого бассейна начали предприниматься уже издавна и привлекать к себе внимание не только людей науки, но и людей практики. Не входя в рассмотрение всех предшествовавших исследований Донецкого бассейна, оказавших в свое время значительные услуги горному делу, я прямо перейду к изложению наиболее важных, с горнопромышленной точки зрения, результатов геологического изучения рассматриваемого района. При этом изложении я, главнейшим образам, буду опираться на работы, производимые ныне в Донецком бассейне Геологическим комитетом,— на работы, в которых я, в качестве геолога, имею честь принимать участие.
В 1892 г. Министерство земледелия и государственных имуществ, в заботах о нуждах донецкой угольной промышленности, поручило Геологическому комитету составление детальной геологической и горнопромышленной карты Донецкого бассейна.
Военное Министерство, в лице Топографического отдела Главного штаба, пошло навстречу Геологическому комитету, командировав для участия в работах по составлению означенной карты военных топографов. Благодаря последнему обстоятельству явилась возможность для геологической съемки всех наиболее важных в горнопромышленном отношении площадей бассейна создать новую, разработанную в горизонталях, топографическую основу и тем повысить практическое и научное значение всей работы. Управление области Войска Донского, в пределах которой находится большая часть Донецкого бассейна, приняло на себя расходы по топографической съемке областных земель.
Карту всей площади Донецкого бассейна предположено издать в масштабе три версты в дюйме; местности развития угленосных отложений, а также места, представляющие промышленный интерес, будут сняты и изданы в масштабе одна верста в дюйме, причем топографическая основа для таких мест изготовляется вновь и явится разработанной в горизонталях, проведенных через каждые четыре сажени. Каждый планшет одноверстной геологической сьемки будет сопровождаться при издании планшетом топографической съемки с нанесением на последнем границ владений. К каждому планшету будут приложены и соответствующие геологические разрезы, а также необходимый пояснительный текст. В настоящее время как геологические, так и топографические работы обняли же значительную часть бассейна, а потому Геологический комитет нашел возможным приступить теперь же к печатанию первых планшетов одноверстной карты, и в течение предстоящей зимы эти планшеты должны появиться в свет.
В 1897 г., по ходатайству Изюмского уездного земства и съезда горнопромышленников Юга России, Геологический комитет распространил исследования и на Изюмский уезд Харьковской губ., при чем геологическая съемка этого уезда, выполненная геологами В. А. Наливкиным и А. А. Борисяком, в масштабе три версты в дюйме, в этом году закончена.
Чтобы дать возможно ясное представление о характерных особенностях геологического строения Донецкого бассейна, я начну свое изложение с краткой истории образования «будущих сил, покоящихся на берегах Донца», т. е. с истории образования залежей ископаемого угля, сего полезного и для нас и для потомков наших минерала.
Переносясь мысленно к тому отдаленному от нас периоду, когда происходило образование каменноугольных пластов Донецкого бассейна и сопровождающих эти пласты пород, мы должны признать, что площадь Европейской России имела вид, совершенно не похожий на современный. Как это видно из карты распределения суши и моря в начале сказанного периода, называемого в науке каменноугольным,— карты, составленной академиком А. П. Карпинским, вся восточная часть России была занята морем. Это море двумя большими заливами вдавалось к западу. Один из этих заливов был более широк и занимал собою нынешний подмосковный район и бассейн верхней Волги, другой же залив, более узкий, находился в области Донецкого бассейна. На месте современного Урала наблюдался архипелаг более или менее значительных островов.
Оставляя в стороне рассмотрение дальнейших фазисов жизни всего русского каменноугольного моря, сосредоточим наше внимание исключительно на его южном, Донецком, заливе. Будучи окружен с трех сторон сушей, залив этот представлял все условия для отложения на дне его мощных толщ осадков. Подвергаясь разрушительному действию атмосферных деятелей и проточной воды, суша давала обильный материал для образования осадков. Материал этот, сносимый с суши в залив, отлагался на дне последнего, распределяясь в зависимости от величины частиц, скорости течений, глубины воды и т. д.
В ближайшей к берегу полосе залива шло отложение более грубого материала — галечника, крупного песка и т. п.; далее, по мере удаления от берега и увеличения глубины, отлагался все более и более мелкий, слегка переносимый материал сначала мелкий песок, затем, наконец, нежный глинистый ил. В более глубоких, открытых местах залива происходило отложение уже не механических осадков, а химических, главным образом, углекислой извести, осадков, обязанных своим происхождением присутствию морских животных организмов. В период усиленного бурного размывания суши область отложения сносимого с берегов грубого материала во много раз увеличивалась. Зато в другие периоды слабого размывания суши шло преимущественно образование мелкозернистых осадков. Рядом последующих процессов отложившиеся на дне залива осадки преобразились в песчаники, глинистые сланцы, известняки и другие горнокаменные породы.
Уровень поды в Донецком заливе не оставался постоянным, и подвергался довольно частым и сильным изменениям, то повышаясь, то понижаясь. В зависимости от колебаний уровня воды в заливе происходило, само собою понятно, перемещение береговой линии, а следовательно, и изменение расстояния этой линии от той или другой точки дна залива. Последствием таких изменений было то, что на одном и том же месте залива, вслед за отложением песка, могло начаться отложение глинистого ила, затем извести, вновь глины, песка и т. д. В результате дно залива оказывалось покрытым весьма разнообразной по составу толщей осадков; осадки более грубые многократно чередовались с осадками менее грубыми, причем наблюдался постепенный переход осадков различных типов друг в друга, как в горизонтальном, так и вертикальном направлениях.
Но помимо осадков упомянутых типов, иногда, при наличности известных условий, значительные площади прибрежной полосы и дно залива покрывались весьма своеобразным осадком сплошь состоявшим из разрушенных частей растений. Такой покров достигал иногда изрядной мощности и занимал собой пространство в несколько тысяч квадратных верст. С изменением условий поверх слоя, состоявшего исключительно из остатков растений, начинали вновь отлагаться другие материалы и, таким образом, получалось чередование слоев, сплошь состоявших из растительного материала, со слоями, сложенными из других материалов. Эти-то слои растительного материала и послужили источникам для образования пластов ископаемого угля. Откуда же брался материал для образования этих слоев?
Берега Донецкого залива были покрыты богатой, пышной растительностью, состоявшей исключительно из бесцветковых растений: древовидные папоротники, громадные хвощи, причудливые лепидодендроны и сигиллярии составляли отличительные черты этой растительности, делая пейзаж того времени до крайности своеобразным, совершенно не похожим на пейзаж настоящего. Под влиянием лучей солнца в растениях шел один из основных процессов органической жизни, процесс расщепления углекислоты воздуха на углерод и кислород, причем углерод в виде соединений с другими элементами накоплялся в растениях.
Упомянутая своеобразного состава флора занимала прибрежные болотистые низменности и обусловливала возможность накопления на местах ее произрастания значительных масс растительного материала. Но, кроме накопления растительного материала на месте (in situ), шло, при известных условиях, отложение шламма, почти сплошь состоявшего из мелких, легко переносимых частиц растительного вещества. Этими двумя путями совершалось накопление слоев растительного материала, преобразовавшихся затем в пласты ископаемого угля. Таким образом, результат работы лучей солнца, произведенной в отдаленный от нас период, сохранился до наших дней в виде запасов ископаемого горючего.
Здесь не место входить в рассмотрение процесса преобразования растительного вещества в ископаемый уголь; заметим только, что процесс этот, обусловленный целым рядом факторов, заключался в обуглероживании растительного вещества, т. е. в обогащении его в отношении содержания углерода, причем, как побочный продукт, и мог получаться рудничный или гремучий газ, являющийся настоящим бичем каменноугольной промышленности.
Донецкий залив существовал в течение всего каменноугольного периода и лишь в начале следующего геологического периода — пермского он начал мелеть и распадаться на ряд отдельных бассейнов, в которых, под влиянием усиленного испарения воды, стали выделяться мощные штоки гипса и каменной соли. Эти-то мощные штоки каменной соли,и являются основанием столь быстро развившейся прибахмутской соляной промышленности.
Следом своего существования Донецкий залив оставил грандиозной мощности толщу осадков, преимущественно сланцев, песчаников и известняков, среди которой тонкими (не более 2½ — 3 аршин) и относительно редкими слоями залегает ископаемый уголь. Толща осадков, отложившихся на дне Донецкого залива, имеет невероятную мощность около 10 верст, ясно говорящую о трудно поддающейся нашему пониманию длительности того периода времени, в течение которого эта толща образовалась. Означенная величина толщи не фикция, а результат фактических измерений.
Для объяснения возможности отложения на дне Донецкого залива такой мощной толщи осадков необходимо допустить, что, помимо тех более или менее частых колебаний уровня воды залива, о которых была речь раньше, дно залива во все время отложения осадков постепенно и постоянно опускалось.
По направлению к востоку, т. е. по направлению к открытому морю, более или менее мелководные, прибрежные осадки Донецкого залива постепенно замещаются осадками открытого моря — известняками. В этом же направлении выклиниваются пласты каменного угля. Это преобладание известняков бросается уже в глаза в отложениях нижнего течения р. Сев. Донца, к востоку от Воронежско-Ростовской железной дороги. Еще восточнее, например в Саратовской губ., уже вся толща, отложившаяся в течение каменноугольного периода, выражена осадками открытого моря — известняками, другие же породы, а в том числе и каменный уголь, здесь отсутствуют.
Присматриваясь к распределению пластов каменного угля среди толщи донецких осадков, констатируем тот факт, что пласты, доступные по мощности для, разработки, сосредоточены почти исключительно в средней части толщи. Таким образом, рабочая или продуктивная часть донецких осадков подстилается мощной непродуктивной, почти не содержащей рабочих пластов угля, толщей и покрывается такой же непродуктивной толщей. Эта верхняя, непродуктивная толща достигает мощности более 1000 сажен. Громадная мощность верхней непродуктивной толщи имеет для Донецкого бассейна важное значение. Если бы осадки Донецкого залива оставались бы лежать в том положении, в каком они отложились, то продуктивная часть этих осадков залегала бы под мощным покровом верхней непродуктивной толщи, не допускающим возможности разработки пластов угля, и мы не имели бы ни донецкой каменноугольной промышленности, ни толков, этой промышленностью возбуждаемых, а я не обременял бы вашего внимания настоящим моим сообщением. И только ряд последующих геологических явлений, о которых речь будет впереди, обусловил возможность разработки пластов угля.
Общая мощность продуктивной толщи Донецкого бассейна равняется, примерно, 2000 сажен. Среди этой колоссальной толщи залегают 25—40 рабочих пластов угля и свыше 200 тонких угольных пропластков. Я сказал 25—40 рабочих пластов, а не определенную какую-нибудь цифру, оттого что пласты угля, удерживаясь хорошо на громадных пространствах, значительно варьируют в мощности, то утолщаются, то утоняются, приобретая размеры, не допускающие разработку. Наибольшая толщина пластов 2½ — 3 аршина, хотя пласты толще 2 аршин встречаются редко. Средняя толщина рабочих пластов 1 — 1¼ аршина. Наименьшая толщина работающихся в настоящее время пластов 12 и даже 10 вершков. Общая мощность рабочих пластов колеблется от 10 до 18 сажен.
В пределах продуктивной толщи рабочие пласты распределены тоже крайне неравномерно. Местами мы видим накопление рабочих пластов, залегающих относительно близко один от другого, местами же среди продуктивной толщи наблюдаются промежутки до 200 и более сажен, не содержащие рабочих пластов.
Характер распределения рабочих пластов среди продуктивной толщи Донецкого бассейна, а также и отношение общей мощности рабочих пластов к общей мощности всех пород рассматриваемой толщи должны быть признаны для развития углепромышленности неблагоприятными. Этими своими особенностями Донецкий бассейн отличается в невыгодную сторону от большинства западноевропейских бассейнов, и эти особенности являются одним из главных элементов, определяющих физиономию донецкой угольной промышленности, а потому с элементом этим при всех обсуждениях судеб названной промышленности и необходимо считаться.
После выхода из-под уровня вод пермского моря толща отложений Донецкого залива подвергалась в течение последующих геологических периодов воздействию целого ряда факторов, частью разрушавших ее, частью же осложнявших условия ее залегания. Помимо размывания и разрушения континентальными агентами, наша толща разрушалась и наступавшими на площадь ее распространения в последующие периоды водами морей. Таких наступаний моря, или, как их называют, трансгрессией, было три в геологические периоды — юрский, меловой и третичный, причем эти трансгрессии не всегда захватывали всю площадь донецких осадков. Следом каждого такого наступания моря оставались те или другие осадки. Естественно, что периоды наступания являлись вместе с тем и периодами усиленного размывания (абрадирования) каменноугольной толщи.
По помимо изменений, претерпевавшихся толщей донецких осадков со стороны размывающих и разрушающих агентов, толща эта испытывала изменения и со стороны так называемых кряжеобразовательных процессов. Осадки Донецкого залива отнюдь не остались лежать в том, близком к горизонтальному, положении в котором они отлагались, а, напротив того, были выведены из этого положения и являются теперь в сильно нарушенном состоянии. Кряжеобразовательные процессы, играющие в жизни нашей планеты такую громадную роль, проявляются, главным образом, или горизонтальным стяжением земной коры, или опусканием отдельных участков ее. По отношению к толще осадков Донецкого бассейна кряжеобразовательные процессы проявились преимуществено первым из указанных видов. Действием этих сил толща рассматриваемых осадков была сложена в целый комплекс более или менее крупных складок, наподобие тех складок, которые образуются на покрывающей стол скатерти, если последнюю подвергли давлению руки с одной какой-нибудь стороны. Склада эти своими длинными осями расположены преимущественно в близком к широтному направлении, что свидетельствует о действии образовавшей их силы в меридиональном, примерно, направлении. Местами в этих складках слой приобретает совершено вертикальное положение; местами от сильного сжатия целостность нарушалась, слои разрывались и разорвавшиеся части перемещались друг относительно друга - происходили так называемые сбрососдвиги вызывающие нередко крупные осложнения при разработке каменноугольных пластов. В областях развития пород устойчивых, напр. мощных песчаников, образовались крупные, правильные значительной длины стадии; в областях же развития пород пластических легко сжимаемых, например глинистых сланцев, образовалась мелкая, сложная складчатость, осложненная еще мелкими сдвигами. Некоторые из складок могут быть прослежены на большом протяжении. Одно такое седловинное поднятие, такая складка, может быть прослежена от ст. Краматорской Курско-Харьково-Севастопольской железной дороги до ст. Сулин Юго-Восточных железных дорог и даже далее к востоку, т. е. на протяжении боле двухсот верст. Это так называемый главный перелом или Главный антиклинал Донецкого кряжа. Другие складки располагаются, большей частью, параллельно этому Главному антиклиналу. Замечается, что почти во всех складках скаты, обращенные к северу, имеют более пологое падение, чем скаты, обращенные к югу.
Под влиянием кряжеобразовательных процессов физиономия рассматриваемого района сильно изменилась: получилась гористая страна, отдельные кряжи которой достигали весьма значительном высоты. Образование складок произошло не внезапно, а постепенно в течение громадного промежутка времени — нескольких геологических периодов.
Как во время образования складок, так до и после образования таковых, толща каменноугольных осадков подвергалась непрерывно разрушающему действию атмосферных деятелей, простых вод и других агентов, причем громадные массы осадков были разрушены и снесены, а на дневную поверхность из-под слоев более юных выступили слои продуктивной толщи.
Совместной деятельностью упомянутых процессов площадь Донецкого бассейна была приведена к современному ее виду. В настоящее время площадь эта представляет собою тип рельефа, известный под именем «плато размыва», т. е. плато, образовавшееся вследствие размыва гористой местности. Плато это в самых возвышенных частях достигает лишь 150—160 сажен абсолютной высоты. При взгляде с птичьего полета вся площадь Донецкого бассейна представится степной равниной, изрезанной целой сетью речек, балок и оврагов. При более близком знакомстве с районом бросается в глаза, что некоторые области последнего, особенно вблизи речек и балок, испещрены более или менее значительными кряжами, сложенными из пород, труднее поддающихся размыву,— песчаников и известняков. Местами кряжи эти делают причудливые изгибы и завороты, местами же идут на громадном протяжении совершенно прямыми, параллельными друг другу линиями.
Вследствие обилия и значительности кряжей и массы выходов коренных пород местность нередко принимает своеобразный вид, представляя собою, так сказать, миниатюру настоящего горного пейзажа. Вообще из рассмотрения естественных обнажений пород с полной несомненностью убеждаемся, что имеем дело с остатками гор, отличавшихся сложным строением.
Сильная расчлененность рельефа Донецкого бассейна, обилие отдельных кряжей и кряжиков, а также обилие глубоких речных тальвегов, балок и оврагов, бороздящих местность во всех направлениях, крайне осложняет дело снабжения района подъездными путями, как грунтовыми, так и рельсовыми, что в свою очередь неблагоприятно отражается на развитии углепромышленности.
Если снять с площади Донецкого бассейна верхний, почвенный и наносный, покров, то местность представится сложенной из сильно изогнутых слоев каменноугольных осадков, на которые местами, в виде отдельных площадей, налегают осадки более поздних геологических эпох. Эти же более юные осадки обрамляют также площадь каменноугольных осадков со всех сторон.
Разобраться в сложном строении рассматриваемой местности и составляет задачу предпринятых Геологическим комитетом работ.
Ближайшим образом цель наших работ может быть определена следующими словами академика А. П. Карпинского: «Цель геологического исследования Донецкого бассейна должна заключаться в самом подробном его изучении, в расчленении каменноугольных осадков на отдельные ярусы, в отчетливом охарактеризовании этих ярусов, в показании, какие ископаемые свойственны тому или другому ярусу, и в подробном нанесении последних на геологическую карту и разрезы. Когда такой труд будет выполнен, каждому представится ясным, на открытие какого полезного ископаемого можно рассчитывать в данном месте, и, притом, на поверхности или в глубине, и, по крайней мере во многих случаях, приблизительно - на какой именно». Результатом работ, веденных по этой программе, являются планшеты, о которых я упоминал раньше и к опубликованию которых Геологический комитет в настоящее время приступил.
Тщательное изучение отложений Донецкого залива, как в отношении слагающих их пород, так и в отношении погребенных в них остатков организмов, дает возможность установить точное подразделение всей толщи этих отложений на отдельные свиты или пачки слоев, причем каждая из таких свит обладает достаточным количеством отличительны признаков, чтобы быть узнанной в любом месте ее нахождения. При расчленении всей толщи рассматриваемых отложений на отдельные свиты особенное внимание обращается на известняки, залегающие в виде пластов различной, преимущественно незначительной, мощности в разных свитах толщи. Пласты известняков с изумительным постоянством удерживаются на громадных пространствах и, заключая в себе наибольшее количество остатков животных, дают возможность пользоваться ими как руководящими, маркирующими горизонтами. При размыве выведенных из горизонтального положения слоев известняки, как порода более прочная, лучше противостоят разрушающему действию, чем другие породы — сланцы, песчаники и т. п., а потому пласты их и выступают в виде невысоких кряжей, о которых я упоминал раньше. Выслеживая эти кряжи и нанося их на карте, мы тем самым определяем условия залегания и область распространения сопровождающих известняки пород, а следовательно, и условия залегания пластов угля. Таким образом, прослои известняков заключенные среди толщи осадков Донецкого бассейна, представляют собою как бы скелет этой толши. Иногда вместо известняков приходится пользоваться для означенной цели песчаниками. Этот метод определения условий залегания пластов угля по условиям залегания сопровождающих их и лучше противостоящих разрушению пород подсказывается самой природой, а потому уже издавна применяется при составлении карт угольных месторождений бассейна.
На карте, составляемой Геологическим комитетом, площадь распространения каждой из означенных свит покрывается особым цветом или оттенком и в пределах каждой из таких свит показываются выходы слоев наиболее характерных пород, а также выходы пластов ископаемого угля. Такая детальная геологическая карта не только будет оказывать существенную помощь горнопромышленным предприятиям при разведках и при вырешении тех или иных вопросов, касающихся месторождений, но, вместе с тем, карта эта создаст возможность произвести подсчет общего, доступного для разработки, запаса горючего, заключенного в недрах Донецкого бассейна.
Из изложенного мы видим, что продуктивная толща нашего бассейна в настоящее время является в сильно нарушенном состоянии будучи сложена в целый комплекс складок и разбита сбросами и сдвигами. Эта сложность залегания толщи, заключающей пласты угля, весьма важна для характеристики Донецкого бассейна.
Местами продуктивная толща выходит непосредственно на дневную поверхность, местами же она скрыта под отложениями более юными. Некоторые из этих более юных отложений, например отложения третичной системы, залегают горизонтально и имеют относительно незначительную мощность, а поэтому могут рассматриваться как мощные наносы, не представляя собою непреодолимых препятствий при ведении разработок. Другие же из названных отложений являются в нарушенном положении и достигают местами громадной мощности до 100 и более сажен; таковы, например, меловые отложения. При современном фазисе развития углепромышленности площади продуктивной толщи, покрытые столь мощными позднейшими отложениями, должны считаться, с практической точки зрения, недоступными для разработки. Несомненно, что со временем, по мере развития разработок, последние будут постепенно распространяться и на означенные площади.
На прилагаемой карточке частью простой, частью перекрещивающейся штриховкой я попытался показать примерно площади непосредственного выхода угленосной толщи на дневную поверхность, а также такие площади, на которых толща эта может быть встречена на незначительной глубине. Уже беглый взгляд на карту убеждает в громадности площади выходов на дневную поверхность продуктивной толщи. Эта значительность площади выходов на дневную поверхность продуктивной толши составляет одну из отличительных черт Донецкого бассейна. Своими размерами означенная площадь превосходит таковые же площади всех остальных угольных бассейнов Европы, в отдельности взятые. Отмечаемая особенность Донецкого бассейна дает большой плюс в его пользу, гарантирует возможность извлечения громадного количества ископаемого горючего шахтами небольшой глубины. Эта же особенность облегчает разведки, дает возможность ранее заложения капитальных шахт детально изучить месторождение и тем во много раз уменьшает риск основываемых предприятий. Подобные удобства многим заграничным бассейнам совершенно неизвестны, так как там угленосных отложений приходится достигать через мощные толщи позднейших осадков.
Значительная мощность пустых пород, залегающих между пластами угля, с одной стороны, и сложная складчатость продуктивной толщи во многих частях бассейна, с другой, обусловливают необходимость работы многими отдельными шахтами и вызывают разбросанность рудников. Иначе говоря, вследствие отмечаемых особенностей, бассейн распадается на многие отдельные месторождения, причем на единицу поверхности этих месторождений, а равно и на единицу глубины проводимых в них шахт, приходится нередко сравнительно незначительный запас угля. Вот эти-то особенности бассейна и обусловливают необходимость существования в последнем большой сети подъездных путей, без развития которой невозможно и надлежащее развитие углепромышленности. Если вспомнить при этом географическое положение Донецкого бассейна — его относительную отдаленность от главнейших железорудных районов и эксцентрическое его расположение по отношению к остальной площади Европейской России. — если вспомнить все это, говорю я, то можно смело утверждать, что донецкая угольная промышленность своим быстрым развитием и своим современным положением обязана столь же усилиям работников дела горного, сколь и усилиям работников дела дорожного. И для дальнейшего преуспевания этой промышленности, для устранения всех ее недомоганий настоятельно необходимы совместные усилия обеих названных групп работников. Необходимость такой совместной, дружной работы является логическим следствием как особенностей геологического строения бассейна, так и особенностей его географического положения.
Прежде чем приступить к рассмотрению качеств углей Донецкого бассейна, я коснусь еще одной характерной и сильно тормозящей развитие углепромышленности черты последнего. Я говорю о несогласовании внешних очертаний разрабатываемых участков с их геологическим строением. Сопоставляя условия залегания пластов с границами владельческих участков, убеждаемся, что во многих случаях пограничные межи уродуют месторождения в большей степени, чем складчатость, сбросы и др. тектонические нарушения, лишая возможности вести разработку рационально, соответственно требованиям горного искусства и характеру угольных залежей. Временами разработки, благодаря этому обстоятельству, приобретают прямо хищнический характер. И чем глубже будут идти разработки, тем губительнее на них будет отзываться отмечаемое явление. Можно смело утверждать, что часть запасов бассейна, благодаря этому явлению, должна считаться безвозвратно погибшей. Итак, в Донецком бассейне с полной очевидностью выступает невыгодность для развития горнопромышленности отсутствия плодотворного принципа горной свободы, принципа, с гениальной прозорливостью проведенного в русскую жизнь Великим ее Преобразователем, но, к великому вреду для горного дела, вскоре затем утраченного. Факт принадлежности недр владельцам поверхностей со своей стороны сильно способствует раздробленности разрабатываемых участков, а, следовательно, и разбросанности рудников.
Переходя к рассмотрению свойств углей Донецкого бассейна, прежде всего отметим, что здесь мы имеем угли всех типов, за исключением углей бурых. Угли, как известно, обыкновенно различаются по отношению их к процессу сухой перегонки, т. е. к процессу накаливания без доступа воздуха. Наиболее употребительная классификация углей, основанная на определении количества и качества остатка от накаливания, или кокса, принадлежит Грюнеру. По этой классификации ископаемые угли подразделяются на следующие группы.
Угли первых четырех типов называются углями курными или собственно каменными. В дальнейшем изложении я буду придерживаться этой классификации, хотя должен заметить, что, будучи выработана для углей франко-бельгийского бассейна, она не вполне подходит к нашим углям. Так, в Донецком бассейне, с одной стороны, угли с выходом кокса в 50—60% иногда дают хорошо спекшийся кокс, а с другой стороны, и угли с выходом кокса в 90%, т. е. угли, по классификации Грюнера, антрацитовые, дают в некоторых районах бассейна тоже плотный, прекрасный кокс. Выход кокса в классификации Грюнера взят, разумеется, лишь по отношению к органической массе угля. Говоря ниже о выходе кокса, я всегда буду подразумевать теоретический выход, как величину определенную, а не практический, ибо величина последнего зависит от системы коксовальных устройств, от количества содержащихся в угле неорганических веществ и других весьма изменчивых причин.
К тому или иному пласту угля не приурочены известные качества; наоборот, замечается, что пласты меняют свои свойства в широких размерах. Так, один и тот же пласт в одном районе бассейна является пламенным, в другом — типичным коксовым, наконец, в третьем—типичным антрацитовым. Подобные изменения в качествах наблюдаются иногда на весьма небольшом протяжении. Так, напр., на расстоянии тридцати верст по простиранию можно констатировать переход газового угля в антрацит, т. е. изменение в количестве летучих веществ на 20—25%. Подобные изменения в качествах углей касаются не одного какого-нибудь пласта, а охватывают всю свиту, так что вся свита изменяется в одном и том же направлении. Свита пластов, обладающих, напр., в с. Лисичанске свойствами углей пламенных, в районе ст. Алмазной является типичной коксовой, а в районе ст. Крестной представлена типичными антрацитами и называется здесь свитой хрустальских антрацитов.
Итак, мы видим, что угли тех или иных качеств не приурочены к определенным геологическим горизонтам и качество углей зависит, главным образом, не от возраста пластов, а от причин, влиявших на всю совокупность пластов Донецкого бассейна уже после их отложения. Несмотря на справедливость этого положения в общем, можно (все-таки заметить некоторую закономерность в распределении качеств углей в зависимости от горизонта залегания пластов, а именно — в каждом данном месте наблюдается, что чем глубже залегает пласт угля, тем беднее он, по сравнению с вышележащими пластами, содержанием летучих веществ.
Явление изменения качеств углей но простиранию пластов, в объяснение которого я не нахожу возможным в настоящее время вдаваться, имеет для характеристики бассейна громадное значение. На прилагаемой карте мною сделана попытка выделить площади развития пластов каменных углей всех типов и площади развития пластов углей антрацитовых. Первые площади показаны перекрещивающейся штриховкой, а вторые простой.
Определение запасов в бассейне различных сортов ископаемого горючего и определение отношения между этими запасами представляется во многих отношениях весьма и весьма важным и может способствовать установлению более правильных воззрений как на роль рассматриваемой производительной силы в общем промышленном строе страны, так и на способы эксплуатации этой силы.
Уже при беглом взгляде на прилагаемую карточку бросается в глаза, что господствующим типом горючего в Донецком бассейне, по меньшей мере, по горизонтальному их распространению, являются угли тощие — антрациты и полуантрациты. Для точного обоснования этого вывода числами в нашем распоряжении не имеется достаточно данных. Определение запасов угля во всем бассейне и на всяких глубинах может явиться лишь венцом детального геологического исследования, в настоящее же время возможен подсчет лишь отдельных частей этого запаса.
Все существовавшие до сих пор определения общего запаса ископаемого горючего в бассейне являлись результатом весьма немудрых арифметических выкладок и отнюдь не были обоснованы точными, фактическими данными. Зато подсчеты эти, кроме колоссальности полученных результатов, льстивших нашему национальному самолюбию, никаких достоинств за собой не имели. Исключением среди таких подсчетов является подсчет, сделанный для некоторых площадей восточной части бассейна горн. инж. Желтоножкиным.
В основу произведенных мною подсчетов я положил точные, факты и произвел вычисления только для таких площадей, для которых означенные факты имелись, притом я задавался целью определить только запас, могущий интересовать нас в ближайшем будущем.
Тщательные подсчеты, в детали которых я не нахожу уместным в настоящее время входить, дали мне в площадях, удовлетворявших вышеуказанным условиям, для углей каменных, курных (четыре первые группы Грюнера) и для глубины разработок в 100 сажен, запас в 60 миллиардов пудов.
Такой же подсчет для площадей углей тощих — антрацитовых и полуантрацитовых и при той же глубине разработок дал запас 150 миллиардов пудов.
Спешу еще раз предупредить, что означенные цифры не выражают собою общего запаса бассейна на данной глубине, а лишь тот запас, вычисление которого может быть точно обосновано имеющимися у меня фактами. Общий же запас бассейна значительно превышает указанные цифры, особенно для углей антрацитовых.
Приведенные цифры, не определяя общего запаса горючего в бассейне, указывают, на что с уверенностью мы можем рассчитывать в ближайшем будущем. Эти же цифры ясно говорят, что наблюдаемые затруднения в угольной промышленности зависят не от истощения бассейна, но от причин, людьми созданных, а потому людьми же и устранимых. Итак, все имеющиеся в нашем распоряжении данные дают право сделать заключение, что господствующим типом ископаемых углей в Донецком бассейне являются угли тощие — антрацитовые и полуантрацитовые. Это факт для характеристики бассейна чрезвычайной важности.
Из подсчитанного мною запаса в 60 миллиардов пудов курных углей, примерно, около 15 миллиардов приходится на долю углей пламенных (I группа Грюнера), остальные же 45 миллиардов — на долго углей газовых, кузнечных и коксовых (II, III и IV группы Грюнера), т. е. на долю углей, идущих ка изготовление кокса. Из последних трех типов углей довольно ограниченное развитие в бассейне имеют угли типичные коксовые, дающие теоретический выход кокса около 80%. Указываемый факт имеет тоже весьма существенное значение для характеристики бассейна как производителя кокса. Важность отмечаемой особенности Донецкого бассейна выступит еще с большей ясностью, если мы вспомним, что до последнего времени этот бассейн являлся единственным поставщиком русского металлургического кокса.
Обращаясь к разработке Донецкого бассейна, мы увидим следующее отношение между количеством добываемых углей разных типов. По данным Горного Департамента, добыто в 1897 г. в Донецком бассейне всего ископаемых углей 414 миллионов пудов; из этого количества приходится на долю каменных (курных) углей 355 миллионов и на долю антрацитовых (тощих) углей 59 миллионов пудов. Антрацитовых углей добыто, следовательно, около 14% всей добычи бассейна. Если взять отношение количества добытых антрацитовых углей не к добыче Донецкого бассейна, а к общей добыча ископаемых углей во всей Российской империи, то получим, что антрацита добыто 9% всего количества добытых ископаемых углей. По данным съезда, в 1898 г. в Донецком бассейне добыто углей всех сортов 462 миллиона пудов, в том числе антрацитов 54 миллиона пудов, следовательно в 1898 г. добыча антрацитов составляла 11,5% общей добычи ископаемых углей в Донецком бассейне и около 7% общей добычи углей в империи. Для сравнения приведем следующие цифры. В Северо-Американских Соединенных Штатах за 1896 г. общая добыча ископаемых углей —169 миллионов метрических тонн, добыча пенсильванских антрацитов 44 миллиона тонн. Следовательно, количество добытых пенсильванских антрацитов составляет около 26% общего количества добытых ископаемых углей. Но, кроме пенсильванских антрацитов, и в западных штатах разрабатываются значительные количества тощих углей, преимущественно для надобностей железных дорог.
Из 355 миллионов пудов каменных углей, добытых в 1897 г. в Донецком бассейне, приходится:
на угли пламенные (I группа Грюнера) . . . 23,5 миллиона пудов
« « газовые и кузнечные (II и III группы Грюнера) 220,0 « «
на угли типичные коксовые, дающие около 80% кокса (IV группа Грюнера) ... 111,5 « «
Из приведенных цифровых данных о величине добычи разных сортов ископаемых углей ясно усматривается, что Донецкий бассейн в настоящее время эксплуатируется не соответственно его природным особенностям. Хотя нет основания в ближайшем будущем бояться истощения запаса спекающихся углей, тем не менее все заставляет желать возможно широкого применения углей тощих.
Одна из крупных задач русской техники заключается в том, чтобы во всех допускающих то случаях заменить угли спекающиеся углями антрацитовыми и полуантрацитовыми. Этого требуют интересы страны, этого требуют особенности Донецкого бассейна. И съезд горнопромышленников Юга России, по крайнему моему разумению, обязан одной из основных задач своей будущей деятельности поставить возможно широкое содействие развитию добычи и потребления антрацитов. Только с разрешением этой задачи донецкая угольная промышленность получит прочное основание для своего дальнейшего плодотворного преуспевания.
Не считаю себя в праве останавливаться на вопросах о возможности того или иного применения антрацитов, так как вопросы эти лежат вне сферы моей компетенции, но думаю, что приведенный пример применения пенсильванских антрацитов в колоссальных размерах уже сам по себе открывает широкие промышленные и технические перспективы. Само собой понятно, что удачное разрешение задачи возможно широкого применения донецких антрацитов требует упорных усилий со стороны техников, энергии и предприимчивости со стороны углепромышленников, доброжелательства со стороны потребителей. Характер же антрацитовых месторождений Донецкого бассейна, во многих местах правильных и легкодоступных для разработки, обеспечивает возможность весьма быстрого развития добычи рассматриваемого типа горючего.
Обращаясь к вопросу об эксплуатации различных сортов собственно каменных (курных) углей, отмечу только несколько главных черт. Из рассмотрения данных о коксовом производстве Донецкого бассейна убеждаемся, что для коксования в настоящее время идут не только угли типичные коксовые, но также и угли кузнечные и газовые, причем последние в значительном количестве. Несколько крупных коксовых предприятий основаны на углях, содержащих от 25 до 40% летучих веществ. Работая без утилизации летучих веществ, указанные предприятия, само собой понятно, не могут получить дешевого кокса.
К сожалению, в настоящее время ни в сведениях Горного Департамента, ни в сведениях съезда горнопромышленников не имеетcя полных данных о коксовом производстве Юга России, а потому приходится довольствоваться лишь отрывочными данными.
Из 48 миллионов пудов кокса, приготовленных в 1897 г. и о которых имеются сведения в статистическом сборнике Горного Департамента, 36 миллионов были выпалены из углей газовых и кузнечных (от 25 до 35% летучих веществ) и лишь 12 миллионов из углей типичных коксовых, с выходом кокса около 80%.
По сведениям съезда горнопромышленников, в 1899 г. предложено было употребить на изготовление кокса 121,5 миллиона пудов каменного угля; из этого количества только 36,5 миллиона пудов приходится на угли типичные коксовые, 85 же миллионов пудов — на угли газовые и кузнечные.
С другой стороны мы видим, что угли типичные коксовые идут на такие надобности, которые могли бы с успехом удовлетворяться углями других типов; так, напр., значительное количество типичных коксовых углей идет на отопление паровозов и паровых котлов.
Сопоставляя вышеприведенные данные о потреблении различных сортов каменных углей с данными о запасах этих углей в бассейне, приходим к убеждению о желательности более широкого развития потребления углей пламенных, а также более рациональной утилизации углей типичных коксовых. Особенности углей Донецкого бассейна заставляют желать возможно широкого применения в деле коксования как методов коксования с улавливанием летучих веществ, так и методов совместного коксования углей спекающихся и углей тощих,— методов, пользующихся таким широким распространением в Западной Европе.
Не перед настоящим собранием, среди которого находится столько специалистов угольного и коксового дела, позволю я себе останавливаться над выяснением значения коксования с улавливанием летучих веществ вообще и над выяснением значения этого метода для углей Донецкого бассейна в особенности. Но я не могу не приветствовать первых в Донецком бассейне попыток применения этого плодотворного метода, дающего возможность вести дело эксплуатации углей так, что ни одна из составных частей горючего втуне не пропадает. Указываемый метод, делая кокс не единственным, а лишь одним из многих продуктов коксования, создает вместе с тем возможность возникновения целого ряда химических производств.
Только с развитием коксования рассматриваемым методом создастся прочное основание еще для одной отрасли углепромышленности — для дела брикетного, в возникновении которого, ввиду обилия в бассейне тощих и пламенных углей, чувствуется настоятельная потребность.
Вот те немногие факты и сопоставления, на которых я хотел остановить внимание съезда горнопромышленников Юга России. Я почту себя вполне удовлетворенным, если я смог в моем кратком сообщении хотя слабыми чертами наметить основные особенности природы Донецкого каменноугольного бассейна и тем посильно помочь установлению более правильного взгляда как на характер этой производительной силы, так и на способы ее использования.
Заканчивая мое сообщение, считаю долгом засвидетельствовать перед настоящим собранием мою искреннюю признательность деятелям Донецкого бассейна за их постоянную готовность способствовать успеху нашего исследования, за их серьезное, внимательное отношение к результатам наших работ. Такое отношение местных деятелей к работам и работникам Геологического комитета дает нам уверенность, что, выполняя поставленную нам программу, мы, вместе с тем, удовлетворяем и запросам текущей действительности. И эта-то уверенность увеличивает нашу энергию для продолжения нашего долгого, кропотливого труда.
Л. Лутугин.
