Phân tích, đánh giá và đề xuất các biện pháp kỹ thuật công nghệ để giảm tổn thất trong khai thác than các vỉa dày dốc nghiêng chống giữ bằng giá zh 1600-16-24zl; giá xdy tại công ty than quang hanh - TKV

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN THANH HIỆP PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ĐỂ GIẢM TỔN THẤT TRONG KHAI THÁC THAN CÁC VỈA DÀY DỐC NGHIÊNG CHỐNG GIỮ BẰNG GIÁ ZH 1600-16-24ZL; GIÁ XDY TẠI CÔNG TY THAN QUANG HANH-TKV LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN THANH HIỆP PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ĐỂ GIẢM TỔN THẤT TRONG KHAI THÁC THAN CÁC VỈA DÀY DỐC NGHIÊNG CHỐNG GIỮ BẰNG GIÁ ZH 1600-16-24ZL; GIÁ XDY TẠI CÔNG TY THAN QUANG HANH-TKV Chuyên ngành: Khai thác Mỏ Mã số đề tài: 60.53.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS-TS. Trần Văn Thanh HÀ NỘI- 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, tài liệu trong luận văn là trung thực và kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tác giả luận văn Trần Thanh Hiệp MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA 1 LỜI CAM ĐOAN 2 MỤC LỤC 3 DANH MỤC CÁC BẢNG 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 9 MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG 1 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VÀ TỔN THẤT THAN TRONG KHAI THÁC CÁC VỈA DÀY DỐC NGHIÊNG Ở CÔNG TY THAN QUANG HANH 14 1.1 Đặc điểm điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ 14 1.1.1 Đặc điểm tự nhiên, xã hội 14 1.1.2 Đặc điểm địa chất khu mỏ Quang Hanh 14 1.1.2.1 Kiến tạo 14 1.1.2.2 Đặc điểm cấu tạo các vỉa than 15 1.1.3 Đặc điểm cấu tạo đá vách và đá trụ vỉa than 16 1.1.4 Đặc điểm địa chất thủy văn, địa chất công trình 17 1.1.4.1 Đặc điểm địa chất thủy văn 17 1.1.4.2 Đặc điểm địa chất công trình 19 1.1.5 Khí mỏ 20 1.2 Đánh giá tổng hợp đặc điểm điều kiện địa chất các khu vực vỉa dày dốc nghiêng của Công ty than Quang Hanh 21 1.2.1 Phương pháp đánh giá 21 1.2.2 Nội dung đánh giá 21 1.2.2.1 Yếu tố sản trạng vỉa 21 1.2.2.2 Tính chất đá vách và đá trụ vỉa 24 1.2.2.3 Mức độ phá hủy kiến tạo 25 1.2.3 Kết quả đánh giá phân loại trữ lượng các khu vực vỉa dày dốc nghiêng Công ty than Quang Hanh 26 1.3 Hiện trạng khai thác và tổn thất than tại các vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh. 29 1.3.1 Hiện trạng khai thác các vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh 29 1.3.1.1 Hệ thống mở vỉa, chuẩn bị 29 1.3.1.2 Công nghệ khai thác, phương pháp bảo vệ lò chuẩn bị 29 1.3.1.3 Công nghệ khấu than 33 1.3.2 Hiện trạng tổn thất than trong khai thác các vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh 33 1.3.2.1 Phương pháp phân tích, đánh giá tổn thất than 33 1.3.2.2 Hiện trạng tổn thất than trong khai thác vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh 35 1.4 Xác định các nguyên nhân gây tổn thất than lớn trong quá trình khai thác ở Công ty than Quang Hanh 36 1.4.1 Tổn thất than do điều kiện tự nhiên 36 1.4.2 Tổn thất than do sơ đồ công nghệ khai thác và khai thác không đúng kỹ thuật 36 1.4.2.1 Nguyên nhân gây tổn thất theo chiều dày vỉa và chiều cao khai thác 37 1.4.2.2 Tổn thất do để lại trụ bảo vệ giữa các vị trí khai thác trong khu vực và các nguyên nhân khác 38 1.5 Nhận xét 39 CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHAI THÁC NHẰM GIẢM TỔN THẤT THAN 40 2.1 Các biện pháp kỹ thuật công nghệ khai thác nhằm giảm tổn thất than 40 2.1.1 Phương hướng giảm tổn thất than theo chiều cao khai thác 42 2.1.2 Phương hướng giảm tổn thất than ở trụ bảo vệ lò chuẩn bị 45 2.1.3 Khai thác các vỉa than mỏng 45 2.1.4 Khai thác các trụ than và các khu vực phức tạp 45 2.2 Đề xuất công nghệ và phương hướng giảm tổn thất than trong khai thác các vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh 46 2.3 Nhận xét 52 CHƯƠNG 3 TRIỂN KHAI ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỰA CHỌN VÀO THỰC TẾ SẢN XUẤT. 54 3.1 Đặc điểm điều kiện địa chất và Hiện trạng khu vực áp dụng sơ đồ công nghệ khai thác thử nghiệm 54 3.1.1 Đặc điểm điều kiện địa chất khu vực áp dụng 54 3.1.1.1 Địa hình 54 3.1.1.2 Địa tầng 55 3.1.1.3 Đặc điểm cấu tạo các vỉa than 55 3.1.1.4 Chất lương than 55 3.1.1.5 Đặc điểm địa chất công trình 56 3.1.1.6 Đặc điểm khí mỏ 57 3.1.2 Hiện trạng khu vực áp dụng 57 3.2 Công nghệ khai thác áp dụng thử nghiệm 57 3.2.1 Công tác đào lò chuẩn bị 59 3.2.2 Lựa chọn vật liệu chống lò chợ 61 3.2.3 Hộ chiếu chống lò chợ 65 3.2.3.1 Xây dựng hộ chiếu chống giữ lò chợ 65 3.2.3.2 Tính toán áp lực mỏ và xác định mật độ vì chống lò chợ 66 3.2.3.3 Kiểm tra khả năng lún chân cột chống vào nền lò chợ 68 3.2.3.4 Tính toán số lượng vì chống lò chợ 69 3.2.4 Công tác trải lưới nóc lò chợ 70 3.2.5 Công tác khai thác lò chợ 70 3.2.6 Tính toán một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 70 3.2.7 Công tác điều khiển đá vách 78 3.2.7.1 Công tác phá hỏa ban đầu 78 3.2.7.2 Công tác phá hỏa thường kỳ 78 3.2.8 Công tác tổ chức sản xuất 79 3.2.9 Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật cơ bản 79 3.3 Công tác chuẩn bị và khai thác 83 3.4 Sơ đồ công nghệ 84 3.5 Đánh giá tổn thất than khai thác của công nghệ thử nghiệm 86 3.6 Xác định hiệu quả kinh tế của công nghệ khai thác thử nghiệm 87 3.7 Nhận xét 92 KẾT LUẬN 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 PHỤ LỤC 100 DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Trang Bảng 1.1 Lưu lượng nước chảy vào khai trường mỏ Quang Hanh 19 Bảng 1.2 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các loại nham thạch trong trầm tích chứa than mỏ Quang Hanh 20 Bảng 1.3 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lò chợ giá ZH1600/16/24ZL 31 Bảng 1.4 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của lò chợ giá XDY 32 Bảng 2.1 Bảng đề xuất công nghệ khai thác phù hợp với điều kiện từng vỉa dày dốc ngiêng của Công ty than Quang Hanh 50 Bảng 2.2 Đặc tính kỹ thuật của giá khung đi động ZH 1600/16/24ZL 51 Bảng 2.3 Đặc tính kỹ thuật của giá thuỷ lực XDY-1T2/Hh/Lr 51 Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật của giá thuỷ lực XDY-1T2/Hh/Lr 62 Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật của xà khớp HDJA-1200, xà hộp HDFBC-2600, xà khớp HDJA-1200 63 Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật của trạm bơm dung dịch nhũ hoá XRB2B 80/200 64 Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật của thùng chứa dung dịch nhũ hoá XRXTC 64 Bảng 3.5 Đặc tính kỹ thuật của máng cào SGB-420/22 và SKAT-80 64 Bảng 3.6 Bảng đặc tính kỹ thuật của băng tải DTC-80 65 Bảng 3.7 Bảng chỉ tiêu KTKT công nghệ khai thác lò chợ 79 Bảng 3.8 Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ bản đạt được của lò chợ thử nghiệm 82 Bảng 3.9 Chi phí sản xuất kinh doanh than và giá thành sản phẩm 88 Bảng 3.10 Hiệu quả kinh tế của phương án 89 Bảng 3.11 Tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế chủ yếu thực tế áp dụng 91 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Tên hình vẽ, đồ thị Trang Hình 1.1 Biểu đồ đánh giá phân loại trữ lượng các khu vực vỉa dày dốc nghiêng Công ty than Quang Hanh 26 -:- 28 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, lò chợ trụ hạ trần thu hồi than nóc 31 Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ khai thác sử dụng giàn chống mềm 43 Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu toàn bộ chiều dày vỉa 44 Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, không để lại trụ bảo vệ, chống giữ lò chợ bằng giá khung ZH1600/16/24ZL. 47 Hình 2.4 Giá khung di động loại ZH 1600/16/24ZL 47 Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, không để lại trụ bảo vệ, chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực XDY 48 Hình 2.6 Giá thuỷ lực di động XDY-1T2/Hh/Lr 48 Hình 2.7 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, chia lớp khấu toàn bộ chiều dày vỉa, chống giữ lò chợ lớp vách bằng cột thủy lực đơn DZ-22; xà khớp HDJA-1200; chống giữ lớp trụ bằng giá thủy lực di động 49 Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ lò chợ áp dụng thử nghiệm. 59 Hình 3.2 Sơ đồ chuẩn bị lò chợ áp dụng thử nghiệm. 61 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc của giá thủy lực trong lò chợ 66 Hình 3.4 Biểu đồ tổ chức chu kỳ sản xuất lò chợ thử nghiệm 76 Hình 3.5 Biểu đồ bố trí nhân lực lò chợ thử nghiệm 77 Hình 3.6 Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương khấu lò chợ bám trụ thu hồi than nóc, chống giữ bằng giá thủy lực di động XDY 85 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: Tổn thất than là một trong những chỉ tiêu quan trọng phản ánh hiệu quả của công nghệ khai thác ở các lò chợ. Mỗi tấn trữ lượng than kể từ khi thăm dò phát hiện đến khi trở thành đối tượng khai thác đã mang trong mình các giá trị tích luỹ qua nhiều giai đoạn: đầu tư thăm dò địa chất, thiết kế, xây dựng, đào lò chuẩn bị, khai thác,v.v.. Tổn thất than làmcho các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế giảm xuống, nếu giảm được tổn thất thì sẽ làm tăng các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế. Chính vì vậy, đầu tư cho nghiên cứu và áp dụng các giải pháp kỹ thuật để giảm tổn thất than không những có ý nghĩa bảo vệ và tiết kiệm tài nguyên, mà còn đem lại những hiệu quả kinh tế to lớn. Tình trạng tổn thất than hiện nay là đáng báo động ở hầu hết các mỏ hầm lò. Theo con số thống kê sơ bộ, tổn thất than lớn hơn 50 -:- 55 %; tức là hơn một nửa trữ lượng than bị mất trong lòng đất trong quá trình khai thác (ở lò chợ từ 35 -:- 40%). Quang Hanh là một trong số các Công ty khai thác than hầm lò của Tập đoàn Công nghiệp than Khoáng sản Việt nam. Khoáng sàng than Quang Hanh nằm trong khu vực: Ngã Hai. Trữ lượng các khu vực vỉa dày dốc nghiêng chiếm tỷ lệ > 20% tổng trữ lượng. Việc khai thác những năm qua tại các vỉa dày dốc nghiêng của Công ty có tỷ lệ tổn thất than >40 %; vì vậy đòi hỏi phải có những nghiên cứu đề xuất và áp dụng các sơ đồ công nghệ, các giải pháp kỹ thuật hợp lý nhằm giảm tổn thất trong khai thác than ở các vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh. 2. Mục đích nghiên cứu: Phân tích, đánh giá và đề xuất công nghệ khai thác, các biện pháp kỹ thuật hợp lý nhằm giảm tổn thất trong thu hồi khi khai thác các vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các vỉa than dày, dốc nghiêng của Công ty than Quang Hanh. 4. Nội dung nghiên cứu: - Hiện trạng khai thác và tổn thất than trong quá trình khai thác vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh. - Phân tích, đề xuất một số biện pháp kĩ thuật công nghệ khai thác nhằm giảm tổn thất tài nguyên trong khai thác vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh. - Công tác triển khai áp dụng công nghệ khai thác trong thực tế sản xuất. - Kết quả công tác áp dụng thử nghiệm sơ đồ công nghệ khai thác ở Quang Hanh. - Kết luận. 5. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp đánh giá tổng hợp. - Phương pháp thực nghiệm. - Phương pháp phân tích tổng hợp. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: - Phân tích, đánh giá và đề xuất công nghệ khai thác, các biện pháp kỹ thuật hợp lý nhằm giảm tổn thất than trong quá trình khai thác các vỉa dày dốc nghiêng ở Công ty than Quang Hanh. - Từ việc đánh giá kết quả áp dụng thử nghiệm, có thể làm tài liệu để Công ty than Quang Hanh và các đơn vị khác trong ngành khai thác hầm lò tham khảo, xem xét áp dụng theo điều kiện tương tự. 7. Cấu trúc luận văn: Luận văn gồm 3 chương được trình bày trong 100 trang đánh máy vi tính A4 với 18 Bảng và 20 Hình vẽ. Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trần Văn Thanh, với sự tạo điều kiện giúp đỡ của các thầy giáo trong Bộ môn Khai thác Mỏ Hầm lò, Khoa Mỏ, Phòng Đại học và Sau Đai học, Ban lãnh đạo và các đồng nghiệp các phòng ban, cán bộ, công nhân viên chức của Công ty than Quang Hanh. Tác giả xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC VÀ TỔN THẤT THAN TRONG KHAI THÁC CÁC VỈA DÀY DỐC NGHIÊNG Ở CÔNG TY THAN QUANG HANH. 1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT - KỸ THUẬT MỎ. 1.1.1 Đặc điểm tự nhiên, xã hội: Khai trường của Công ty than Quang Hanh nằm trên địa bàn Thị xã Cẩm phả, tỉnh Quảng Ninh. Khu mỏ có địa hình đồi núi có độ cao thuộc loại thấp đến trung bình. Phần lớn có độ cao từ 50m -:- 150m. Khu vực phía nam và phía tây khu mỏ núi có độ cao 200 -:- 250m. Địa hình phân cắt mạng sông suối, về mùa mưa ảnh hưởng nhiều đến giao thông đi lại trong khu mỏ. Vào những năm trước 1990, rừng phát triển khá phong phú, từ sau năm 1990 việc khai thác than với nhiều hình thức qui mô khác nhau, rừng bị khai thác bừa bãi. Hầu hết những diện tích rừng hiện có trong khu mỏ là rừng tái sinh và rừng keo, bạch đàn mới trồng của dân và các mỏ. 1.1.2 Đặc điểm địa chất khu mỏ Quang Hanh. 1.1.2.1 Kiến tạo. Khu mỏ Đông Ngã Hai là diện tích ven rìa phía Tây bắc của khối Cẩm Phả, ngăn cách với địa tầng hệ D1-2 phía bắc là đứt gãy Bắc Huy, ngăn cách với địa tầng chứa than khu mỏ Tây Ngã Hai ở phía Tây bởi đứt gãy F.Đ và ngăn cách với điạ tầng khu mỏ Khe Tam bởi đứt gãy F.ĐKT và ngăn cách với địa tầng chứa than khu Khe Sim bởi đứt gãy A-A. Trong phạm vi diện tích khu mỏ lại xuất hiện các đứt gãy bậc cao hơn các đứt gãy ở trên. Các nếp uốn ở khu mỏ Đông Ngã Hai phần nhiều tồn tại dạng đoản do hình thái ban đầu của nếp uốn đã bị đứt gãy cắt qua làm xê dịch. Hệ thống nếp uốn và các hệ thống đứt gãy gây xáo trộn thế nằm ban đầu của các vỉa than, tạo nên cấu trúc khu mỏ rất phức tạp. 1.1.2.2 Đặc điểm cấu tạo các vỉa than. Kết quả thăm dò và khai thác cho thấy: Khu Ngã Hai tồn tại 35 vỉa than, trong 35 vỉa trên chỉ có 30 vỉa gồm: 2, 3, 3A, 3B, 3C, 4A, 4B, 4C, 5A, 5B, 6A, 6B, 7A, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 17A, 18, 19 có giá trị công nghiệp. Còn lại các vỉa khác chỉ tồn tại dưới dạng lớp mỏng dạng thấu kính không duy trì mới chỉ có một hoặc hai điểm công trình bắt gặp. - Vỉa 3: Có chiều dày không ổn định, thay đổi từ 5,54 -:- 8,83m, trung bình 6,72m. Phần phía Nam vỉa than có chiều dày lớn hơn phần trung tâm. Vỉa 3 thuộc loại vỉa có cấu tạo phức tạp, vỉa có từ 1 -:- 5 lớp kẹp, phổ biến từ 2 -:- 3 lớp kẹp. Chiều dày các lớp kẹp thay đổi từ 0,05 -:- 0,41 mét. Độ tro trung bình 27,55%. - Vỉa 6: Có chiều dày không ổn định, thay đổi từ 6,31m -:- 9,15m, trung bình 7,66m. Chiều dày vỉa giảm dần từ Tây sang Đông. Vỉa 6 thuộc loại vỉa có cấu tạo phức tạp, vỉa có từ 1 -:- 5 lớp kẹp, phổ biến từ 1 -:- 3 lớp. Chiều dày các lớp đá kẹp thay đổi từ 0,25 -:- 1,35 mét. Độ tro trung bình của vỉa là 30,89%. - Vỉa 7: Có chiều dày không ổn định, thay đổi từ 4,81m -:- 8,11m, trung bình 6,06m. Vỉa 7 thuộc loại vỉa có cấu tạo phức tạp, vỉa có từ 1 -:- 11 lớp kẹp, phổ biến từ 2 -:- 6 lớp. Chiều dày các lớp đá kẹp thay đổi từ 0,38 -:- 1,52 mét. Độ tro trung bình của vỉa là 35,32%. - Vỉa 8: Có chiều dày không ổn định, thay đổi từ 4,43 -:- 6,07m, trung bình 5,11m. Chiều dày vỉa giảm dần từ Tây sang Đông. Vỉa 8 thuộc loại vỉa có cấu tạo phức tạp, vỉa có từ 1 -:- 8 lớp kẹp, số lượng lớp kẹp giảm dần từ Tây sang Đông. Độ tro trung bình của vỉa là 33,81%. - Vỉa 9: Vỉa có chiều dày không ổn định. Chiều dày vỉa thay đổi từ 5,03 -:- 10,08m. Vỉa có từ 1 -:- 12 lớp kẹp, phổ biến từ 2 -:- 5 lớp. Chiều dày các lớp đá kẹp thay đổi từ 0,27 -:- 1,09 mét. Độ tro trung bình của vỉa là 28,58%. - Vỉa 10: Chiều dày vỉa không ổn định, thay đổi từ 5,71 -:- 9,83, trung bình 7,94m. Vỉa có từ 1 -:- 6 lớp kẹp, phổ biến từ 1 -:- 4 lớp, chiều dày lớp kẹp thay đổi từ 0,0 -:- 0,66m. Độ tro trung bình của vỉa là 24,57%. - Vỉa 14: Có chiều dày không ổn định, thay đổi từ 5,37m -:- 11,94m, trung bình 8,58m. Vỉa có từ 1 -:- 10 lớp kẹp, phổ biến từ 3 -:- 6 lớp chiều dày lớp kẹp thay đổi từ 0,16 -:- 1,23m. Độ tro trung bình của vỉa là 22,55%. - Vỉa 16: Có chiều dày tương đối ổn định, thay đổi từ 8,15 -:- 10,21, trung bình 9,45m. Vỉa có từ 1 -:- 6 lớp kẹp, phổ biến từ 2 - :- 3 lớp, chiều dày lớp kẹp thay đổi từ 0,00 -:- 0,30m. Độ tro trung bình của vỉa là 23,37%. Tổng hợp trữ lượng than của toàn khu vực Khoáng sàng Ngã Hai do Công ty than Quang Hanh quản lý từ mức -350 lên lộ vỉa là 107.862.000 tấn. 1.1.3 Đặc điểm cấu tạo đá vách và đá trụ vỉa than. * Cấu tạo đá vách: do điều kiện cấu tạo trầm tích nhịp điển hình nên vách vỉa thường tồn tại một tập đá yếu, kém bền vững. - Nằm trực tiếp lên vách vỉa là tập lớp đá gồm: sét kết, sét than xen kẹp các lớp than mỏng. Chiều dày tập đá này từ 0,3 -:- 2,1 m, đôi chỗ ở vách vỉa V6, V8, V9 chiều dày đạt tới 2,9 -:- 5,0 m; đây là tập đá dễ bị tách lớp, sập lở và trượt trong quá trình khai thác. Tuy nhiên tập đá yếu lại phân bố không đều, nhiều chỗ nằm trực tiếp trên vỉa là tập bột kết dày tương đối bền vững. - Nằm trên tập đá yếu là tập bột kết màu xám đen cấu tạo phân lớp mỏng, chiều dày từ 1,5 -:- 7,0 m, nứt nẻ mạnh. - Trên tập bột kết là tập cát kết màu xám, phân lớp dày; đây là tập đá tương đối vững chắc, nứt nẻ trung bình, khó sập lở; chiều dày dao động từ 5,0 -:- 15,0 m. * Cấu tạo đá trụ. - Nằm trực tiếp dưới vỉa than là một tập đá mềm yếu gồm: sét kết, sét than và kẹp các lớp than mỏng; chiều dày của tập đá từ 0,4 -:- 2,6 m. Tập đá này thường gây ra hiện tượng trượt, bùng nền. Tuy nhiên tập đá trụ yếu cũng phân bố không đều, đôi chỗ nằm trực tiếp dưới vỉa than là tập bột kết dày, tương đối ổn định. - Nằm dưới tập đá yếu là tập bột kết phân lớp mỏng với chiều dày cả tập từ 1,6 -:- 13,5 m, đôi chỗ dày tới 25 m. Xen kẹp trong tập bột kết là các lớp sét than hoặc các lớp than mỏng, các thấu kính than dày duy trì không liên tục, đôi chỗ đạt chiều dày khai thác. 1.1.4 Đặc điểm địa chất thủy văn, địa chất công trình: 1.1.4.1 Đặc điểm địa chất thủy văn: + Nước mặt. Nước mặt có trong khu mỏ tồn tại trong các suối và những thung lũng thấp. Hệ thống suối lớn nhất là hệ thống suối Ngã Hai được hình thành bởi hệ thống suối chảy từ Khe Tam ra và hệ thống suối Hữu Nghị xuống. Suối chính Ngã Hai từ trung tâm khu mỏ theo hướng Tây đổ ra sông Diễn Vọng. Nguồn cung cấp cho nước mặt: Vào mùa khô nguồn cung cấp chủ yếu cho suối là nước ngầm. Vào mùa mưa ngoài nước ngầm còn có lượng nước mưa rơi. Về thành phần hoá học nước cả hai mùa đều là nước Bicácbônat clorua natri, thuộc nước trung tính, nước nhạt, rất ít cặn, nước không sủi bọt. + Nước dưới đất. Do đặc điểm về động thái và điều kiện tàng trữ, nước dưới đất trong khu mỏ được chia thành hai tầng chứa nước: - Tầng chứa nước trong trầm tích đệ tứ. Do điều kiện thành tạo, trầm tích đệ tứ có chiều dầy thay đổi từ 1m (nơi địa hình cao) tới 10m (nơi có địa hình thấp). Nham thạch trong trầm tích đệ tứ là cát, sét, pha sạn sỏi có mầu nâu vàng. Tầng chứa nước trong trầm tích đệ tứ có trữ lượng ít, không ảnh hưởng nhiều cho khai thác than, vì dễ dàng tháo khô. Nước thuộc loại Bicácbônat clorua Natri canxi, nước có thể sử dụng cho ăn uống sinh hoạt. - Tầng chứa nước trong trầm tích chứa than. Đá trong trầm tích chứa than có khả năng chứa nước gồm cuội kết, sạn kết, cát kết. Đá ít có khả năng chứa nước, có khả năng cách nước là bột kết, sét kết. Nước tàng trữ trong các khe nứt của đá là chính. Do đặc điểm trầm tích nhịp có sự xen kẽ lớp chứa nước và cách nước. Do hiện tượng tái sét hoá của sét ở các lớp bột kết, sét kết mà các kẽ nứt trong đó trở thành kín dẫn đến tính duy trì cách nước của bột kết và sét kết được bảo tồn làm cho nước tàng trữ trong trầm tích chứa than mang tính áp lực. Nguồn cung cấp cho nước dưới đất là nước mưa. Miền cung cấp là toàn bộ diện tích khu mỏ. Miền tàng trữ là địa tầng nham thạch chứa than. Miền thoát của tầng chứa nước là các điểm lộ để hình thành dòng mặt tạo nên suối. Về thành phần hoá học nước, thuộc nước trung tính cả hai mùa đều là nước nhạt, loại hình Bicácbônát Natri Canxi, độ cứng đều nhỏ hơn 240 có xẩy ra ăn mòn axít, nước không sủi bọt và có cặn mềm, mức độ ăn mòn Cácbônát vào mùa khô ăn mòn yếu, vào mùa mưa từ ăn mòn yếu đến ăn mòn. Qua tổng hợp số liệu nhiều năm và thực tế sản xuất của mỏ, mực xâm thực địa phương khu vực mỏ Quang Hanh ở mức +16,0m. Do vậy những công trình khai thác lò bằng ở từ mức +16 trở lên đều có thể áp dụng biện pháp tháo khô tự nhiên. Bảng 1.1 Lưu lượng nước chảy vào khai trường mỏ Quang Hanh Mức KT Lưu lượng (m3/h) Qk (tb mùa khô) Qmưa (tb mùa mưa) Qmax Qtb năm LV -:- -175 200 692 1.171 487 1.1.4.2 Đặc điểm địa chất công trình. a.Nham thạch trong trầm tích đệ tứ Thành phần là cát, sét, đất sét pha lẫn mùn thực vật mầu nâu vàng, trạng thái bão hoà nước bị nhão, trạng thái khô dễ bở rời. Trầm tích đệ tứ có chiều dầy tới 10m, nham thạch có mặt rộng khắp. b. Nham thạch trong trầm tích chứa than tuổi T3n- rhg2 gồm: - Loại nham thạch hạt thô gồm sạn kết, cát kết, loại hạt mịn là bột kết, sét kết, sét than, nằm xen kẽ nhau theo đặc điểm trầm tích nhịp. - Sạn kết: Được phân bố rải rác trong địa tầng thường cách xa vỉa than, đá có mầu xám sáng, thành phần hạt thạch anh mầu trắng xi măng cơ sở thành phần là sét, silíc cấu tạo lớp không rõ, chuyển tiếp với đá khác rõ ràng, chiều dầy không ổn định có chỗ tới 11,2m; các chỉ tiêu cơ lí đá như sau: g = 2.636 g/cm3 ; D =2.721 g/cm3, dn = 810 kG/cm2. - Cát kết: Gặp phổ biến rộng khắp trong khu mỏ cả về diện và chiều sâu địa tầng, đá có mầu xám tro đến xám sáng, thành phần hạt cát, Silíc, sét, cấu tạo phân lớp dầy, độ hạt từ mịn đến thô, ranh giới chuyển tiếp không rõ ràng, chiều dầy thay đổi có chỗ lên tới 30-:- 40m. Các chỉ tiêu cơ lý như sau: g = 2.636 g/cm3; D = 2.721 g/cm3, dn = 810 kG/cm2. - Bột kết: Gặp phổ biến rộng khắp trong khu mỏ như cát kết, đá có mầu xám đen, thành phần cát sét hạt nhỏ, cấu tạo phân lớp rõ, có chỗ phân lớp mỏng, có khả năng bảo tồn hoá thạch, thường hay gặp ở địa tầng vách, trụ vỉa than. Ranh giới chuyển tiếp với cát kết không rõ ràng. Các chỉ tiêu cơ lý như sau: g = 2.652 g/cm3; D =2.746 g/cm3, dn = 612 kG/cm2. Cùng với cát kết, bột kết đều là đá thường gặp ở vách thật trực tiếp của các vỉa than, về phương diện ĐCCT bột kết nhỏ thua cát kết và sạn kết cả về chiều dầy và diện phân bố, đá có mầu xám đen, cấu tạo lớp mỏng, chiều dầy không ổn định. Sét kết thường là vách giả dễ bị sập đổ hoặc bị khai thác kéo theo cùng than. Các chỉ tiêu cơ lý như sau: g = 2,44 g/cm3 ; D =2,657 g/cm3 , dn = 68 kG/cm2. - Sét kết: Là đá yếu kém nhất về phương diện ĐCCT, thường hay gặp ở vách trụ vỉa than khi khai thác bị trộn lẫn làm giảm chất lượng than. Bảng 1.2 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các loại nham thạch trong trầm tích chứa than mỏ Quang Hanh TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Nham thạch Sạn kết Cát kết Bột kết Sét kết 1 Cường độ kháng nén KG/cm2 1.286 858 409 199 2 Cường độ kháng kéo KG/cm2 182 109 69 33 3 Góc nội ma sát Độ 33 30 29 26 4 Dung trọng g/cm3 2,59 2,64 2,66 2,42 5 Tỷ trọng g/cm3 2,68 2,72 2,75 2,66 1.1.5. Khí mỏ. Cũng như các khu mỏ khác trong vùng than Hòn Gai-Cẩm Phả, trầm tích chứa than khu mỏ Đông Ngã Hai có chứa các loại khí N2, O2, CO2, H2, CH4, các loại khí khác cũng có nhưng không đáng kể. Các loại khí CO2, H2, CH4 là loại khí phổ biến và ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình khai thác nên được coi là đối tượng nghiên cứu chính. Hàm lượng các chất khí như sau: Khí CO2 từ 0,016 -:- 28,13; Trung bình: 7%. Khí H2 + CH4 từ 0,30 -:- 98,70; Trung bình: 65% Khí N2 có hàm lượng từ 0,05 -:- 90,00; Trung bình: 28,20%. Theo “Báo cáo địa chất kết quả thăm dò tỉ mỉ khu mỏ than Đông Ngã Hai, Cẩm Phả - Quảng Ninh”. Phần lớn các vỉa thuộc loại I theo khí Mê Tan. Cục bộ một số khu vực thuộc loại II theo khí Mê Tan, từ -150m trở xuống có cấp khí II theo Mêtan. - Trong đới phong hoá (từ mặt địa hình tới chiều sâu trung bình khoảng 200m, tương ứng với cốt cao từ LV-:- -150) có độ chứa khí tự nhiên của khí cháy nổ (H2 + CH4) trung bình 2,56m3/tấn ngày đêm, có thể xếp vào loại mỏ cấp khí I theo độ chứa khí. - Trong đới khí mêtan (khoảng từ 200m so với mặt địa hình trở xuống tương ứng với cốt cao từ -150 trở xuống) có độ chứa khí tự nhiên của khí cháy nổ (H2 + CH4) = 6,28cm3/kg ứng với độ thoát khí tương đối 8,02m3/tấn ngày đêm. Có thể xếp vào loại mỏ cấp khí II theo độ chứa khí. Theo quyết định số 942/QĐ-BCN ngày 22 tháng 03 năm 2007 của Bộ Công nghiệp (nay là Bộ Công Thương) và nội dung công văn số 244/CV-AT của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam ngày 13 tháng 01 năm 2008 về việc xếp loại mỏ theo cấp khí Mêtan năm 2008 thì một số vỉa của Công ty than Quang được xếp hạng III về khí nổ Mêtan (vỉa 7 khu Đông nam; vỉa 14). 1.2 - ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÁC KHU VỰC VỈA DÀY DỐC NGHIÊNG CỦA CÔNG TY THAN QUANG HANH. 1.2.1. Phương pháp đánh giá. Luận văn sử dụng phương pháp đánh giá của Viện VNIMI (Cộng hoà Liên bang Nga). Các yếu tố đánh giá bao gồm: mức độ biến động chiều dày, góc dốc vỉa, tính chất đá vách, đá trụ vỉa, tổng hợp phân loại trữ lượng. Phạm vi đánh giá là các vỉa dày, dốc nghiêng của Công ty than Quang Hanh. 1.2.2. Nội dung đánh giá. 1.2.2.1. Yếu tố sản trạng vỉa. 1. Chiều dày và mức độ biến động chiều dày vỉa. + Chiều dày vỉa. mmin, mtb, mmax, mi. mtb = ; (1-1) mmin - Chiều dày vỉa nhỏ nhất trong giới hạn của hình đánh giá (mét). mmax - Chiều dày vỉa lớn nhất trong giới hạn của hình đánh giá (mét). mtb - Chiều dày vỉa trung bình trong giới hạn của hình đánh giá (mét). mi - Chiều dày vỉa tại điểm thứ i (mét). n - Số điểm đo. + Mức độ biến động về chiều dày vỉa. Đặc trưng bằng hệ số được tính theo công thức: (1-2) Trong đó: nm - Hệ số biến đổi chiều dày (%). Chỉ tiêu đánh giá chiều dày vỉa như sau: nm £ 25 % - Vỉa ổn định chiều dày nm = 25 % -:- 50 % - Vỉa tương đối