Структурно-петрографические особенности углей пласта К12 Карагандинского угольного бассейна и их влияние на технологические свойства

Представлены результаты комплексного геолого-петрографического исследования Карагандинского угольного бассейна. Рассмотрены особенности тектонического строения, стратиграфической приуроченности угленосных толщ и закономерности размещения продуктивных горизонтов в пределах Тентекского, Шерубайнуринского, Карагандинского и Верхнесокурского геолого-промышленных районов. Проанализированы условия осадконакопления и постседиментационные преобразования органического вещества, определившие современный вещественный состав и степень углефикации углей бассейна. Детально освещены вопросы петрологии углей, включая генетические предпосылки формирования органического вещества, классификацию и количественную характеристику мацералов, их морфологические и диагностические признаки в отраженном свете, а также структурно-текстурные особенности угольного вещества. Проведена систематизация микролитотипов и петротипов, отражающих условия торфонакопления, фациальную обстановку и степень преобразования исходного растительного материала. Показана взаимосвязь петрографических характеристик с физико-механическими и технологическими свойствами углей. Основное внимание уделено угольному пласту К12 – наиболее продуктивному горизонту карагандинской свиты нижнего карбона. На основе результатов микроскопических исследований и анализа показателей качества выполнена оценка вещественно-петрографического состава, степени метаморфизма, отражательной способности витринита, содержания минеральных примесей и структурной неоднородности угля. Показана взаимосвязь мацерального состава с коксующимися свойствами, газоносностью, обогатимостью и деформационным поведением массива. Отмечено, что петрографическая неоднородность углей пласта К12 является одним из факторов развития пластических деформаций и пучения пород почвы в горных выработках. Полученные результаты могут быть использованы при геолого-технологическом и геомеханическом моделировании, прогнозе качества углей и оценке устойчивости подземных выработок.

Ключевые слова: петрография углей, мацералы, витринит, микролитотипы, петротипы, степень метаморфизма, отражательная способность витринита, вещественно-петрографический состав, латеральная и вертикальная зональность, качество углей; коксующиеся свойства, газоносность угольных пластов.

Как процитировать:

Замалиев Н. М., Кряжева Т. В., Мусин Р. А., Ахматнуров Д. Р., Садчиков А. В. Структурно-петрографические особенности углей пласта К12 Карагандинского угольного бассейна и их влияние на технологические свойства // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 7. – С. 109–129. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_7_0_109.

Благодарности:

Данное исследование выполнено при поддержке Комитета науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан в рамках программно-целевого финансирования по реализации научной и научно-технической программы с ИРН BR28712407.

Информация об авторах:

Замалиев Наиль Муратович¹ — PhD, исполняющий обязанности ассоциированного профессора, e-mail: nailzamaliev@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0628-2654,
Кряжева Татьяна Владимировна — канд. геол.-минерал. наук, доцент, Жезказганский университет имени О.А. Байконурова, Жезказган, Республика Казахстан, e-mail: kryazheva_t@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-2804-020X, 
Мусин Рустам Абдрашитович¹ — PhD, исполняющий обязанности ассоциированного профессора, e-mail: R.A.Mussin@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-1206-6889,
Ахматнуров Денис Рамильевич¹ — PhD, зав. лабораторией, e-mail: d.akhmatnurov@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-9485-3669,
Садчиков Александр Викторович¹ — канд. техн. наук, старший преподаватель, e-mail: a.sadchikov@kstu.kz, ORCID ID: 0000-0002-6022-2073,
¹ Карагандинский технический университет имени Абылкаса Сагинова, Караганда, Республика Казахстан.

 

Контактное лицо:

Мусин Р.А., e-mail: R.A.Mussin@mail.ru.

Список литературы:

1. Замалиев Н. М., Мусин Р. А., Ахматнуров Д. Р., Рабатулы М., Ганюков Н. Ю. Перспективы и проблемы заблаговременного извлечения метана из угольных пластов Карагандинского угольного бассейна // Уголь. — 2025. — № 9. — С. 100—105. DOI: 10.18796/0041-5790-2025-9-100-105.

2. Пронина Н. В., Стукалова И. Е., Савельева Е. В., Панышев С. Г. Мацеральный состав углей каменноугольных месторождений Восточно-Европейской платформы // Георесурсы. — 2025. — Т. 27. — № 2. — С. 174—185. DOI: 10.18599/grs.2025.2.14.

3. Kopobayeva A., Baidauletova I., Amangeldikyzy A., Askarova N. Trace elements distribution in the K7 seam of the Karaganda Coal Basin, Kazakhstan // Geosciences. 2024, vol. 14, article 143. DOI: 10.3390/geosciences14060143.

4. Dzhunusov M., Tarikhov F., Abildakhenov A., Zhanaidar D., Mekenbek G., Assambaeva A. Mineralogical and elemental analysis of Kazakh coals from three mines: Preliminary conclusions on depositional patterns and environmental impact // Open Geosciences. 2022, vol. 14, article 0721. DOI: 10.1515/geo-2022-0721.

5. Safaei-Farouji M., Misch D., Sachsenhofer R. F., Kostoglou N., Gaus G., Bauersachs T., Junussov M., Fustic M. CO2 utilization and sequestration potential in deep coal seams: A case study on Carboniferous coals from the Karaganda Basin, Kazakhstan // Journal of CO2 Utilization. 2025, vol. 101, article 103204. DOI: 10.1016/j.jcou.2025.103204.

6. Karbownik M., Krawczyk J., Godyń K., Schlieter T., Ščučka J. Analysis of the influence of coal petrography on the sorption characteristics of hard coal from the Upper Silesian Coal Basin // Energies. 2021, vol. 14, no. 24, article 8495. DOI: 10.3390/en14248495.

7. Заостровский А. Н., Журавлева Н. В., Потокина Р. Р., Грабовая Н. А., Исмагилов З. Р. Petrographic analysis of coals of the Pechora basin // Химия в интересах устойчивого развития. — 2015. — Т. 23. — № 2. — С. 131—134. DOI: 10.15372/KhUR20150204.

8. Ribeiro J., Suárez-Ruiz I., Ward C. R., Flores D. Petrography and mineralogy of self-burning coal wastes from anthracite mining in the El Bierzo Coalfield (NW Spain) // International Journal of Coal Geology. 2016, vol. 154—155, pp. 92—106. DOI: 10.1016/j.coal.2015.12.011.

9. Скурский М. Д. О вещественном (петрографическом) составе углей // Техника и технология горного дела. — 2022. — № 1 (16). — С. 31—82. DOI: 10.26730/2618-7434-2022-1-31-82.

10. Заостровский А. Н., Исмагилов З. Р. Петрографический метод оценки технологических свойств углей // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2021. — № 2. — С. 53—61. DOI: 10.26730/1999-4125-2021-2-53-61.

11. Yuan Y., Tang Y., Tong L., Cao D., Wei Y., Bi C. Porosity characteristics of coal seams and the control mechanisms of coal petrology in the Xishanyao Formation in the western part of the southern Junggar Basin // Minerals. 2024, vol. 14, no. 6, article 543. DOI: 10.3390/min14060543.

12. Esen O., Fişne A. A comprehensive study on methane adsorption capacities and pore characteristics of coal seams: Implications for efficient coalbed methane development in the Soma Basin, Türkiye // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2024, vol. 57, pp. 6355—6375. DOI: 10.1007/s00603-024-03854-1.

13. Li C., Xu G., Yao H., Xin C., Liu F. Changes in pore structure and gas adsorption characteristics of coal under HVEP treatment and their effects on gas desorption behavior // Processes. 2025, vol. 13, no. 6, article 1662. DOI: 10.3390/pr13061662.

14. Zhou X., Hou H., Li H. Influence of coalification on pore structure evolution in middle-ranked coals // Frontiers in Earth Science. 2023, vol. 11, article 1139852. DOI: 10.3389/feart.2023.1139852.

15. Li Z., Zhao W., Li C., Fan Z., Xian L., Chen M. Coal petrography characteristics and coal facies constraints of Kezilenur Formation coal seams in the northern tectonic belt of Kuqa Depression // Coal Science and Technology. 2025, vol. 53, no. 3, pp. 124—138. DOI: 10.12438/cst.2024-1836.

16. Valentim B. Petrography of coal combustion char: A review // Fuel. 2020, vol. 277, article 118271. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.118271.

17. Cheng W., Yang R., Zhang Q. Origin of a petrographic coal structure and its implication for coalbed methane evaluation // Minerals. 2020, vol. 10, article 543. DOI: 10.3390/min10060543.

18. Han Y., Liu Y. Advanced petrographic thin section segmentation through deep learning-integrated adaptive GLFIF // Computers & Geosciences. 2024, vol. 193, article 105713. DOI: 10.1016/j.cageo.2024.105713.

19. Back A. L., Kana Tepakbong C., Bédard L. P., Barry A. From rocks to pixels: A comprehensive framework for grain shape characterization through image analysis of roundness and roughness descriptors // Frontiers in Earth Science. 2025, vol. 13, article 1634237. DOI: 10.3389/feart.2025.1634237.

20. Cornard P. H., Degenhart G., Tropper P., Moernaut J., Strasser M. Application of micro-CT to resolve textural properties and assess primary sedimentary structures of deep-marine sandstones // The Depositional Record. 2024, vol. 10, no. 5, pp. 559—580. DOI: 10.1002/dep2.261.

21. Aldı Ç., Yaralı O. Investigation of the effect of mineralogical and petrographic properties of coal surrounding rocks in the Zonguldak Basin on grindability and excavability // Arabian Journal of Geosciences. 2025, vol. 18, article 202. DOI: 10.1007/s12517-025-12360-9.

22. Jin H., Cao L., Kan X., Sun W., Yao W., Wang X. Coal petrography extraction approach based on multiscale mixed-attention-based residual U-net // Measurement Science and Technology. 2022, vol. 33, no. 7, article 075402. DOI: 10.1088/1361-6501/ac5439.