Вапняк в Україні: видобування, використання, поширення

Україна є однією з країн, багатих покладами вапняку, що робить його видобуток важливою складовою національної економіки.

Вапняк є однією з найпоширеніших осадових порід на Землі, яка складена переважно з кальциту та арагоніту — форм карбонату кальцію (CaCO₃). Ця порода має величезне значення як з геологічної, так і з промислової точки зору. Використовується в багатьох галузях — від будівництва та хімічної промисловості до сільського господарства. Вапняк не тільки відіграє важливу роль у формуванні земної кори, але й є невід’ємною складовою сучасних технологій. В Україні видобуток вапняку має давню історію, а його запаси є стратегічно важливими для розвитку національної економіки, пише в авторському блозі* геолог Геологічної Інвестиційної Групи Євгеній Мороз.

Характеристика вапняку

Вапняки – це гірські породи, які містять більше 50% карбонатних мінералів, принаймні 50% з яких – арагоніт або кальцит. Властивості вапняку залежать від домішок, та умов формування. Забарвлення вапняку змінюються від білого до сірого, та до темно-сірого, жовтого, зеленого, блакитного та іноді навіть чорного. Суміш глинистого матеріалу, глауконіту або дрібнодисперсних сполук заліза спричиняє зеленуватий відтінок, тоді як вміст тривалентного заліза спричиняє червонувате або коричневе забарвлення.
Щільність вапняку залежить від пористості, яка коливається від 0,1% (мармури, перекристалізовані вапняки) до 40%(крейда). Щільність, відповідно, коливається від 1,5 до 2,7 г/см³. Незважаючи на те, що вапняк відносно м’яка порода за шкалою Мооса, твердість коливається від 2 до 4, вапняки можуть мати межу міцності на стиснення до 180 МПа. Для порівняння, бетон зазвичай має межу міцності на стиснення близько 40 МПа.

Різновиди вапняку

Вапняки можуть сильно відрізнятися за текстурно-структурними характеристиками, від ракушняка, який складається із цілих морських раковин або їх уламків, нещільно зцементованих кальцитом, до оолітових вапняків і мікрокристалічних вапняків, структура яких настільки дрібнозерниста, що її можна побачити лише під мікроскопом. Відклади вапняку можуть бути піддані метаморфізму під час тектонічних процесів, що призводить до перекристалізації вапняку у мармур.

Органогенний вапняк – переважно складається з органічних залишків. До органогенних вапняків відносяться:

Вапняк черепашковий – складається із черепашок морських тварин та їх уламків.
Рифовий вапняк – складається з решток рифотворних організмів. Розрізняють коралові, мшанкові, археоціатові, водоростеві та інші рифові вапняки.
Крейда – слабозцементований різновид вапняку що на 90-99% складений мікрозернистим кальцитом та уламків молюсків, водоростей.
Травертин (вапняковий туф) – різновид вапняку, що формується із прісної води зазвичай у джерелах, річках і озерах; тобто з поверхневих і підземних вод.
Оолітовий вапняк – складається із скупчення карбонату кальцію ооідної/сфероїднох форми (оолітів).
Мергель – осадова порода карбонатно-глинистого складу. Вміст глинистого компоненту може сягати 70 % (Хоча мергель не є різновидом вапняку, він доданий як різновид карбонатних порід який використовується в будівельній промисловості).

Використання вапняків

Мало хто усвідомлює важливість вапняку у повсякденному житті. Майже кожен звичайний побутовий виріб містить карбонат кальцію у тій чи іншій формі. Вапняки використовують для виробництва скла, клею для плитки, підкладок для килимів та харчових продуктів.
Карбонат кальцію, що додається до грунту та до кормів для тварин, часто потрапляє в харчовий ланцюг. Його властивості як нейтралізатора та очищувача є важливими для збереження навколишнього середовища, плекаючи сільськогосподарські землі та підтримуючи їх родючість. Користь вапняку безмірна. Серед іншого, він врівноважує кислотність ґрунту, покращує дренаж і аерацію для підвищення врожайності, а також очищає викиди сірки від електростанцій.

За даними IMA-Europe, в Євросоюзі вапняк найбільше використовується в наступних секторах економіки (Рис 1): Дорожні роботи з цементу та бетону, штукатурки та розчину, папір, пластик та гума, десульфурація димових газів, Виробництво основних металів, фарби, покриття, клеї, сільське господарство, корми, скло та кераміка, виробництво хімічної продукції, водопідготовка. За даними Української Асоціація Вапняної Промисловості, найбільші частки використання вапняку в Україні складають: металургійна промисловість, виготовлення бетону, дорожні роботи, цукрова промисловість, штукатурки(Рис 2).

Особливості видобування вапняку в Україні

Вапняк в Україні у більшості випадків видобувають відкритим (кар’єрним) способом, хоча в деяких випадках його видобувають підземним способом (штольні).

Під час поверхневої розробки відбувається розкрив корисної копалини, вилучення і транспортування вапняку на дробильно-сортувальний комплекс. При поверхневій розробці вилучення вапняку відбувається наступними способами:

• Із використанням буро-вибухових робіт (буряться численні шпури, в які закладаються вибухівка та підрив закладеної вибухівки. В результаті вибуху утворюється розпушена гірська маса вапняку яку вже можна вилучати екскаваторами та транспортувати).
• За допомогою фрезерувального (кар’єрного) комбайна (Видобуток відбувається завдяки по шаровому фрезеруванню корисної копалини).
• Спосіб каменерізу (Камінь розрізається на рівні шматки (блоки) за допомогою каната або дискової алмазної пилки). Даним способом видобуваються більшість родовищ пильного та облицювального вапняку.
• Тихий вибух із застосування сумішей, що розширюються. Його суть полягає у свердлінні отворів по периметру каменю, куди закладають спеціальні суміші, що розширюються. Суміші розширюються, і провокують створення так званого “тихого вибуху”. Цим способом добувають переважно облицювальний вапняк.
  Безбуровибуховим способом із використанням насадок на екскаватор: вібророзпушувачів, роторних фрез. Розпушення і дроблення гірської маси відбувається за допомогою екскаватора із спеціалізованим навісним обладнанням, утворену гірську масу вже вилучають екскаваторами та транспортують на дробильно-сортувальний комплекс

Підземним способом в Україні видобувається тільки пиляльний вапняк. Такий видобуток відбувався із використанням каменерізів, які формували горизонтальні тунелі у вапняку, залишаючи стовпи в ньому для підтримки вищеперекриваючих порід.

Вибір обладнання для видобутку родовищ вапняку залежить від конкретних вимог кінцевого продукту із вапняку, включаючи необхідну виробничу потужність, розмір і форму родовища, відстань транспортування, очікуваний термін експлуатації, розташування відносно міських центрів та інші соціальні та економічні фактори. Інші фактори, які необхідно враховувати при видобутку корисних копалин відкритим способом, це вартість виробленої продукції, конкурентні переваги, а також екологічні вимоги та вимоги безпеки, пов’язані з конкретним родовищем.

Поширення вапняку в Україні

Родовища вапняків розвідані в межах Українського щита, Дніпровсько-Донецької западини, Донецької складчастої споруди, Волино-Подільської плити, Карпатської складчастої області, Причорноморської западини та гірського Криму. Ці родовища пов’язані із відкладами понтичного, меотичного, сарматського, баденського ярусів неогену, крейдової системи та палеозойськими відкладами.
Поклади флюсового вапняку знаходяться на Донбасі та в Криму. Родовища крейди розвідані в межах Українського щита, Дніпровсько Донецької западини, Волино-Подільської плити та Причорноморської западини. Мармури і вапняки мармуризовані поширені на Закарпатті, їх використовують в якості облицювального каменю та у ландшафтному дизайні. Родовища черепашкових пиляльних вапняків поширені у Криму, Причорномор’ї, у Вінницькій, Хмельницькій, Чернівецькій, Дніпропетровській та інших областях.

Запаси і видубуток вапняку в Україні

Державним балансом запасів корисних копалин України обліковуються більш як 600 родовищ вапняку (включно із мергелями). Загальні балансові запаси корисної копалини “вапняк” в залежності від їх використання, становлять 12,65 млрд. т. Через анексію територій в 2014 році та повномасштабне вторгнення росії в Україну було втрачено значну ресурсну базу вапняків пиляльний та майже повністю вапняків флюсових.

За останні 13 років стався перерозподіл видобування вапняку в Україні, на що головним чином вплинула анексія територій України в 2014 роках і повномасштабне вторгнення росії в Україну у 2022 році. В 2014 роках видобуток пиляльних вапняків впав із 1,4-2,1 млн. т до 0,1 млн. т. Не враховуючи вторгнення росії, в 2022 і 2023 роках видобуток пиляльного вапняку збільшився до 0,34-0,4 млн. т. Видобуток флюсового доломіту зменшився на 40% після 2014 року, проте в 2018-2021 роках видобуток відновився до показників 2014 року, після вторгнення у 2022 р., видобуток впав до 0 млн. т.
Видобуток флюсового вапняку впав приблизно в 4 рази після 2014 року, протре нестачу перекривали імпортом, а також нарощенням видобутку вапняку для виготовлення вапна і цукрової промисловості. У 2022 році видобуток флюсового вапняку впав майже до 0, вапняку для вапна і цукрової промисловості в 2 рази. Видобуток вапняку для цементної промисловості в 2022 році впав на 50%, проте в 2023 видобуток відновився до показників 2021 р. на 80%. Падіння видобутку крейди також трапилось у 2022 на 50% . Видобуток будівельного вапняку мав значні падіння в 2014 і 2022 роках проте згодом видобуток відновлювався.
Незважаючи на велике падіння видобутку вапняку у 2022 році, у 2023 році видобуток вапняку частково поновився.

Вапняк є одним із найважливіших корисних копалин для відбудови України, оскільки широко використовується в будівельній галузі. Завдяки значним запасам вапняку в Україні, це дозволить уникнути залежності від імпорту, що зробить процес відновлення більш економічно вигідним.

Крім того, збільшення видобутку і переробки вапняку сприяють створенню нових робочих місць та розвитку місцевих економік.

Список джерел
Masoud Haqbin. Unveiling the Geological Significance and Industrial Application of Limestone: A Comprehensive Review; Journal – The Institution of Engineers, Malaysia (Vol. 85, No. 1, June 2024)
https://www.longcliffe.co.uk/who-we-are/education/uses-of-limestone
https://ima-europe.eu/
https://ballmillssupplier.com/ball-mill-faqs/what-is-the-method-of-mining-limestone/
https://www2.bgs.ac.uk/mendips/aggregates/stone_resource/stoneuses.htm
https://ukr.granite.ua/informatsiya/vydobutok-granitu
Мінеральні ресурси України; Щорічник. (ДНВП “ГЕОІНФОРМ УКРАЇНИ”)
https://mineralseducationcoalition.org/minerals-database/limestone/

Автор: Євгеній Мороз, геолог Геологічної Інвестиційної Групи.

Оригінал опубліковано за посиланням.

Джерело ілюстрацій: Геологічна Інвестиційна Група.

^*– В розділах  Говорять асоціації , Говорять компанії , Надра інших деякі публікації/новини/прес-релізи компаній-надрокористувачів, сервісних компаній, асоціацій у сфері надрокористування та інших медіа можуть відтворюватися дослівно. В разі передруку редакція NADRA.INFO не здійснює додаткову перевірку викладеного, покладаючись на першоджерела.