Đặc điểm địa chất mỏ than núi béo, quảng ninh và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn hệ thống khai thác than dưới mức 135m

NGUYỄN DANH HẢI ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ THAN NÚI BÉO - QUẢNG NINH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC THAN DƯỚI MỨC -135m LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI -

NGUYỄN DANH HẢI

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ THAN NÚI BÉO - QUẢNG NINH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC

THAN DƯỚI MỨC -135m

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2014

NGUYỄN DANH HẢI

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ THAN NÚI BÉO - QUẢNG NINH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC

THAN DƯỚI MỨC -135m

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Ngành: Kỹ thuật địa chất

Mã số: 60520501

PGS.TS.Nguyễn Văn Lâm

HÀ NỘI - 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các tài liệu, số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực, không phải là kết quả của bất cứ một công trình nào khác

Hà Nội, ngày 30 tháng 9 năm 2014

Tác giả

Nguyễn Danh Hải

Chương 2 Đặc điểm biến đổi các thông số địa chất vỉa và các yếu

tố khác ảnh hưởng đến lựa chọn hệ thống khai thác 34 2.1 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu tính biến đổi của các thông

2.2 Đặc điểm biến đổi của các thông số vỉa than 37

2.4 Điều kiện địa chất thủy văn – địa chất công trình 48 Chương 3 Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn hệ thống

khai thác than bằng phương pháp hầm lò 55 3.1 Khái quát về hệ thống khai thác bằng phương pháp hầm

lò

55

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn hệ thống khai thác

than bằng phương pháp hầm lò mỏ Núi Béo 59 3.4 Đề xuất lựa chọn hệ thống khai thác than bằng phương

Danh mục các bảng biểu

Số hiệu

1.1 Các công trình khoan xác định địa tầng 19

2.1 Đặc trưng phân bố thống kê chiều dày vỉa 10 38

2.3 Đặc trưng biến đổi chiều dày các vỉa than 39 2.4 Đặc trưng phân bố thống kê góc dốc vỉa 11 40

2.6 Tổng hợp đặc trưng biến đổi góc dốc các vỉa than 41 2.7 Phân chia nhóm mỏ theo thông số góc dốc vỉa 42 2.8 Kết quả phân nhóm vỉa than theo hệ số biến đổi góc dốc 42 2.9 Đặc trưng phân bố thống kê độ tro vỉa 11 43

2.11 Đặc trưng biến đổi độ tro của các vỉa than 44

2.13 Hàm lượng và độ chứa khí trung bình các vỉa than 46 2.14 Hàm lượng và độ chứa khí tự nhiên theo mức cao 47 2.15 Xếp loại mỏ theo độ thoát khí mêtan tương đối trong khi khai thác 47 2.16 Xếp loại mỏ theo độ chứa khí mêtan tự nhiên của vỉa than 48 2.17 Xếp loại nhóm mỏ theo độ chứa khí mêtan 48 2.18 Tổng hợp kết quả bơm nước thí nghiệm mỏ than Núi Béo 50 2.19 Những chỉ tiêu cơ bản của các loại đá trong khu mỏ 54 3.1 Tổng sản lượng (tấn) đã khai thác từ 1991 đến 2013 58 3.2 Biến đổi chiều dày vỉa khu vực khai thác cơ giới hóa 60 3.3 Biến đổi góc dốc vỉa ở khu vực lựa chọn dự kiến khai thác

3.4 Tổng hợp kết quả dự tính nước chảy vào lò khai thác hầm l 63

Danh mục các bản vẽ, hình vẽ

Hình 2.1 Đường cong mật độ xác suất của quy luật phân bố chuẩn Hình 2.2 Biểu đồ tần suất xuất hiện chiều dày vỉa 10

Hình 2.3 Biểu đồ tần suất xuất hiện góc dốc vỉa 11

Hình 2.4 Biểu đồ tần suất xuất hiện độ tro vỉa 11

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống khai thác chia cột dài theo phương – phân tầng Bản vẽ số 1 Bản đồ lộ vỉa mỏ than Núi Béo

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay trên thế giới than được đánh giá là nguồn tài nguyên rất quan trọng đối với mỗi quốc gia do chúng được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau và là một trong những nguồn nhiên liệu chủ đạo cho nhu cầu năng lượng toàn cầu

Việt Nam là quốc gia có tiềm năng tài nguyên than khá lớn và đang được khai thác chủ yếu ở bể than Quảng Ninh, trong đó có mỏ than Núi Béo Hiện tại, trữ lượng than ở mỏ Núi Béo phục vụ khai thác lộ thiên đến mức -135m đã cạn kiệt Trong thời gian tới, trữ lượng than dưới mức –135m được

dự kiến huy động vào khai thác bằng phương pháp hầm lò

Chuẩn bị cho công tác thiết kế khai thác hầm lò, mỏ Núi Béo đã tiến hành thăm dò dưới sâu tới mức -550 từ năm 2008 đến quý I/2014 với tổng khối lượng khoan 25.632 mks/ 74 LK Hiện nay mỏ Núi Béo đang cùng đơn

vị tư vấn lập Báo cáo tổng hợp kết quả thăm dò và trình Bộ Tài nguyên và Môi trường phê duyệt, từ đó làm cơ sở để thiết kế khai thác hầm lò, đặc biệt là lựa chọn khu vực để khai thác cơ giới hóa

Trong bối cảnh đó, để đảm bảo hiệu quả kinh tế và an toàn trong khai thác thì việc nghiên cứu, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn hệ thống khai thác bằng phương pháp hầm lò dưới mức -135m là hết sức cần thiết

Để giải quyết các vấn đề nêu trên, học viên chọn đề tài “Đặc điểm địa

chất mỏ than Núi Béo - Quảng Ninh và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn hệ thống khai thác than dưới mức -135m”

Trong khuôn khổ của luận văn, học viên chỉ tập trung nghiên cứu một

số vỉa đặc trưng cho khu mỏ cùng với các yếu tố khác

2 Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn

Để đạt được mục tiêu trên, luận văn tập trung giải quyết các nhiệm vụ sau:

- Thu thập, tổng hợp các tài liệu tìm kiếm, thăm dò và các tài liệu địa chất khác có liên quan đến khu mỏ, đặc biệt là từ mức dưới -135m

- Làm sáng tỏ cấu trúc địa chất mỏ than Núi Béo, nhất là cấu trúc chứa than

- Nghiên cứu đặc điểm phân bố, hình thái - cấu trúc vỉa, chất lượng than, đặc điểm các chất khí trong than và yếu tố địa chất thuỷ văn - địa chất công trình

- Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn hệ thống khai thác than bằng phương pháp hầm lò mỏ than Núi Béo dưới mức -135m

- Đề xuất hệ thống khai thác than bằng phương pháp hầm lò mỏ than Núi Béo theo hướng an toàn, hiệu quả và giảm thiểu tổn thất trong khai thác

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Các vỉa than mỏ Núi Béo

- Phạm vi nghiên cứu: Mỏ Núi Béo thuộc địa phận tỉnh Quảng Ninh

4 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện tốt các nhiệm vụ nêu trên, học viên sử dụng hệ phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp tiệm cận có hệ thống kết hợp với phương pháp khảo sát thực địa để nhận thức rõ bản chất của mỏ than Núi Béo và hiện trạng khai thác mỏ

- Áp dụng phương pháp mô hình hóa để thể hiện cấu trúc chứa than dưới sâu và đặc điểm phân bố, hình thái, kích thước các vỉa than

- Áp dụng phương pháp toán địa chất để đánh giá định lượng đặc trưng biến hoá của các thông số địa chất vỉa và những yếu tố khác ảnh hưởng đến lựa chọn hệ thống khai thác than bằng phương pháp hầm lò mỏ Núi Béo dưới mức -135m

5 Những điểm mới của luận văn

- Mỏ than Núi Béo có cấu trúc phức tạp, biểu hiện ở sự tồn tại các nếp uốn bậc cao và các đứt gãy có phương và quy mô khác nhau Trong khu mỏ

có 11 vỉa than, trong đó 9 vỉa có giá trị công nghiệp với những đặc trưng cơ bản gồm: chiều dày biến đổi tương đối ổn định với hệ số biến thiên chiều dày vỉa (Vm) từ 45,82 ÷ 58,02%; góc dốc vỉa phổ biến < 350 và biến đổi thuộc loại không ổn định; cấu tạo vỉa phức tạp với tỷ lệ đá kẹp từ 10,94 ÷ 21,01%

- Đã làm rõ mức độ ảnh hưởng của các yếu tố chiều dày, góc dốc, cấu tạo vỉa, điều kiện địa chất thuỷ văn - địa chất công trình và khí mỏ đến lựa chọn hệ thống và công nghệ khai thác than dưới mức -135m bằng phương pháp hầm lò; trong đó chiều dày, góc dốc và cấu tạo vỉa có vai trò quan trọng quyết định

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

6.1 Ý nghĩa khoa học

- Góp phần hoàn thiện hệ phương pháp nghiên cứu làm sáng tỏ các yếu

tố có ảnh hưởng quyết định đến lựa chọn hệ thống khai thác than mỏ Núi Béo dưới mức – 135m

- Kết quả nghiên cứu góp phần định hướng cho lựa chọn hệ thống khai thác than mỏ Núi Béo nói riêng, bể than Quảng Ninh nói chung

6.2 Giá trị thực tiễn

Cung cấp cho thực tế sản xuất hệ phương pháp nghiên cứu có khả năng

sử dụng để đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn hệ thống khai thác than bằng phương pháp hầm lò mỏ Núi Béo dưới mức -135m và có thể áp dụng cho các khu mỏ khác có điều kiện tương tự

7 Cơ sở tài liệu

Luận văn được hoàn thành trên cở sở nguồn tài liệu thực tế đa dạng và phong phú, gồm:

- Báo cáo thăm dò sơ bộ khu than Hà Tu- Hà Lầm (Voronin I.G, Bùi Xuân Sắc và nnk, 1962)

- Báo cáo thăm dò tỷ mỷ khu than Hà Tu- Hà Lầm (Bế Kim Thúc và nnk, 1966)

- Báo cáo thăm dò bổ sung khu than Hà Tu-Hà Lầm (Lê Khánh Thiện

và nnk, 1982)

- Báo cáo chuyển đổi cấp trữ lượng và cấp tài nguyên than khu mỏ Hà Lầm đã được Hội đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản phê duyệt tại Quyết định số: 89/2007/QĐ-HĐTLKS ngày 19/01/2010

- Kết quả của 72 lỗ khoan vừa kết thúc vào tháng 1/2014

- Tài liệu do học viên cập nhật hiện trạng khai thác đến hết năm 2013

8 Cấu trúc của luận văn

Luận văn hoàn thành gồm 01 bản lời có khối lượng 71 trang đánh máy

vi tính khổ A4 và các bản vẽ - biểu bảng và phụ lục kèm theo

Ngoài lời mở đầu và kết luận, luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Đặc điểm địa chất mỏ than Núi Béo

Chương 2: Đặc điểm biến đổi các thông số địa chất vỉa và các yếu tố khác có ảnh hưởng đến lựa chọn hệ thống khai thác

Chương 3: Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn hệ thống khai thác than bằng phương pháp hầm lò dưới mức -135m

Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm thăm dò, Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của: PGS.TS Nguyễn Văn Lâm – Trường Đại học Mỏ - Địa chất Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn, học viên luôn nhận được sự giúp đỡ góp ý của các thầy, cô giáo trong Bộ môn Tìm kiếm - thăm dò, Khoa Địa chất; Phòng Đào tạo sau Đại học – Trường Đại học Mỏ - Địa chất; Lãnh đạo Công ty Cổ phần Than Núi Béo – Vinacomin và các đồng nghiệp nơi học viên đang công tác

Học viên xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các cá nhân và tập thể nêu trên Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến các nhà khoa học, các tác giả, các nhà địa chất đã tạo điều kiện cho phép học viên được sử dụng và kế thừa những thành quả nghiên cứu của mình để hoàn thành bản luận văn này

Chương 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ THAN NÚI BÉO

1.1 Vị trí mỏ than Núi Béo trong bình đồ cấu trúc khu vực

Mỏ than Núi Béo thuộc địa phận của 03 Phường: Hà Tu, Hà Trung, Hà Phong, Thành phố Hạ Long, Tỉnh Quảng Ninh

Mỏ có tọa độ: X: 2.318.000 ÷ 2.321.600;

Y: 408.630 ÷ 413.000 (thuộc hệ tọa độ, độ cao Nhà nước 1972)

- Phía Đông: là dãy núi đá vôi Đèo Bụt và khu Lộ Phong – Khe Hùm

- Phía Tây: Giáp mỏ Hà Lầm

- Phía Nam: là đường Quốc lộ 18A và Phường Hà Trung

- Phía Bắc : giáp mỏ than Suối Lại và mỏ than Hà Tu

Tổng diện tích toàn bộ khu mỏ khoảng 15,7 km2

1.2 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội

1.2.1 Đặc điểm địa hình

Phần khoáng sàng mỏ Núi Béo quản lý chủ yếu là nằm trên phường Hà

Tu, Hà Phong, một phần thuộc phường Hà Trung Địa hình được chia thành hai kiểu khác biệt nhau:

- Kiểu địa hình tương đối bằng phẳng, phân bố ở khu vực phía Nam, Đông – Đông Bắc khu mỏ, là vùng tập trung đông dân cư sinh sống

- Kiểu địa hình đồi núi thấp, thung lũng phân bố ở phía Tây và Tây Bắc, địa hình đồi núi nguyên thủy còn lại rất ít, chủ yếu là khu vực đang khai thác lộ thiên với bãi thải của mỏ và các moong khai thác lộ thiên, độ cao thấp nhất tại lòng moong là -135m và cao nhất là đỉnh bãi thải +256m

1.2.2 Mạng sông suối

Ngày nay, chỉ còn suối Lộ Phong và suối Hà Tu được bắt nguồn từ mỏ than Núi Béo, còn suối Hà Lầm đã bị lấp

- Mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa trung bình từ 70 ÷ 100mm, nhiệt độ trung bình từ 140 ÷ 210C, thấp nhất khoảng

50C, hướng gió chủ yếu bắc và đông bắc, độ ẩm 60 ÷ 80%

1.2.4 Kinh tế xã hội

Khu mỏ Núi Béo nằm ở trung tâm Thành phố Hạ Long, có điều kiện tự nhiên đa dạng, phong phú về nhiều mặt Đó là những tiềm năng to lớn để thành phố Hạ Long phát triển một nền kinh tế toàn diện từ sản xuất công, nông, ngư nghiệp đến phát triển thương mại, dịch vụ Đặc biệt là vùng có tiềm năng phát triển du lịch rất lớn Chính vì vậy mà thành phố đang là một trọng điểm trong chiến lược phát triển kinh tế của vùng tam giác Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh Các cơ sở kinh tế, xã hội khá hoàn thiện, thuận lợi cho công tác thăm dò địa chất và khai thác mỏ

- Nông nghiệp:

Do đặc thù về địa hình nên sản xuất lương thực còn hạn chế Thay vào

đó, vùng đang chú trọng phát triển các loại cây công nghiệp và ăn quả như thông, chè, dứa, nhãn, vải Ngành chăn nuôi của tỉnh cũng rất phát triển với các loại vật nuôi như trâu, bò, lợn, vịt, gà, ngan, ngỗng

- Công nghiệp:

Một trong những thế mạnh của vùng là ngành công nghiệp khai khoáng, trong đó, quan trọng nhất là than đá Vùng có nhiều mỏ than lớn như Hòn Gai, Hà Tu, Núi Béo Vùng than Quảng Ninh sản xuất 90% sản lượng

than toàn quốc, cung cấp cho tiêu dùng trong nước và xuất khẩu Ngoài ra, còn có nhiều mỏ đá vôi, mỏ đất sét….sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng…Trong vùng còn phát triển nhiều ngành công nghiệp như đóng tàu, sản xuất vật liệu xây dựng, chế biến thực phẩm, hải sản…

- Dịch vụ:

Thành phố Hạ Long có mạng lưới giao thông vận tải thuận lợi cho giao lưu kinh tế trong nước và quốc tế Đường bờ biển dài thuận lợi cho giao thông nội thuỷ và viễn dương Hệ thống cảng biển ngày càng phát huy tác dụng tích cực đối với sự phát triển kinh tế của vùng Khối lượng vận tải hàng hoá tăng nhanh qua các năm

Trong lĩnh vực kết cấu hạ tầng kĩ thuật - xã hội, là một trong những vùng phát triển thông tin liên lạc vào loại nhanh và hiệu quả Hiện nay, Quảng Ninh là một trong những tỉnh dẫn đầu cả nước về mật độ sử dụng điện thoại

Du lịch đang là một trong những thế mạnh của vùng cũng như của tỉnh Quảng Ninh và ngày càng được phát huy Với những cảnh quan thiên nhiên tuyệt đẹp cùng hàng trăm di tích, tỉnh là một trong những trung tâm du lịch lớn của cả nước Tuy nhiên, theo xu hướng phát triển của kinh tế thời kì hội nhập, những năm gần đây, thành phố đã chú trọng hơn việc phát triển du lịch bền vững, kết hợp hài hoà giữa lợi ích kinh tế biển và các biện pháp bảo vệ môi trường sinh thái

- Cơ sở đào tạo:

Sự nghiệp giáo dục đào tạo có bước phát triển toàn diện cả về cơ sở vật chất, quy mô trường lớp, chất lượng dạy và học Có 25/61 trường THPT, THCS, tiểu học đạt tiêu chuẩn quốc gia Công tác kiên cố hóa trường lớp được quan tâm Công tác xã hội hóa giáo dục có nhiều tiến bộ, hàng năm huy động các cơ quan, đơn vị, doanh nghiệp, cá nhân đóng góp hàng chục tỷ đồng

để đầu tư cơ sở vật chất, chăm lo sự nghiệp giáo dục, đào tạo, giáo dục hướng

nghiệp và dạy nghề tiếp tục phát triển và ngày càng đáp ứng tốt yêu cầu của

xã hội

- Y tế:

Các cơ sở y tế trên địa bàn được đầu tư xây dựng mới với trang thiết bị hiện đại như: Bệnh viện tỉnh Quảng Ninh, Bệnh viện lao và phổi, Bệnh viện y dược cổ truyền, Bệnh viện đa khoa khu vực Bãi Cháy, Trung tâm y tế thành phố, các trạm y tế phường… Đội ngũ cán bộ y tế ngày càng được tăng cường

về số lượng và chất lượng, từng bước đáp ứng yêu cầu khám chữa bệnh của nhân dân Thành phố thường xuyên duy trì tốt công tác chăm sóc sức khoẻ ban đầu, khám chữa bệnh cho nhân dân, khám bệnh và cấp thuốc miễn phí cho các đối tượng chính sách xã hội

1.2.5 Giao thông

Trong những năm gần đây, mạng lưới cơ sở hạ tầng giao thông công cộng của thành phố đã phát triển theo đúng quy hoạch, các chỉ tiêu cụ thể đạt được những thành tựu đáng kể góp phần quan trọng phát triển kinh tế - xã hội của thành phố Hệ thống giao thông trong khu vực khá thuận lợi cho việc thi công thăm dò, ngoài trục đường chính vào khu mỏ còn có các đường nhánh nối liền các moong khai thác với nhau

- Đường bộ:

Các tuyến giao thông đường bộ đến thành phố đã tạo thành một mạng lưới khá hoàn chỉnh và được nâng cấp, một số dự án xây mới, cải tạo và nâng cấp đã hoàn thành Việc đầu tư và đưa vào sử dụng nhiều công trình giao thông quan trọng trên địa bàn như cầu Bãi Cháy, cầu Bang, bến xe khách Kênh Đồng, mở tuyến phà Tuần Châu - Gia Luận (Cát Hải, Hải Phòng) đã làm thay đổi cơ bản hạ tầng giao thông của thành phố Cùng với việc phát triển hệ thống xe buýt liên tuyến đi các huyện Hoành Bồ, Uông Bí, Đông Triều, Cẩm Phả, Vân Đồn, thành phố còn chú trọng phát triển các tuyến xe

buýt nội thị để đáp ứng nhu cầu đi lại của nhân dân trong vùng

- Đường sắt:

Ngoài các tuyến đường sắt nối Yên Viên – Phả Lại – Hạ Long, tuyến đường sắt Quốc gia Kép – Bãi Cháy, thành phố đang nỗ lực triển khai đầu tư nâng cấp và làm mới các tuyến đường sắt để đáp ứng nhu cầu vận tải hàng hóa từ Hà Nội tới Hạ Long và các tỉnh thành lân cận

- Đường thủy:

Hệ thống cảng và bến tầu du lịch nằm trong Vịnh Hạ Long sẵn sàng đón nhận các loại tầu nội địa và tầu viễn dương có trọng tải lớn Trong những năm qua thành phố đã đầu tư nâng cấp các hệ thống cảng phục vụ phát triển kinh tế

xã hội

1.2.6 Dân cư

Theo số liệu thống kê năm 2009, thành phố Hạ Long có 55.172 hộ dân với hơn 21 vạn người, trong đó ngoài dân tộc Kinh chiếm đa số còn có 15 dân tộc khác, đó là: Sán Dìu, Hoa, Tày, Nùng, Hán, Dao, Thổ, Mường, Vân Kiều, Cao Lan với 2073 nhân khẩu chủ yếu là dân tộc Sán Dìu, Tày, Hoa

Tóm lại, với những đặc điểm trên vùng nghiên cứu có những điều kiện rất thuận lợi cho công tác thăm dò, khai thác mỏ

1.3 Lịch sử nghiên cứu địa chất và khai thác mỏ

1.3.1 Lịch sử nghiên cứu địa chất

Trước Cách mạng tháng 8, các nhà địa chất Pháp đã nghiên cứu về cấu trúc địa chất và triển vọng khoáng sàng thuộc bể than Đông Bắc – Bắc Bộ, tuy nhiên công tác tìm kiếm thăm dò còn chưa được hệ thống, trong đó một số khu vực ven vịnh Cuốc-Bê như Hà Tu – Hà Lầm, Giáp Khẩu vừa nghiên cứu địa chất vừa khai thác

Sau hòa bình lập lại (1954), công tác nghiên cứu địa chất được tiến hành bởi Liên đoàn địa chất 9

- Giai đoạn thăm dò tỉ mỉ: Liên đoàn 9 đã tiến hành các bước thăm dò

sơ bộ, thăm dò tỉ mỉ từ 1962 ÷ 1966 nhằm cung cấp tài liệu địa chất cho thiết

kế và khai thác Khối lượng công việc được tiến hành chủ yếu trước năm

1966 như sau: Khoan máy: 27.398m /130 lỗ khoan; Hào:17.618m3/198 hào;

Lò bằng: 109,4m/02 lò thăm dò

- Giai đoạn thăm dò bổ sung, thăm dò khai thác: từ 7/1967 đến 9/1971

đã tiến hành thăm dò nâng cấp và bổ sung nhằm phục vụ thiết kế khai thác lộ thiên vỉa 14 (10) khu vực Hà Tu với khối lượng: Khoan máy: 11.148m /60 lỗ khoan; Hào: 485,5 m3/02 hào

- Tìm kiếm sâu: Từ 3/1971 đến 6/1979, Đoàn 905 thi công công trình địa chất tìm kiếm sâu khu Hà Tu – Hà Lầm và thăm dò bổ sung do Lê Kinh Đức, Lê Khánh Thiện chủ biên, đã tiến hành: Khoan máy: 24.315,6 m/61 lỗ khoan; Hào: 13.581,41 m3/95 hào

- Ngoài khối lượng trên, ngành than đã đầu tư bổ sung khối lượng các công trình thăm dò phục vụ khai thác hầm lò và lộ thiên với khối lượng khoan máy: 13.650,78 mks/114 lỗ khoan

Năm 2004, Công ty CP Tin học, Công nghệ và Môi trường-TKV đã làm Báo cáo tổng hợp địa chất phần vỉa 14 phục vụ khai thác lộ thiên

Từ 2007 đến hết quý I/2014, đã khoan thêm 74 lỗ khoan sâu nhằm đánh giá chính xác thêm phần dưới sâu phục vụ cho khai thác hầm lò của mỏ Núi Béo Tài liệu các lỗ khoan này đang được tổng hợp báo cáo và đánh giá chi tiết các khu vực dự kiến khai thác hầm lò

điều chỉnh công suất và mở rộng khai thác lên 1,5 triệu tấn/năm và 3,5 triệu tấn/năm nhưng chỉ thiết kế khai thác vỉa 14

Năm 2008, Công ty được Bộ Tài nguyên và Môi trường cấp giấy phép khai thác số 2819/GP-BTNMT với công suất 4,3 triệu tấn/năm và giảm dần khi kết thúc khai thác mỏ Thiết kế cho khai thác lộ thiên các vỉa 14, 13, 11 đến cốt cao -135m

Hiện nay, Công ty Cổ phần Than Núi Béo-Vinacomin đang cùng Viện Khoa học Công nghệ Mỏ-Vinacomin thiết kế khai thác hầm lò với mức khai thác dự kiến là -500m

1.4 Đặc điểm địa chất khu mỏ

1.4.1 Đặc điểm địa tầng

GIỚI PALEOZOI (PZ)

Hệ Carbon - Permi (C - P)

Hệ tầng Hạ Long (C-P)hl

Hệ tầng Hạ Long được phát hiện ở dưới sâu phía Nam, Đông Nam khu

mỏ, thuộc cánh nâng của đứt gãy thuận Hà Tu và nằm dưới trầm tích chứa than Thành phần thạch học gồm chủ yếu là đá vôi và đá silic

- Đá vôi: là thành phần chủ yếu của phân vị địa tầng này Đá có màu xám đen, đôi khi trắng, phớt hồng, cấu tạo dạng khối, kiến trúc vi hạt biến hình, kích thước hạt từ 1,2 đến 0,6mm, trung bình 0,46mm

- Đá silic: màu đen, dòn, vỡ sắc cạnh Thành phần gồm: mảnh đá silic

và thạch anh chiếm 35%, thạch anh ẩn tinh, canchedoan, opan chiếm 35%, carbonat và hydroxit sắt chiếm 30% Chiều dày tầng silic gặp ở các lỗ khoan trên khu mỏ từ 3 đến 5 mét

Một số công trình khoan sâu đã chứng minh sự tồn tại của trầm tích carbonat hệ tầng Hạ Long trong khu mỏ Núi Béo trình bày ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Các công trình khoan xác định địa tầng

Số hiệu LK Số hiệu tuyến Chiều sâu gặp trầm tích

Hệ tầng Hòn Gai (T3n – r hg)

Hệ tầng Hòn Gai phân bố rộng khắp trong khu mỏ Dựa vào đặc điểm chứa than và thành phần thạch học, hệ tầng Hòn Gai được chia ra 3 phân hệ tầng: phân hệ tầng dưới (T3n – r hg1), phân hệ tầng giữa (T3n – r hg2),phân hệ tầng trên (T3n – r hg3) Phân hệ tầng trên (T3n – r hg3) không xuất hiện trong khu mỏ nên học viên chỉ mô tả hai phân hệ tầng dưới và giữa

* Phân hệ tầng Hòn Gai dưới (T 3n – r hg1 )

Phân bố thành những dải hẹp dọc phía Đông và Đông Nam khu mỏ Thành phần thạch học chủ yếu là cuội kết, cát kết, cát kết đa khoáng phân lớp dày, ít hơn là bột kết, sét kết phân lớp mỏng

Các lớp đá có chiều dày không ổn định, thành phần và đặc điểm thạch học luôn thay đổi theo đường phương và hướng dốc Trong phân hệ tầng có một số lớp than mỏng, không duy trì và ít có giá trị công nghiệp

Do các lớp đá trong hệ tầng không ổn định nên có thể đánh giá môi trường trầm tích trong giai đoạn này luôn có sự biến động Ranh giới địa tầng của phân hệ tầng Hòn Gai dưới với phân hệ tầng Hòn Gai giữa không rõ ràng Theo báo cáo năm 1983, ranh giới từ trụ vỉa 4 trở xuống đến trầm tích carbonat là địa tầng của phân hệ tầng Hòn Gai dưới Chiều dày địa tầng của phân hệ tầng từ 300m đến 450m, trung bình 370m

* Phân hệ tầng Hòn Gai giữa (T 3n – r hg2 )

Nằm chỉnh hợp lên phân hệ tầng Hòn Gai dưới và bao phủ phần lớn diện tích khoáng sàng Phân hệ tầng này là đối tượng nghiên cứu chính của khu mỏ do có chứa các vỉa than

Qua các mặt cắt địa chất thì thành phần thạch học của phân hệ tầng Hòn Gai giữa chủ yếu là các lớp sạn kết, cát kết, bột kết, ít hơn là các lớp cuội kết và sét kết Các lớp đá có chiều dày thay đổi lớn trong phạm vi hẹp Phân

hệ tầng Hòn Gai giữa chứa 14 vỉa than chính gồm 14B, 14(10), 13(9), 11(8), 10(7), 9(6), 7(4), 6(3), 5(2), 4(1) Trong đó các vỉa 14B, 9, 8, 6, 5, 4 có mức

độ duy trì kém, hoặc có ít công trình gặp vỉa Các vỉa 14, 11, 10, 7 có chiều dày thay đổi từ dày đến rất dày, cấu tạo vỉa rất phức tạp Sự chuyển tiếp về thành phần, độ hạt và các vỉa than đôi khi không mang tính quy luật

Đặc điểm của các loại đá chủ yếu trong địa tầng chứa than như sau:

- Cuội, sạn kết: chiếm 17% các đá có mặt trong khu mỏ, thường gặp ở vách vỉa và giữa các vỉa than Lớp sạn kết khá phổ biến và nằm trên vách vỉa

14, chiều dày từ 5 ÷ 20m Cuội kết màu xám đến xám sáng, thành phần chủ yếu là các hạt thạch anh, độ hạt lớn hơn 10mm, từ bán tròn cạnh đến tròn cạnh, được gắn kết bởi xi măng cơ sở là cát thạch anh, silic Cuội kết có kiến trúc hạt thô, cấu tạo khối rắn chắc, vết vỡ không bằng phẳng, có ít khe nứt được lấp đầy bởi oxit sắt màu nâu đỏ và vật chất sét

- Cát kết: chiếm 23% các đá có mặt trong khu mỏ, hầu như gặp ở tất cả các lỗ khoan, nhất là ở vách vỉa 14 và địa tầng giữa vỉa 13, vỉa 14 Cát kết màu xám sáng đến xám tối, thành phần chủ yếu bao gồm cát thạch anh, ít silic, xi măng gắn kết là sét; cấu tạo khối rắn chắc, phân lớp dày

- Bột kết: chiếm 33% các đá có mặt trong khu mỏ, thường nằm gần vách, trụ các vỉa than hay xen kẽ trong địa tầng các vỉa than Bột kết màu xám đến xám tối, thành phần là bột, sét gắn kết khá rắn chắc, có chứa vật chất hữu

cơ và hóa thạch thực vật bảo tồn tốt Đá có cấu tạo phân lớp trung bình đến dày, ít bị nứt nẻ

- Sét kết: chiếm 11% các đá có mặt trong khu mỏ, thường là các lớp kẹp mỏng trong các vỉa than hoặc nằm trực tiếp ở vách, trụ các vỉa than, chiều dày từ vài cm đến vài mét Sét kết có màu xám tro, xám đen, phân lớp mỏng, chứa nhiều vật chất hữu cơ và hóa thạch thực vật

- Than: chiếm 16% các đá có mặt trong khu mỏ Than thuộc loại antraxit có ánh đồng nhất, màu đen, ánh kim loại đến ánh kim, vết vỡ dạng mắt, dạng vỏ sò, dạng bậc phẳng không đặc trưng, phát triển khe nứt nội sinh nhưng không đều Than có cấu tạo khối, đôi khi có cấu tạo phân lớp dày nhưng không rõ

Chiều dày trầm tích phân hệ tầng Hòn Gai giữa ở khu Núi Béo thay đổi

Tứ thay đổi từ 1 ÷ 2m đến 10 ÷ 15m Trong khu mỏ có khai trường khai thác

lộ thiên nên nhiều diện tích không còn đất phủ Đệ tứ

1.4.2 Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo

Mỏ than Núi Béo là một phần của dải than Hòn Gai - Cẩm Phả Vì vậy,

về mặt kiến tạo khu mỏ cũng mang những đặc điểm kiến tạo chung của toàn dải than Các đứt gãy, nếp uốn phát triển khá nhiều, có quy mô khác nhau Phần lớn là những đứt gãy thuận, phát triển theo hai phương chính là phương

á kinh tuyến và á vĩ tuyến

* Nếp uốn

Nếu coi nếp uốn của dải than Hòn Gai - Cẩm Phả là nếp uốn bậc I thì các nếp uốn ở khu Núi Béo là các nếp uốn bậc II trở lên Thứ tự mô tả các

nếp uốn theo hướng từ Tây sang Đông như sau :

- Nếp lồi 158: Nếp lồi 158 có phương Bắc - Nam, trục chìm dần ở phía Nam, phát triển hơi nghiêng về phía Đông với góc dốc 700 ÷ 750 Nếp lồi 158

là một nếp lồi không đối xứng, các đá và các vỉa than cánh Tây có độ dốc thay đổi từ 300 ÷ 400, cánh Đông thay đổi từ 200 ÷ 300, càng về phía Nam độ đốc hai cánh giảm dần Khu vực tuyến IX đến XA, nếp uốn bị đứt gãy M-M

và L-L cắt qua làm dịch chuyển

- Nếp lõm Núi Béo: Phân bố ở phía Đông nếp lồi 158, kích thước theo chiều dài khoảng 1,5÷2,0km, chiều ngang từ 0,5 đến 1km Nếp lõm thể hiện

rõ bởi diện tích lộ vỉa 14 và có thể quan sát rõ qua mặt cắt tuyến VI và tuyến

IX Nếp uốn tương đối cân xứng, độ dốc hai cánh tương đối thoải, trung bình

từ 200 ÷ 250 Trục phát triển theo phương Bắc – Nam là chủ yếu, ở diện phía Nam của nếp lõm kích thước chiều ngang mở rộng dần, bị phân cắt, thay đổi nhiểu bởi đứt gãy Monplane, tạo các cấu trúc nhỏ hơn

- Nếp lồi Khe Cá: Phát triển trong phạm vi từ tuyến VI đến tuyến X Trục nếp lồi có phương gần Bắc - Nam, độ dốc hai cánh thay đổi từ 250 đến

400, trung bình 300 Mặt trục gần thẳng đứng, hai cánh khá đối xứng

* Đứt gãy:

Hệ thống đứt gãy trong khu mỏ phát triển khá phức tạp, các tài liệu thăm

dò và thực tế cho thấy khu mỏ có 4 đứt gãy thuận, trong đó hai đứt gãy có tính chất khu vực là đứt gãy N - N ở phía Nam và đứt gãy Hà Tu ở phía Đông

- Đông Bắc có đới huỷ hoại, cự ly dịch chuyển theo mặt trượt lớn Các đứt gãy F.M và đứt gãy Mongplane có cường độ nhỏ hơn Trong mỏ Núi Béo còn

có nhiều đứt gãy nhỏ dạng kéo theo, phương phát triển trùng với phương của các đứt gãy chính Những đứt gãy nhỏ phát triển bất thường nên gây khó khăn cho quá trình khai thác, nhất là khai thác hầm lò

- Đứt gãy thuận F.N (N - N): Phân bố ở phía Nam khu mỏ và kéo dài theo phương Đông – Tây, có mặt trượt cắm về phía bắc, với thế nằm 2500∠

550 ÷ 600 Cự ly dịch chuyển của hai cánh theo mặt trượt từ 400m ÷ 700m Về mặt cấu trúc, đứt gãy N chia khoáng sàng Núi Béo thành hai khối Khối phía Bắc chứa các vỉa than có chiều dày lớn (V.14, 11, 10, 9, 7, ) Khối phía Nam chứa các vỉa có chiều dày mỏng, chưa được nghiên cứu đầy đủ Đứt gãy F.N được xác định bởi công trình hào H.5002B và các lỗ khoan: LK 83, 37, 49,

30, 81, 1760, 32, 1792, lỗ khoan GM

- Đứt gãy thuận F.M (F.M-M): Là đứt gãy thuận có mặt trượt cắm về phía Bắc với thế nằm 3500 ÷ 100 ∠ 550 ÷ 650 Cự ly dịch chuyển theo mặt trượt của hai cánh từ 34m ÷ 100m Đứt gãy M phân bố ở phía Nam khu mỏ,

có chiều dài khoảng 610m, bị đứt gãy F.N cắt ở khu vực phía Đông tuyến T.A Do ảnh hưởng của đứt gãy F.M mà trục nếp lồi 158 ở khu vực tuyến T.XA bị gián đoạn và dịch chuyển với cự ly lớn theo hai cánh của đứt gãy

Đứt gãy F.M được xác định bởi các công trình như: LK.30, 81, 1805, 1768, B120

- Đứt gãy thuận Hà Tu: Tồn tại phía Đông Bắc mỏ than Núi Béo, phát triển theo phương Tây Bắc – Đông Nam, có chiều dài khoảng 7.100m, mặt trượt cắm Tây Nam với góc dốc thay đổi từ 250 ÷ 400 Cự ly dịch chuyển của hai cánh theo mặt trượt khoảng từ 600m ÷700m Đây là đứt gãy bậc I, phân chia giữa địa tầng Hòn Gai và hệ tầng Hạ Long

- Đứt gãy thuận Mongplane: Đứt gãy Mongplane có phương Tây Bắc - Đông Nam, mặt trượt của đứt gãy cắm về phía Đông Bắc góc dốc thay đổi từ

450 ÷ 600 Cự ly dịch chuyển từ 100m ÷150m Đứt gãy Mongplane kéo dài từ tuyến T.VI đến tuyến T.XI và bị đứt gãy N - N chặn lại ở khu vực tuyến T.XI Đứt gãy Mongplane được xác định bởi các lỗ khoan LK.1794-T.X, LK.13-T.XIV

1.4.3 Đặc điểm các vỉa than

Khu mỏ Núi Béo có 11 vỉa than, ký hiệu: 14B, 14(10), 13(9), 11(8), 10(7), 9(6), 7(4), 6(3), 5(2), 4(1) , 3(1A) Tên vỉa ở ngoài ngoặc đơn là tên gọi chung còn trong ngoặc là tên gọi cũ Trong đó, 9 vỉa có giá trị công nghiệp, gồm: 14(10), 13(9), 11(8), 10(7), 9(6), 7(4), 6(3), 5(2), 4(1), có 2 vỉa không

có giá trị công nghiệp là 14B, 3(1A)

Đặc điểm các vỉa than tính trữ lượng của khu mỏ Núi Béo từ dưới lên như sau:

1- Vỉa 4: Tồn tại, phân bố không liên tục khu mỏ Vỉa 4 nằm trên, cách vỉa 3 trung bình khoảng 35m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,47m (LK.1158) đến 7,06m (LK.53), trung bình 1,99m Cấu tạo vỉa tương đối đơn giản, thường chứa từ 0 đến 1 lớp kẹp, chiều dày đá kẹp từ 0,0m ÷ 1,06m (LK.B579), trung bình 0,24m Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,47m

(LK.1158) đến 6,48m (LK.53), trung bình 1,76m Góc dốc vỉa thay đổi từ 150

÷ 450, trung bình 260 Vỉa 4 có 16 công trình khoan khống chế

Về chất lượng than, vỉa 4 thuộc loại than bán antraxít, độ tro trung bình 23,32%, thuộc nhóm vỉa có độ tro cao

2- Vỉa 5: Phân bố không liên tục từ phía Đông tuyến T.A về ranh giới phía Tây khu mỏ, vỉa không lộ trên mặt địa hình Vỉa 5 nằm trên, cách vỉa 4 trung bình 55m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,31m (LK.B564) đến 8,00m (LK1766), trung bình 2,38m Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,31m (B564) đến 6,95m (LK 1766), trung bình 2,07m Góc dốc vỉa thay đổi từ 80 ÷ 450, trung bình 250 Cấu tạo vỉa tương đối phức tạp, thường chứa từ 0 đến 4 lớp đá kẹp, chiều dày đá kẹp từ 0,0m ÷ 1,90m, trung bình 0,30m Vỉa 5 thuộc loại vỉa

có chiều dày không ổn định, độ tro hàng hoá trung bình 19,52% Vách, trụ vỉa

5 thường là sét kết, cá biệt gặp bột kết Vỉa 5 có 36 công trình khoan khống chế dưới sâu

3- Vỉa 6: Phân bố phổ biến trong diện tích khu mỏ, vỉa lộ rải rác ở ranh giới phía Bắc, tổng chiều dài lộ vỉa khoảng 886m Vỉa 6 nằm trên, cách vỉa 5 trung bình 35m Chiều dày vỉa thay đổi từ 0,42m (LK.1042) đến 7,47m (B.566), trung bình 2,83m Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,42m (LK.1042) đến 7,28m (B.566), trung bình 2,41m Góc dốc vỉa thay đổi từ 60 ÷ 460, trung bình 240 Cấu tạo vỉa tương đối phức tạp, thường chứa từ 0 đến 3 lớp đá kẹp, chiều dày đá kẹp từ 0,0m ÷ 4,07m, trung bình 0,43m Vỉa 6 có chiều dày không

ổn định, sự biến đổi chiều dày không có quy luật, độ tro hàng hoá trung bình 17,82% Vách, trụ vỉa thường là sét kết, cá biệt gặp bột kết Vỉa 6 có 65 công trình khoan khống chế

4- Vỉa 7: Phân bố hầu khắp khu mỏ, vỉa lộ không liên tục ở phía Đông Nam và Tây Bắc khu mỏ, tổng chiều dài lộ vỉa khoảng 1530m Vỉa 7 nằm trên, cách vỉa 6 từ 10m đến 60m, trung bình 45m Chiều dày vỉa thay đổi từ

0,26m (LK.1772) đến 43,20m (B.582), trung bình 10,69m Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,26m (LK.1772) đến 30,24m (BS.517), trung bình 9,43m Góc dốc vỉa thay đổi từ 50 ÷ 600, trung bình 240 Cấu tạo vỉa rất phức tạp, thường chứa từ 0 đến 8 lớp đá kẹp, chiều dày đá kẹp từ 0,0m ÷ 15,62m, trung bình 1,26m Vỉa 7 ổn định về chiều dày, chất lượng than, độ tro hàng hoá trung bình 17,87% Vách, trụ vỉa thường là sét kết, cá biệt gặp bột kết Vỉa 7

có 59 công trình khoan khống chế dưới sâu

5- Vỉa 9: Phân bố không liên tục trong phạm vi mỏ Núi Béo, vỉa lộ không liên tục ở phía Đông Nam và phía Bắc khu mỏ, chiều dài lộ vỉa khoảng 1330m Vỉa 9 nằm trên, cách vỉa 8 trung bình 55m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,36m (LK.1787) đến 12,98m (NB.98), trung bình 4,35m Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,36m (LK.1787) đến 12,74m (NB.76), trung bình 3,85m Góc dốc vỉa thay đổi từ 50 ÷ 750, trung bình 230 Cấu tạo vỉa tương đối phức tạp, thường chứa từ 0 đến 4 lớp đá kẹp, chiều dày đá kẹp từ 0,0m ÷ 5,56m, trung bình 0,50m Vỉa 9 không ổn định về chiều dày và chất lượng than Độ tro hàng hoá trung bình 18,14% Vách, trụ vỉa thường là sét kết, cá biệt gặp bột kết Vỉa 9 có 42 công trình khoan khống chế dưới sâu, 01 công trình khai đào bắt vỉa

6- Vỉa 10: Phân bố không liên tục trong phạm vi mỏ Núi Béo, vỉa lộ phổ biến ỏ phía Đông Nam, Tây Bắc khu mỏ Vỉa 10 nằm trên, cách vỉa 9 trung bình 59m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,54m (SL.26) đến 25,25m (B.203), trung bình 6,61m Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,54m (SL.26) đến 22,91m (B.203), trung bình 5,90m Góc dốc vỉa thay đổi từ 40 ÷ 600, trung bình 240 Cấu tạo vỉa rất phức tạp, thường chứa từ 0 đến 7 lớp đá kẹp, chiều dày đá kẹp từ 0,0m ÷ 6,67m, trung bình 0,71m Vỉa 10 không ổn định

về chiều dày và chất lượng than Độ tro hàng hoá trung bình 17,08% Vách,

trụ vỉa thường là sét kết, cá biệt gặp bột kết Vỉa 10 có 88 công trình khoan khống chế dưới sâu, 10 công trình khai đào bắt vỉa

7- Vỉa 11: Nằm trên và cách vỉa 10 trung bình 53m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,48m (LK.1845) đến 30,34m (B.266), trung bình 5,91m Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,48m (LK.1845) đến 15,55m (B.266), trung bình 4,90m Góc dốc vỉa thay đổi từ 50 ÷ 780, trung bình 240 Cấu tạo vỉa rất phức tạp, thường chứa từ 0 đến 8 lớp đá kẹp, chiều dày đá kẹp từ 0,0m ÷ 15,93m, trung bình 1,02m Vỉa 11 không ổn định về chiều dày và chất lượng than Độ tro hàng hoá trung bình 18,12% Vách, trụ vỉa thường là sét kết, cá biệt gặp bột kết Vỉa 11 có 91 công trình khoan khống chế dưới sâu, 5 công trình khai đào bắt vỉa

8- Vỉa 13: Vỉa 13 nằm trên, cách vỉa 12 trung bình 31m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,24m (LK.1802) đến 18,02m (CGH.72), trung bình 3,32m Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,24m (LK.1802) đến 11,52m (CGH.72), trung bình 2,86m Góc dốc vỉa thay đổi từ 50 ÷ 600, trung bình 230 Cấu tạo vỉa phức tạp, thường chứa từ 0 đến 6 lớp đá kẹp, chiều dày đá kẹp từ 0,0m ÷ 6,50m, trung bình 0,46m Vỉa 13 không ổn định về chiều dày và chất lượng than Độ tro hàng hoá trung bình 17,43% Vách, trụ vỉa thường là sét kết, cá biệt gặp bột kết Vỉa 13 có 155 công trình khoan khống chế dưới sâu

9- Vỉa 14: Nằm trên và cách vỉa 13 trung bình 30m Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,73m (B.152) đến 52,95m (NB.11-52), trung bình 17,81m Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,73m (B.152) đến 34,03m (LK.543), trung bình 11,06m Góc dốc vỉa thay đổi từ 80 ÷ 500, trung bình 220 Cấu tạo vỉa rất phức tạp, thường chứa từ 0 đến 20 lớp đá kẹp, chiều dày đá kẹp từ 0,0m ÷ 22,56m, trung bình 6,56m Vỉa 14 không ổn định về chiều dày và chất lượng than Độ tro hàng hoá trung bình 21,78% Vách, trụ vỉa thường là sét kết, cá biệt gặp

bột kết Vỉa 14 có 55 công trình khoan khống chế dưới sâu, 3 công trình khai đào bắt vỉa

Các thông số chung của các vỉa được thể hiện ở bảng tổng hợp đặc điểm các vỉa than dưới đây (bảng 1.2)

Địa tầng khu mỏ và lộ vỉa than dưới lớp đất phủ, hình dáng các vỉa than được thể hiện ở Bản đồ lộ vỉa dưới lớp đất phủ (bản vẽ số 01) và các mặt cắt địa chất tuyến T.IV, T.VI, T.VIII, T.X (bản vẽ số 02, 03, 04, 05)

Bảng 1.2 Tổng hợp đặc điểm các vỉa than

Toàn vỉa (m)

Riêng than ( m)

Chiều dày

đá kẹp (m)

Số lớp kẹp (lớp)

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM BIẾN ĐỔI CỦA CÁC THÔNG SỐ ĐỊA CHẤT VỈA

VÀ CÁC YẾU TỐ KHÁC ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰA CHỌN

HỆ THỐNG KHAI THÁC THAN MỎ NÚI BÉO

2.1 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu tính biến đổi của các thông số địa chất vỉa

Sự phân bố các giá trị đo của những trị số ngẫu nhiên có thể thể hiện bằng các toán đồ tần số hoặc tần suất hay luỹ tích tần suất của chúng Nếu tăng số lượng đo và giảm kích thước của lớp thì toán đồ sẽ tiến dần đến dạng đường cong điều hoà đặc trưng cho quy luật phân bố xác suất xuất hiện của các biến lượng ngẫu nhiên Dạng đường cong phân bố là sự phản ánh của các quá trình, tính chất hoặc hiện tượng địa chất cần nghiên cứu Số kiểu đường cong tương ứng với các quy luật phân bố của các dạng biến lượng ngẫu nhiên rất nhiều Song thường gặp trong điều tra nghiên cứu địa chất thì không nhiều Quy luật phân bố của trị số ngẫu nhiên là phản ánh xác suất xuất hiện những giá trị khác nhau của trị số ngẫu nhiên Thường thì các nhà nghiên cứu hay thể hiện quy luật dưới dạng tích phân của xác suất:

F( ) ( )

Trong đó : F(ϕ) - Xác suất để cho giá trị của trị số ngẫu nhiên không vượt quá giá trị ϕ

f(ϕ) - Mật độ xác suất của trị số ngẫu nhiên ϕ

F(ϕ)- Gọi là hàm phân bố, còn f(ϕ)- Gọi là hàm mật độ phân bố Xác suất tổng của tất cả các giá trị có khả năng của trị số ngẫu nhiên bằng 1, tức là:

1 )

Những quy luật phân bố của các trị số ngẫu nhiên có thể phân làm hai nhóm:

- Nhóm các quy luật phân bố rời rạc không liên tục

- Nhóm các quy luật phân bố liên tục Hay bắt gặp là các quy luật Poatson, Fiser, Stiudent, phân bố chuẩn, loga chuẩn, gamma Dưới đây học viên chỉ trình bày quy luật phân bố chuẩn

Quy luật phân bố chuẩn: các nhà nghiên cứu thường sử dụng phân bố

chuẩn để giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu hơn các quy luật phân bố khác Quy luật chuẩn có vai trò rất đặc biệt bởi vì trong những điều kiện nhất định các quy luật phân bố khác có thể cải tạo hoặc chuyển đổi về gần với quy luật chuẩn Trong điều tra nghiên cứu địa chất các nhà nghiên cứu cũng thường bắt gặp các dãy thông tin địa chất phân bố gần với quy luật phân bố chuẩn

σ 2σ

3σ

0,683

0,954 0,997

Hình 2.1 Đường cong mật độ xác suất của quy luật phân bố chuẩn

Quy luật phân bố của sai số ngẫu nhiên có thể quy nạp về kiểu quy luật phân bố lý thuyết gọi là quy luật phân bố chuẩn hình 2.1 Trên hình 2.1 tất cả diện tích dưới đường cong bằng 1 Diện tích trong giới hạn X ± σ = 0,683;

2 ) (

2

1 )

π σ

X

X i

e x

f

−

−

=Hàm phân bố chuẩn có dạng:

dx e

x F

X X

2 2

2 ) (

2

1 )

π σ

dx e

P

X i

2

2 2

1

2 ) (

2

ϕ

π σ

Quy luật phân bố chuẩn có các thông số đặc trưng:

- Giá trị trung bình X được xác định theo công thức

1

i i

σ

= (2.3) Kiểm tra giả thuyết về sự thỏa mãn của quy luật phân bố chuẩn theo công thức sau:

< 3

A (2.4)

N

X Xi A

*

N

X Xi E

2.2 Đặc điểm biến đổi của các thông số vỉa than

Trong ranh giới quản lý tài nguyên mỏ Núi Béo có 9 vỉa than, trong đó các vỉa than đưa vào khai thác hầm lò là các vỉa: 11, 10, 9, 7, 6 Thiết kế khai thác hầm lò mỏ Núi Béo có thiết kế khai thác cơ giới hóa cho một số khu vực

Để việc lựa chọn công nghệ phù hợp với các vị trí vỉa cụ thể cần đánh giá được đặc điểm biến đổi các thông số địa chất của vỉa, do vậy học viên sẽ tập trung đánh giá đặc điểm biến đổi các thông số của vỉa 11, 10, 9 và 7 mỏ than Núi Béo

2.2.1 Chiều dày vỉa

Kết quả thống kê chiều dày vỉa qua các lỗ khoan cắt vỉa như sau:

- Vỉa 11 có 97 lỗ khoan xác định chiều dày vỉa

- Vỉa 10 có 91 lỗ khoan xác định chiều dày vỉa

- Vỉa 9 có 42 lỗ khoan xác định chiều dày vỉa

- Vỉa 7 có 59 lỗ khoan xác định chiều dày vỉa

Đánh giá định lượng sự biến đổi chiều dày vỉa than cần căn cứ vào hệ

số biến thiên chiều dày vỉa (Vm %) được xác định theo công thức (2.3)

Căn cứ vào hệ số Vm chia ra:

Ở bảng 2.1, 2.2, hình 2.2 thể hiện kết quả xử lý thống kê chiều dày vỉa

10 và bảng 2.3 là tổng hợp đặc trưng biến đổi chiều dày các vỉa than

Bảng 2.1 Đặc trưng phân bố thống kê chiều dày vỉa 10

Bảng 2.2 Đặc trưng thống kê chiều dày vỉa 10

Giá trị trung bình(Mean) 5,43

Giá trị quân phương sai (Standard Deviation) 2,76

Giá trị phương sai (Sample Variance) 7,61

Hình 2.2 Biểu đồ tần suất xuất hiện chiều dày vỉa 10 Bảng 2.3 Đặc trưng biến đổi chiều dày các vỉa than

Vỉa Chiều dày trung bình (m) Hệ số biến thiên chiều dày vỉa (Vm%) Mức độ biến đổi

Từ kết quả nêu trên cho thấy, các vỉa than có chiều dày thay đổi từ 0,57m (V.10) đến 19,8 m (V.7) và mức độ biến đổi chiều dày vỉa đều thuộc loại tương đối ổn định

2.2.2 Góc dốc vỉa

Kết quả thống kê thông số góc dốc vỉa theo các lỗ khoan cắt vỉa như sau:

- Vỉa 11 có 96 lỗ khoan xác định góc dốc vỉa

- Vỉa 10 có 93 lỗ khoan xác định góc dốc vỉa

- Vỉa 9 có 44 lỗ khoan xác định góc dốc vỉa

- Vỉa 7 có 60 lỗ khoan xác định góc dốc vỉa

Đánh giá định lượng sự biến đổi góc dốc vỉa than căn cứ vào hệ số biến thiên góc dốc vỉa (Vα %), được xác định theo công thức (2.3)