Đặc điểm biến đổi các thông số đia chất vỉa han và định hướng công tác thăm dò dưới mức 150m, cánh bắc mỏ than mạo khê, quảng ninh

Để làm cơ sở định hướng cho việc triển khai các công tác thăm dò và khai thác than phần sâu dưới mức -150m mỏ than Mạo Khê đạt hiệu quả thì việc nghiên cứu đặc điểm biến đổi các thông số

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT

-

NGUYỄN XUÂN HUỆ

“ĐẶC ĐIỂM BIẾN ĐỔI CÁC THÔNG SỐ ĐỊA CHẤT VỈA THAN

VÀ ĐỊNH HƯỚNG CÔNG TÁC THĂM DÒ DƯỚI MỨC -150M,

CÁNH BẮC MỎ THAN MẠO KHÊ, QUẢNG NINH”

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Lương Quang Khang

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 tháng năm 2014

Tác giả

Nguyễn Xuân Huệ

MỤC LỤC

Lời cam đoan Mục lục Danh mục các biểu bảng Danh mục các hình vẽ, bản vẽ

MỞ ĐẦU

5 Chương 1 Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu 8 1.1 Khái quát đặc điểm địa lý tự nhiên - Kinh tế nhân văn 8 1.2 Khái quát lịch sử nghiên cứu địa chất khu vực 10 1.3 Đặc điểm địa chất khu vực Mạo Khê 12 Chương 2 Tổng quan về than và các phương pháp nghiên cứu 31 2.1 Tổng quan về than và nhu cầu than trong nền kinh tế quốc dân 31 2.2 Hiện trạng thăm dò, khai thác than khu vực cánh Bắc mỏ than

43

3.1 Đặc điểm phân bố các vỉa than dưới mức -150m khu vực cánh

Bắc mỏ than Mạo Khê

43

3.2 Đặc điểm biến đổi các thông số địa chất vỉa than dưới mức -

150m khu vực khu vực cánh Bắc mỏ than Mạo Khê

61

3.3 Dự báo tiềm năng tài nguyên than dưới mức -150m khu vực

cánh Bắc mỏ than Mạo Khê

79

3.4 Định hướng công tác thăm dò than dưới mức -150m khu vực

cánh Bắc mỏ than Mạo Khê

84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN

Số hiệu

Bảng 1-1 Tổng hợp đặc điểm các đứt gãy chính trong khu mỏ Mạo Khê 27

Bảng 2-1 Phân loại than theo tiêu chuẩn của Nga và Mỹ 32

Bảng 2-2 Trữ lượng than của 10 nước chủ yếu trên thế giới (tính đến

2006)

34

Bảng 2-3 Tiêu chuẩn than năng lượng của một số nước 36

Bảng 2-4 Yêu cầu chất lượng antracit dùng làm nguyên liệu 37

DANH MỤC CÁC BẢN VẼ, HÌNH VẼ

Số hiệu Tên bản vẽ, hình vẽ Trang Hình vẽ 1-1 Bản đồ địa chất cấu trúc bể than Quảng Ninh 21

Hình vẽ 1-2 Bản đồ lộ vỉa các vỉa than dưới lớp đất phủ khu mỏ Mạo Khê 29

Bản vẽ 3-1 Bình đồ lộ vỉa mức cao -150m khu mỏ Mạo Khê 60

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Bể than Quảng Ninh chiếm trên 90% sản lượng khai thác than hàng năm của nước ta Trong những năm gần đây nhu cầu về năng lượng và xuất khẩu đã thúc đẩy

sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp khai thác than, đặc biệt ở bể than Quảng Ninh Theo “Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030” được Thủ Tướng Chính Phủ phê duyệt tại Quyết định

số 60/QĐ-TTg ngày 9/1/2012 thì đến năm 2025 sản lượng than khai thác dự kiến là

70 triệu tấn Sự gia tăng sản lượng than khai thác một cách mạnh mẽ cũng như nhu cầu tiêu thụ than ngày một tăng cao, đòi hỏi các nhà quản lý cần hoạch định chiến lược, chuẩn bị nguồn tài nguyên để phục vụ cho việc thiết kế và khai thác, trong đó công tác đánh giá tài nguyên than là hết sức quan trọng và phải đi trước một bước

Để làm cơ sở định hướng cho việc triển khai các công tác thăm dò và khai thác than phần sâu dưới mức -150m mỏ than Mạo Khê đạt hiệu quả thì việc nghiên cứu đặc điểm biến đổi các thông số địa chất của vỉa than trong khu vực là rất cần thiết, nhất là đối với các vỉa than phân bố ở dưới sâu Vì vậy, đề tài “Đặc điểm biến đổi các thông số địa chất vỉa than và định hướng công tác thăm dò than dưới mức -150m, cánh Bắc mỏ than Mạo Khê, Quảng Ninh” hoàn toàn xuất phát từ những đòi hỏi của thực tế và góp phần bổ sung lý luận khoa học địa chất các mỏ than

2 Mục đích và nhiệm vụ của luận văn

2.1 Mục đích

Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, đặc điểm biến đổi các thông số địa chất vỉa than làm cơ sở khoa học định hướng công tác thăm dò than mức dưới -150m, cánh Bắc mỏ than Mạo Khê, Quảng Ninh

2.2 Nhiệm vụ:

- Tổng hợp, phân tích và hệ thống hoá các dữ liệu địa chất, địa vật lý, đặc điểm các vỉa than đã có ở khu mỏ Mạo Khê, nhằm luận giải đặc điểm địa chất khu vực, đặc điểm biến đổi các thông số địa chất vỉa than và đánh giá sơ bộ chất lượng than dưới mức -150m cánh Bắc mỏ than Mạo Khê

- Nghiên cứu và xác định các yếu tố địa chất liên quan và khống chế các vỉa than, xác định mức độ chứa than theo tài liệu hiện có, làm cơ sở dự báo tiềm năng tài nguyên than dưới mức -150m cánh Bắc mỏ than Mạo Khê

- Đề xuất, lựa chọn trình tự và mạng lưới thăm dò than dưới mức -150m khu vực nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Các vỉa than cánh Bắc mỏ than Mạo Khê, Bể than Quảng Ninh

- Phạm vi nghiên cứu: Dải than Mạo Khê - Tràng Bạch, thuộc địa phận huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh

4 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nhiệm vụ nêu trên, học viên dự kiến sử dụng hệ phương pháp sau:

- Áp dụng phương pháp tiệm cận hệ thống, kết hợp phương pháp địa chất truyền thống để nhận thức về đặc điểm cấu trúc địa chất, đặc điểm phân bố các thành tạo trầm tích chứa than trong khu vực nghiên cứu

- Phương pháp toán địa chất với sự trợ giúp của máy tính để xử lý tài liệu địa chất, địa vật lý các vỉa than

- Sử dụng phương pháp dự báo định lượng để đánh giá tiềm năng tài nguyên than trong khu vực nghiên cứu

- Sử dụng hệ phương pháp chuyên gia và kinh nghiệm thực tế của tác giả để

đề xuất phương pháp thăm dò hợp lý

5 Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của luận văn

5.1 Ý nghĩa khoa học

- Góp phần làm sáng tỏ đặc điểm địa chất địa chất và đặc điểm biến đổi các thông số địa chất vỉa than, cánh Bắc mỏ than Mạo Khê Đặc biệt là phần dưới mức -150m

- Góp phần hoàn thiện phương pháp tìm kiếm, thăm dò, dự báo tài nguyên than dưới mức -150m, cánh Bắc mỏ than Mạo Khê nói riêng và Bể than Quảng Ninh nói chung

5.2 Giá trị thực tiễn

- Cung cấp cho các nhà quản lý ở Trung ương và địa phương về tiềm năng và chất lượng than dưới mức -150m, cánh Bắc mỏ than Mạo Khê, phục vụ công tác quy hoạch thăm dò, khai thác và sử dụng than hợp lý

- Cung cấp hệ phương pháp dự báo đánh giá tài nguyên và các phương pháp thăm dò nhằm nâng cao chất lượng, giảm giá thành thăm dò than phần dưới mức -150m

6 Cơ sở tài liệu tham khảo

Luận văn được hoàn thành trên cơ sở tài liệu:

- Bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 tờ Hải Phòng

- Báo cáo chỉnh lý bản đồ địa chất Quảng Ninh tỷ lệ 1/25.000 của Lê Kính Đức, năm 1978

- Báo cáo nghiên cứu cấu trúc, kiến tạo, chất lượng, đặc tính các vỉa than- Bể than Quảng Ninh “đề tài 44.01.01” của Trần Văn Trị và nnk, năm 1991

- Các tài liệu thăm dò, tài liệu khai thác tại khu vực Mạo Khê - Tràng Bạch

- Các tài liệu liên địa chất (các công trình khoan thăm dò địa chất ) liên quan đến công tác tìm kiếm, thăm dò, khai tác than của Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam

- Báo cáo “Tổng hợp tài liệu, tính lại trữ lượng và chuyển đổi cấp trữ lượng

và cấp tài nguyên than khu mỏ Mạo Khê” Nguyễn Hoàng Huân và nnk (2011)

7 Cấu trúc của luận văn:

Luận văn gồm 98 trang đánh máy, 24 bảng, 12 bản vẽ, 01 phụ lục và các tài liệu tham khảo

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn, học viên luôn nhận được

sự hướng dẫn tận tình của TS Lương Quang Khang cùng sự giúp đỡ góp ý của các thầy, cô giáo trong bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, khoa Địa chất, Lãnh đạo Công ty TNHH MTV Địa chất Mỏ - Vinacomin và các đồng nghiệp nơi học viên đang công tác Tôi 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 I ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN - KINH TẾ NHÂN VĂN:

1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

a Vị trí địa lý

Khu vực cánh Bắc mỏ than Mạo Khê thuộc thị trấn Mạo Khê, huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh có diện tích khoảng 40 km2, được giới hạn bởi tọa độ địa lý như sau:

21002’ 15”  21006’ 33” Vĩ độ Bắc

106033’15”  106041’ 45” kinh độ Đông

Trung tâm khu mỏ nằm cách thủ đô Hà Nội khoảng 105 km về phía đông, cách thành phố Hạ Long 50km về phía tây và cách thành phố Hải Phòng 30 km về phía bắc

c Hệ thống giao thông

Khu mỏ Mạo Khê có hệ thống giao thông rất thuận lợi, bao gồm: Đường bộ, đường sắt và đường thuỷ

- Quốc lộ 18A nối liền Hà Nội - Uông Bí - Hạ Long, cách trung tâm khu mỏ 2

- 3km về phía nam Từ quốc lộ 18A vào khu mỏ có đường rải nhựa đảm bảo cho xe tải trọng lớn đi lại dễ ràng

- Đường sắt Kép - Hạ Long chạy song song với quốc lộ 18A qua Mạo Khê và Uông Bí, là tuyến đường vận chuyển quan trọng trong khu vực

- Sông Đá Bạch cách khu mỏ 4 km về phía nam là giao thông đường thuỷ quan trọng cho vận chuyển vật liệu và sản phẩm của xí nghiệp Hiện tại, tàu và thuyền trọng tải 300 tấn đi lại dễ dàng

d Điều kiện khí hậu

Khu mỏ Mạo Khê nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa mưa nhiều, một năm

là nguồn cung cấp lương thực, thực phẩm cho mỏ Nhìn chung, khu mỏ và vùng lân cận các cơ sở kinh tế chưa phát triển, chủ yếu là nền kinh tế nông nghiệp Phía đông

có nhà máy điện Uông Bí, phía nam có nhà máy xi măng Hoàng Thạch đang thời kì phát triển

b Kinh tế

Nền kinh tế của mỏ có nhiều tiềm năng, mỏ có nhà sàng công suất lớn đáp ứng được nhu cầu sản xuất hiện tại cũng như những năm sau này Bên cạnh nhà sàng có công suất lớn, mỏ còn có một phân xưởng chế tạo những vật liệu và có khả năng trung tu thiết bị lớn phục vụ sản xuất

c Chính trị

Đại đa số nhân dân có tinh thần cách mạng cao có mang truyền thống quê hương đệ tứ chiến khu Đông Triều sớm ảnh hưởng sâu sắc tinh thần cách mạng của giai cấp công nhân vùng mỏ Đời sống văn hóa vật chất, tinh thần khá phong phú

Có một nhà văn hoá công nhân 700 chỗ ngồi được trang bị hiện đại, có nhà thi đấu thể thao, bể bơi, sân vận động, công viên, thư viện phục vụ đủ nhu cầu về văn hoá cho công nhân

Tóm lại: Nhìn chung vùng nghiên cứu thuộc loại vùng có địa hình núi cao

trung bình đến thấp, sông suối khá phát triển, phát triển mạnh mẽ mạng lưới giao thông và bưu chính viễn thông Về mùa khô rất thuận lợi cho công tác thăm dò, song mùa mưa cũng gây không ít khó khăn cho công tác thi công thăm dò và khai thác mỏ

1.2 KHÁI QUÁT LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT KHU VỰC:

Bể than Quang Ninh nói chung, khu mỏ Mạo Khê nói riêng từ lâu đã được nhiều nhà địa chất trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu Mỏ than Mạo Khê được phát hiện và thăm dò, khai thác từ thời Pháp thuộc, nhưng tài liệu thăm dò, khai thác để lại hầu như không đầy đủ Công tác thăm dò chỉ được tiến hành có hệ thống kể từ sau ngày hoà bình lập lại Dựa vào các tài liệu đã thu thập được và theo mốc lịch sử có thể chia công tác nghiên cứu địa chất khu mỏ than Mạo Khê ra làm hai giai đoạn như sau:

a Giai đoạn trước năm 1954

Giai đoạn trước năm 1954 người Pháp đã nghiên cứu địa chất khu vực và đã tiến hành khai thác than ở một số nơi của bể than Quảng Ninh, tuy nhiên những tài

liệu để lại rất ít và không có hệ thống, thất lạc nhiều Trong đó đáng chú ý là các công trình sau:

Năm 1881, E Fuchis và E Saladin là các nhà Địa chất người Pháp đã tìm hiểu khu vực này và một năm sau 1882 hai ông đã công bố kết quả nghiên cứu về khu vực này

R.Zeiller - nhà cổ sinh người Pháp đã dựa vào hoá đá thực vật xếp tuổi trầm tích chứa than Hòn Gai vào tuổi Triat trên bậc Rêti (T3r) Từ đó thực dân Pháp đã

để ý tới vùng chứa than Quảng Ninh trong đó có khu Mạo Khê

Năm 1910 trở đi, các nhà địa chất người Pháp như: J.Deprat, Jacob, E.Patte, J.Fromaget tiếp tục nghiên cứu

Năm 1927, E.Patte cho công bố bản đồ địa chất vùng Đông Bắc tỉ lệ 1/200.000 đã xác định tuổi của vùng chứa than là Reti - Đây là công trình nghiên cứu hệ thống về địa tầng và kiến tạo

b Giai đoạn sau năm 1954

Ngay sau khi hoà bình lập lại, năm 1959 Đoàn khảo sát 5 của Bộ Địa chất và bảo vệ tài nguyên Liên Xô đã tiến hành tổng hợp tài liệu, trong quyển “Sơ lược tình hình khoáng sản miền Bắc” đã xác định trầm tích than Đông Bắc có tuổi Reti

Năm 1951-1961, Đoàn Địa chất II dưới sự chỉ đạo của chuyên gia Trung Quốc, đã tiến hành nghiên cứu có hệ thống địa chất vùng Phả Lại, Uông Bí

Năm 1962-1963, Đoàn 33 Mạo Khê đã tiến hành tìm kiếm sơ bộ từ tuyến IX đến tuyến XXVII Tác giả Đỗ Chí Uy đã xác định trữ lượng than trong phạm vi tìm kiếm từ lộ vỉa đến -300m là 32 triêụ tấn

Năm 1965, Dưới sự chủ biên của Dovjikov A.E các nhà địa chất Liên Xô cũ

và các nhà địa chất Việt Nam đã hoàn thành và công bố kết quả thành lập bản đồ địa chất tỷ lệ:1/500.000 toàn miền Bắc Trong công trình này, các tác giả đã xác định tầng chứa than Mạo Khê có tuổi Nori và xếp vào tầng than Hồng Gai (T3n hg)

Năm 1970, Lưu Khánh Dân và các tác giả khác đã công bố kết quả nghiên cứu chỉnh lý bản đồ 1/25.000 giải than Mạo Khê - Uông Bí - Bãi Cháy, xác định tầng chứa than có tuổi Nori-Reti và phân chia giải chứa than thành nhiều đoạn chứa than khác nhau Trong những năm 70 đoàn địa chất thăm dò 2A - Tổng Cục Địa

chất do Đỗ Chí Uy làm chủ biên đã thành lập “Báo cáo thăm dò tỷ mỷ Mạo Khê - 400m”

Năm 1986, Xí nghiệp thăm dò than II đã thành lập “Báo cáo địa chất kết quả thăm dò bổ sung mức -150m cánh Nam Mạo Khê (T.III đến T.IX)"

Năm 1988, Xí nghiệp thăm dò than II thành lập “Báo cáo địa chất kết quả thăm dò bổ sung mức +30m khu Tràng Khê II (T.IX đến T.XIII)"

Năm 1994, Xí nghiệp Địa chất 906 thành lập “Báo cáo trung gian thăm dò địa chất đến mức -150 khu Mạo Khê” do Phí Chí Thiện làm chủ biên

Năm 2002, Công ty VITE đã thành lập “Báo cáo xây dựng cơ sở dữ liệu địa chất khu mỏ than Mạo Khê - Đông Triều - Quảng Ninh”

Năm 2006, Công ty VITE đã thành lập “Báo cáo xây dựng cơ sở dữ liệu địa chất khu mỏ than Đông Mạo Khê - Tràng Bạch - Đông Tràng Bạch, TX.Uông Bí - Quảng Ninh”

Năm 2008, Viện khoa học Công nghệ Mỏ - TKV đã thành lập Báo cáo kết quả lấy và phân tích mẫu nước, đất đá khi khoan thăm dò đứt gãy F.A lò xuyên vỉa Tây Bắc I - Công ty than Mạo Khê

Năm 2010, Công ty CP tin học, Công nghệ, Môi trường Than - Khoáng sản Việt Nam đã thành lập Báo cáo tổng hợp tài liệu, tính lại trữ lượng và chuyển đổi cấp trữ lượng và cấp tài nguyên than mỏ Mạo Khê, huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh do Nguyễn Hoàng Huân làm chủ biên

1.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU VỰC MẠO KHÊ

1.3.1 Địa tầng

Trên cơ sở tổng hợp các kết quả nghiên cứu về địa chất của các nhà Địa chất

đi trước, các tài liệu khai thác cho thấy khu mỏ có cấu trúc dạng nếp lồi không hoàn chỉnh với đỉnh chúc về phía tây, hai cánh nâng cao và mở rộng về phía đông Toàn

bộ khu mỏ Mạo Khê được chia làm 2 khối cấu tạo bởi đứt gãy FA có phương kéo dài gần trùng với mặt trục nếp lồi không hoàn chỉnh: Khối Bắc gồm toàn bộ địa tầng từ đứt gãy FA về phía bắc; khối Nam gồm địa tầng nằm kẹp giữa đứt gãy FA và FB ở phía nam Tham gia vào cấu trúc địa chất của vùng Mạo Khê có mặt các trầm tích thuộc giới Paleozoi, Mezozoi và Kainozoi

Dưới đây mô tả tóm tắt các phân vị địa tầng địa chất trong phạm vi nghiên cứu như sau :

đá tay cuộn, san hô định tầng như Euispiritfer tonkinensis Năm 1978, Hoàng Ngọc

Kỷ và một số nhà địa chất đã tìm thấy hóa đá Stroheodonta aff IntetialisPhill ở Tử

Lạc và Lỗ Sơn Các hoá đá trên được các nhà nghiên cứu xếp vào bậc Eifeli của thống Devon giữa (Nguyễn Đình Long, 1974; Lê Kính Đức, 1980)

Chiều dày của hệ tầng khoảng 300 ÷ 600m

Hệ Devon, thống giữa, bậc Giveti

Hệ tầng Lỗ Sơn (D2gll)

Hệ tầng Lỗ Sơn do Phạm Văn Quang xác lập năm 1970 Thành phần gồm đá vôi xen đá phiến silic chứa phong phú hóa đá tuổi Giveti Các đá của hệ tầng lộ ra ở phía tây nam vùng nghiên cứu với diện lộ nhỏ và không liên tục Dựa vào thành phần thạch học các đá của hệ tầng được chia làm ba phần như sau:

- Phần dưới là đá phiến sét vôi, đá vôi màu xám, màu đen chứa di tích hữu

Chiều dày hệ tầng Lỗ Sơn khoảng từ 250 ÷ 400m

Hệ Cacbon – Hệ Pecmi, thống dưới

Hệ tầng Hạ Long (C-P1 hl)

Các thành tạo trầm tích của hệ tầng Hạ Long phân bố dọc theo phía nam đường quốc lộ 18 từ Mạo Khê đến Tân Yên với thành phần thạch học chủ yếu là đá vôi Dựa theo thành phần thạch học hệ tầng được chia làm hai phần như sau:

- Phần dưới: Thành phần gồm các đá vôi hạt nhỏ có chứa các di tích sinh

vật

- Phần trên: Thành phần gồm đá vôi màu xám sáng hạt nhỏ, cấu tạo dạng

khối, kẹp lớp mỏng đá silic, sét kết, đá phiến sericit và các vật chất hữu cơ

Trong đá vôi hiện còn bảo tồn khá nhiều hóa đá động vật ở các điểm lộ dọc

sông Đá Vách gồm các loài: Profusulinella sp, Fusulinella exgr, Fusulina, Tricites

sp, Neofusulinella sp, Neofusulinella sp Phần lớn các hóa đá trên đều có tuổi từ

Hệ Triat, Thống trên, Bậc Nori-Bậc Reti

Hệ tầng Hòn Gai (T3n-rhg)

Trong phạm vi khu vực nghiên cứu các thành tạo của hệ tầng Hòn Gai chiếm khối lượng khá lớn phân bố thành dải ở trung tâm kéo dài từ Mạo Khê đến Uông Bí Chúng phân bố giữa hai đứt gãy Trung Lương ở phía bắc và đứt gãy đường 18 ở phía nam

Dựa vào đặc điểm thạch học, mức độ chứa than và tập hợp hóa đá đặc trưng,

hệ tầng Hòn Gai được chia làm ba phân hệ tầng theo trình tự từ dưới lên như sau:

*Phân hệ tầng Hòn Gai dưới (T 3 n-r hg 1 ):

Các trầm tích của phân hệ tầng Hòn Gai dưới phân bố ở phía nam đứt gãy FB Các trầm tích này phần lớn bị các trầm tích hệ Đệ tứ phủ rất dày, diện xuất lộ ít Thành phần thạch học chủ yếu gồm: cuội, sạn kết, cát kết hạt thô màu xám xen những lớp mỏng bột kết, ngoài ra có chứa ổ hoặc thấu kính than mỏng

Chiểu dày của phân hệ tầng dưới khoảng 700 ÷ 800m

*Phân hệ tầng Hòn Gai giữa (T3n-r hg 2):

Các đá trầm tích của phân hệ tầng Hòn Gai giữa phân bố ở trung tâm vùng nghiên cứu với diện phân bố rộng, tạo thành dải kéo dài từ Mạo Khê đến Uông Bí Dựa vào đặc điểm trầm tích và mức độ chứa than, phân hệ tầng Hòn Gai giữa được chia ra làm 4 tập như sau:

- Tập 1 (T3n-r hg 2 1 ): Các đá của tập 1 nằm chỉnh hợp lên trên các đá trầm

tích của hệ tầng Hòn Gai dưới Thành phần trầm tích gồm: Cát kết, bột kết phân lớp ngang, độ hạt có xu hướng lớn dần về phía đông Các vỉa than có cấu tạo phức tạp, chiều dày vỉa thường không lớn, biến đổi tương đối phức tạp và bị vát nhọn Hóa đá thực vật bảo tồn xấu Tập 1 có chiều dày thay đổi từ 700 ÷ 800m

- Tập 2 (T3n-r hg 2 2 ): Tập 2 được cấu thành bởi các đá trầm tích lục nguyên

hạt thô: Cát kết, bột kết xen kẽ cuội kết, sạn kết Các vỉa than có chiều dày trung bình đến mỏng và bị vát nhọn Hoá đá thực vật phong phú và bảo tồn tốt:

Dicyohpyllum nathorsteizeill, Podzammites Dislaus (Prel) Chiều dày của tập 2 từ

300 ÷ 400m

- Tập 3 (T3n-r hg 2 3 ): Gồm cát kết, bột kết màu xám xen kẽ sạn kết, cát kết

hạt thô, tính phân nhịp rõ ràng Các vỉa than có chiều dày mỏng, khoảng cách giữa

các vỉa lớn Hoá đá thực vật phong phú: Uatroptesis sp , Pterophillum Sp Hoá

đá động vật: Eustheria Chiều dày của tập 3 khoảng 300m

- Tập 4 (T3n-r hg 2 4 ): Gồm cát kết màu xám xen kẽ sạn kết, cát kết hạt thô

màu xám trắng, vỉa than có cấu tạo phức tạp Trầm tích có tính phân nhịp rõ Hoá

đá thực vật: Dictyohylum sp Chiều dày của tập 4 từ 400 ÷ 500m

*Phân hệ tầng Hòn Gai trên (T3n-r hg 3):

Các thành tạo trầm tích của phân hệ tầng Hòn Gai trên phân bố ở rìa phía bắc

của dải than Mạo Khê – Uông Bí nằm khớp đều trên phân hệ tầng chứa than Hòn Gai giữa Thành phần trầm tích chủ yếu là hạt thô gồm cuội kết, cát kết, cát kết hạt thô màu xám trắng với thành phần chủ yếu là thạch anh, xi măng là sét hoặc sericit, cấu tạo phân lớp xiên, biểu hiện tính phân lớp bằng các tập hạt thô, hạt nhỏ xen kẽ Trong lớp gặp các hoá đá thực vật bảo tồn xấu Ngoài ra còn gặp các thấu kính than nhỏ

Chiều dày của phân hệ tầng Hòn Gai trên khoảng 500m

Chiều dày chung của hệ tầng Hòn Gai khoảng 3000m

Theo kết quả công tác thăm dò và khai thác mỏ trong nhiều năm qua cho thấy khu Mạo Khê có cấu trúc dạng nếp lồi không hoàn chỉnh với đỉnh chúc về phía tây, hai cánh nâng cao và mở rộng về phía đông Cấu tạo nên nếp lồi này là các trầm tích chứa than thuộc hệ tầng Hòn Gai, phụ hệ tầng giữa (T3n-rhg2)

Khu mỏ được chia làm 2 khối cấu tạo bởi đứt gãy FA có phương kéo dài gần trùng với mặt trục nếp lồi không hoàn chỉnh: Khối bắc gồm toàn bộ địa tầng từ đứt gãy FA về phía bắc; khối nam gồm địa tầng nằm kẹp giữa đứt gãy FA và FB ở phía nam Để làm rõ cấu trúc chứa than của hệ tầng Hòn Gai, học viên mô tả địa tầng của từng khối cấu tạo với những nét đặc trưng

* Địa tầng khối Bắc:

Địa tầng khối Bắc bao gồm các thành tạo chứa than của phụ hệ tầng Hòn Gai giữa (T3n-rhg2) tính từ V.27 trở xuống đến vỉa dưới cùng của tập vỉa dưới V.1 Chiều dày xác định là 2.050m, chứa 59 vỉa than trong đó có 40 vỉa tham gia tính trữ lượng Các vỉa than được chia thành ba tập vỉa, cụ thể:

+ Tập than dưới: gồm 22 vỉa, từ vỉa V.1 đến vỉa V.1 có 14 vỉa tham gia tính trữ lượng

+ Tập than giữa: gồm 22 vỉa, từ vỉa V.2 đến vỉa V.17 có 18 vỉa tham gia tính trữ lượng (trong đó tính cả vỉa vách và vỉa trụ)

+ Tập than trên: gồm 10 vỉa từ V.18 đến vỉa V.27 có 4 vỉa tham gia tính trữ lượng là: V.18, V.22, V.23, V 24

a Tập than dưới (T 3 n-r hg 1 2 ):

Tập chứa than dưới lộ ra từ tuyến X về phía Đông đến hết tuyến T.XIX (khu vực Tràng Bạch) và giới hạn bởi đứt gãy dưới là F.433, trên là F.11 và F.129, phía Bắc từ trụ vỉa 2, phía Nam từ trụ vỉa 4 cũ hoặc sát phay F.T đất đá và các vỉa than

tạo thành cấu trúc nếp lồi không hoàn chỉnh Theo báo cáo trung gian 1994 các tác giả đồng danh lại các vỉa 1 Bắc vào vỉa 3 Nam; 1b Bắc vào 2 Nam; 1d Bắc vào 1a Nam…Ba cặp vỉa này có các yếu tố giống nhau về chiều dày, chất lượng than, đặc điểm đá vách, trụ vỉa, thành phần các đá nằm giữa hai vỉa than; theo đó các yếu tố vật lý cũng tương đồng về điện trở suất (k), cường độ phóng xạ tự nhiên (I)…Tuy nhiên giữa hai tập vỉa 1 Bắc và 3 Nam cũng có yếu tố không tương đồng như số lượng của tập vỉa 1 Bắc nhiều hơn và có sự phân nhánh

Các vỉa than của tập và ở cùng một cánh đã được liên hệ, nối vỉa một cách chắc chắn, khó có sự chênh lệch vỉa

Địa tầng tập than dưới dày > 1000m, đặc trưng bởi trầm tích nhịp không hoàn chỉnh Đá chủ yếu là sét, bột, cát kết hạt mịn sẫm màu, ít cát kết hạt thô, các vỉa và thấu kính than Coi toàn bộ địa tầng chứa than tập vỉa 1 là nhịp trầm tích thì các trầm tích cát kết hạt thô và một ít sạn kết phân bố từ vách vỉa 1 đến trụ vỉa 2 là kết thúc nhịp

Các vỉa than trong tập vỉa có chiều dày mỏng đến trung bình, độ duy trì ổn định của vỉa kém, tính nhịp trầm tích không rõ (nhịp không hoàn chỉnh) Khoảng cách các vỉa than từ 18m đến 70m; theo hướng cắm khoảng cách giữa các vỉa thu hẹp dần, nhất là cụm vỉa 1 cánh Bắc Ở tâm nếp lồi, chiều dày các vỉa than lớn, mật

độ chứa than cao Tâp chứa than dưới đã xác định và phía trên lộ vỉa bao gồm 14 vỉa than trên tổng số tập vỉa dưới là 22 vỉa từ vỉa V.1 đến V.1-25 (LK TK.22 đã xác định được chính xác tới vỉa V.1-25 với chiều dày là 2.3m than bẩn) Trong đó có 14 vỉa đạt chiều dày công nghiệp và được sử dụng trong quá trình tính trữ lượng và tài nguyên gồm: V.1i, V.1h, V.1g, V.1f, V.1e, V.1dt, V.1d, V.1ct, V1c, V.1cv, V.1b, V.1-T, V.1a, V.1 (theo báo cáo năm 1994 thì chỉ tổng hợp và tính trữ lượng chùm vỉa dưới là V.1, V.1-T, V.1b, V.1c, V1cT, V.1d) Theo kết quả tính toán được hệ số biến thiên chiều dày (Vm) của tập vỉa này khoảng 90%, vỉa thuộc loại phức tạp đến tương đối phức tạp

b Tập chứa than giữa (T 3 n-r hg 2 2 ):

Phân bố rộng và chiếm phần lớn diện tích khối Bắc, kéo dài suốt từ Tây sang Đông Giới hạn dưới là trụ vỉa 2, giới hạn trên là trụ vỉa 18, tổng chiều dày của tập

là 1170m, chứa 27 vỉa than, trong đó tính trữ lượng tài nguyên tất cả các vỉa bao

gồm V.2, V.3, V.4, V.5, V.6, V.7a, V.7, V.8a, V.8, V.9a, V9b, V.9, V.10, V.11, V.12, V.16 Tập vỉa này là đối tượng khai thác chính từ trước cho tới nay

Trầm tích của tập mang tính nhịp khá hoàn chỉnh, bắt đầu là trầm tích hạt thô sạn hoặc cuội kết, chuyển dần đến cát kết hạt thô, trung đến mịn, bột kết, sét kết, kết thúc là các vỉa than hoặc sét than; sau đó là quá trình ngược lại Tỷ lệ các loại đá: sạn và cuội kết chiếm 40%, cát kết chiếm 30%, bột kết chiếm 20%, sét kết chiếm 5%, than 5%

Các vỉa than thuộc loại có chiều dày mỏng đến trung bình nhưng không ổn định về chiều dày, vỉa duy trì tương đối liên tục Các vỉa than có quy luật chung là chiều dày vát mỏng dần từ Tây sang Đông và từ lộ vỉa xuống sâu theo hướng cắm (trừ vỉa V.16) Cấu tạo các vỉa than thuộc loại tương đối phức tạp đến phức tạp Mức độ biến đổi trong không gian thuộc loại không ổn định Theo kết quả tính toán được hệ số biến thiên chiều dày (Vm) của tập vỉa này khoảng 84%, vỉa thuộc loại phức tạp đến tương đối phức tạp

Tập chứa than giữa được liên hệ định danh tương đối chắc chắn qua các công trình thăm dò Việc liên hệ tập than giữa các khối nhỏ (phần cắt bởi F.CB, F.11, F.129 và các đứt gãy khác) hoàn toàn có cơ sở Ở đây có một loạt tầng, tập hợp đá, vỉa than chuẩn, đó là nhịp vỉa 11 duy trì suốt từ Tây sang Đông

c Tập than trên (T 3 n-r hg 2 3 ):

Là phần địa tầng kế tiếp nằm chỉnh hợp lên tập than giữa, bắt đầu từ vỉa V.18 đến vách vỉa V.27 gồm 10 vỉa than trong đó có 4 vỉa tham gia tính trữ lượng là: V.18, V.22, V.23, V 24

Đặc trưng của tập vỉa này là trầm tích mang tính nhịp không hoàn chỉnh, nhịp thiếu và hình thành trong thời gian ngắn, nên các vỉa than nằm gần nhau, có khoảng cách từ 11m đến 50m Các đá chủ yếu là cát kết hạt thô đến trung, sạn, cuội kết phân bố ở khoảng giữa hai vỉa than, cá biệt chúng nằm trực tiếp trên vách vỉa than

Đá bột, sét kết chiếm < 25% và thường phân bố ở trụ vỉa

Các vỉa than trong tập thuộc loại có chiều dày mỏng và không ổn định, cấu tạo vỉa từ đơn giản đến phức tạp Theo kết quả tính toán được hệ số biến thiên chiều dày (Vm) của tập vỉa này khoảng 75%, vỉa thuộc loại tương đối phức tạp đến giới hạn trên của vỉa có cấu tạo đơn giản (40-75%)

Từ đứt gãy F.129 đến T.XV, tập chứa than trên được liên hệ nối vỉa tương đối chắc chắn đặc biệt là vỉa 18 và vỉa 24 có chiều dày lớn hơn và duy trì liên tục hơn các vỉa giữa

Phần Tây F.129, tập chứa than trên có khả năng phân bố ở rìa cận Bắc khu mỏ đến sông Trung Lương

* Địa tầng khối phía Nam:

Địa tầng khối Nam bao gồm các thành tạo chứa than của phụ hệ tầng Hòn Gai giữa (T3n-rhg2) nằm kẹp giữa:

+ Đứt gãy F.B và đứt gãy F.A (T.VIIIA về phía Tây)

+ Đứt gãy F.B và đứt gãy F.T (từ T.X đến T.XIIA)

+ Đứt gãy F.B và đứt gãy F.433 (từ T.XIII về phía Đông)

Chiều dày địa tầng được xác định là 1.720m, chứa 41 vỉa than trong đó có 39 vỉa tham gia tính trữ lượng (trong đó được tính cả vỉa vách) Các thành tạo than của khối này được xếp vào phụ hệ tầng Hòn gai giữa (T3 n-rhg2)

Trầm tích mang tính nhịp, thành phần gồm các đá vụn thô: Cuội sạn kết chiếm 3,5%, cát kết chiếm 46%, bột kết chiếm 30%, sét kết chiếm 10%, sét than và than chiếm 10%

Các vỉa than cắm đơn nghiêng về phía Nam với góc dốc từ 450  600, có nơi từ

700  800 Các vỉa than đa số thuộc loại vỉa có chiều dày trung bình đến mỏng, một

số phần vỉa thuộc loại dày Các vỉa than duy trì khá liên tục, nhưng mức độ ổn định kém, càng về phía Đông chiều dày vỉa giảm, có nơi vát mỏng, không còn than, cũng như vậy đối với từ lộ vỉa đến xuống sâu theo hướng cắm các lớp than có xu hướng tách ra xa, tạo sự tách vỉa

Các vỉa than khối Nam thuộc loại vỉa có chiều dày không ổn định, cấu tạo vỉa tương đối phức tạp đến rất phức tạp Khoảng cách địa tầng giữa các vỉa than thay đổi từ 50m đến 150 m Theo kết quả tính toán được hệ số biến thiên chiều dày (Vm) của cánh Nam khoảng 106% (Vm>100%) vỉa thuộc loại rất phức tạp

* Địa tầng chứa than phía Nam đứt gãy F.B:

Trong tài liệu báo cáo TDTM khu mỏ Mạo Khê năm 1970 của Đỗ Chí Uy, tác giả xếp các trầm tích nguồn lục địa có chứa than nằm kẹp giữa các đứt gãy F.B

và F.18 vào bậc Cacni (T3k) Báo cáo lập bản đồ dải Phả Lại - Bãi Cháy, 1974 tác

giả Lê Kính Đức xếp vào phụ hệ tầng Hòn Gai dưới (T3n-rhg1) Trong những năm gần đây đã phát hiện trong trầm tích này có chứa trên 04 vỉa than, trong đó xác định

2 vỉa có chiều dày từ 0,8m đến 2,5m Phía Nam tuyến T.VIIa đã có đoạn vỉa do dân khai thác thủ công dài 120m

Các thành tạo này có thế nằm cắm Bắc, dốc trung bình 500, cũng có thể đây

là địa tầng phụ hệ Hòn Gai dưới (T3n-rhg1) vì phụ hệ tầng này mật độ chứa than thấp, vỉa ít có giá trị công nghiệp Cũng có ý kiến cho rằng dọc theo đứt gãy F.B chính là mặt trục của nếp lõm và các vỉa than khối Nam cũng được bắt gặp trở lại với phần cắm Bắc, tức là cánh Nam của nếp lõm

Do phần địa tầng này bị phủ khá dày nên chưa xác định được các lộ vỉa Để xác định được địa tầng của nơi này cần đầu tư một khối lượng khoan nhất định để tiến hành tìm kiếm đánh giá triển vọng chứa than của địa tầng nằm phía Nam F.B

GIỚI KAINOZOI (KZ)

Hệ Neogen (N) Chủ yếu phân bố ở phía Tây khu mỏ, từ T.IB đến sông Đá Bạch, qua những lỗ khoan LK.202, LK.203, LK.204, chiều dày lớn nhất được xác định khoảng 300m Thành phần thạch học chủ yếu là sét, sét chứa cát, cát chứa sét và cát mịn đến trung, màu vàng nhạt, xám vàng, trắng xám Tính chọn lọc đều dạng nham thạch, bán keo kết Xếp lớp kiểu sóng thoải và sóng phẳng Có chứa một ít hóa thạch thực vật đã bị than hóa cục bộ có kẹp với than nâu Trầm tích tướng ao hồ Tiếp xúc không chỉnh hợp với địa tầng than

Hình vẽ 1-1 Bản đồ địa chất cấu trúc bể than Quảng Ninh

1.3.2 Kiến tạo

Các yếu tố kiến tạo cơ bản của khu vực mỏ Mạo Khê được tổng hợp cơ bản kế thừa theo kết quả “Báo cáo thăm dò tỷ mỷ mỏ than Mạo Khê - Đông Triều - Quảng Ninh“ do tác giả Đỗ Chí Uy thành lập năm 1970 đã được Hội đồng Xét duyệt Trữ lượng Khoáng sản phê duyệt tại quyết định số 02/QĐ-HĐTL ngày 22/4/1971, có tham khảo tài liệu Báo cáo trung gian thăm dò địa chất mức -150 khu mỏ mạo Khê - Đông Triều - Quảng Ninh do tác giả Phí Trí Thiện thành lập được Bộ Năng lượng phê duyệt tại quyết định số 737/NL-KHKT ngày 18/11/1994 Ngoài ra có bổ sung thêm một số công trình thăm dò, khai thác góp phần chi tiết hóa các yếu tố kiến tạo, không gian phân bố của các vỉa than

Phía Đông T.XV đứt gãy F.T có xu hướng quay về Nam và bị chặn lại bởi đứt gãy F.B

Phần cánh Nam, các vỉa than bị uốn cong và bị chia cắt bởi các đứt gãy nhỏ theo những phương khác nhau làm cho cấu trúc địa chất của khối cấu tạo trở nên rất phức tạp

Cánh Bắc các vỉa than phát triển tương đối ổn định hơn, càng về phía Bắc địa tầng có cấu tạo như một đơn nghiêng Do hoạt động kiến tạo, chủ yếu là lực ép nén

có phương Bắc - Nam, làm nếp lồi Mạo Khê - Tràng Bạch đã hình thành một số nếp uốn rất gấp

Khu vực từ T.IX về phía Đông, qua kết quả thăm dò đã có thể cho phép liên

hệ định danh được tập V.1 cánh Bắc vào tập V.3 cánh Nam cũ Như vậy ở khu vực này thực sự có cấu trúc nếp lồi, nhưng không hoàn chỉnh do cánh Nam bị cắt xén bới đứt gãy F.A

Về phía Đông cánh Nam tập vỉa than dưới (vỉa 3 cũ) bị uốn cong tạo thành nếp lõm không hoàn chỉnh cắm về phía Tây (nằm gần trùng và dọc theo đứt gãy F.H)

1.3.2.2 Đứt gãy:

Trong khu vực nghiên cứu đã xác định được 18 đứt gãy lớn nhỏ Theo tính chất các đứt gãy khu mỏ Mạo Khê được mô tả như sau:

a Các đứt gãy thuận:

Đứt gãy thuận F.18: Đứt gãy này nằm dọc theo đường sắt phía Nam (ngoài

ranh giới lập báo cáo), có phương Tây Bắc - Đông Nam (1100 - 2900), hướng cắm của mặt trượt Đông Bắc Đứt gãy F.18 chạy dọc toàn vùng hai cánh của đứt gãy phần nhiều bị phủ bởi lớp trầm tích Đệ Tứ, vị trí xuất lộ không rõ, qua các lỗ khoan: LK.KN12, LK.KN5, LK.19, LK.16 xác định tầng đá vôi C3 - P1 tiếp xúc với địa tầng T3C, làm cho địa tầng T2l bị mất đi và có thấy loại đá dăm kết của đới vỡ vụn rộng tới 160m (theo báo cáo thăm dò tỉ mỉ 1970 của Đỗ Chí Uy)

Đứt gãy thuận F.TL (đứt gãy Trung Lương): Là đứt gãy thuận cắm Nam,

đường phương Đông Tây nằm ở vùng ranh giới phía Bắc địa tầng, độ dốc trên 600 Phần trên của địa tầng than tiếp xúc trực tiếp với địa tầng T2l, thế nằm của địa tầng

T2l và địa tầng than ngược nhau

Đứt gãy này chưa có công trình khống chế vì nằm ngoài ranh giới thăm dò

Đứt gãy thuận F.B: Tồn tại phía Nam khu mỏ, hướng cắm Đông Bắc, đường

phương Tây Bắc - Đông Nam (2900), độ dốc mặt trượt từ 600 - 780 Các suối gần khu vực tuyến T.VIII, T.XIII và các đồi núi thấp đều có lộ địa tầng T3C của ranh giới đứt gãy Đường phương của địa tầng Đông Bắc đến Đông Tây, cắm Bắc, độ dốc trên dưới 450 hướng cắm của địa tầng than cánh trên ngược với cánh dưới Ở tuyến T.V và H.XIV.348 quan sát thấy đới vụn nát và dăm kết Dọc theo đứt gãy có các điểm địa chất và diện mặt cắt khống chế, ngoài ra ở trên 10 mặt cắt có 10 lỗ khoan gặp đứt gãy Đứt gãy được khống chế chặt chẽ, vị trí chính xác, thế nằm góc dốc là chắc chắn

Đứt gãy thuận F.340: Được phát hiện trong giai đoạn thăm dò bổ sung sau

năm 1970 (LK.340) Đứt gãy F.430 tồn tại từ T.IE đến T.V, bị khống chế bởi đứt gãy F.A (phía Đông) Đứt gãy F.340 có phương chính là Tây - Đông (từ phía Tây

đến T.IA) sau đó chuyển dần theo phương Tây Bắc - Đông Nam (từ T.II đến gặp đứt gãy F.A) Mặt trượt đứt gãy F.340 cắm Bắc; góc dốc mặt trượt thay đổi từ 700 

750 Cự ly dịch chuyển ngang của đất đá và các vỉa than ở hai cánh từ 50m  70m,

cự ly dịch chuyển đứng từ 90m  160m Các công trình gặp được đứt gãy chủ yếu

là G.II.108 (V.8 khu vực giữa T.Ia và T.II); V.7 gần LK.505; V5 gần LK.361)

Đứt gãy thuận F.11: Tồn tại trong địa tầng cánh Bắc khu mỏ từ T.V về phía

Đông và bị chặn bởi đứt gãy F.129 Đứt gãy F.11 có chiều dài theo phương khoảng 6500m, đường phương Tây Bắc - Đông Nam (3000); Mặt trượt có hướng cắm chính

là Đông Bắc, thay đổi phức tạp nhiều đoạn có cấu tạo cắm đảo (T.X); Góc dốc mặt trượt trung bình từ 700  750 Cự ly dịch chuyển ngang từ 30m đến 50m, cự ly dịch chuyển đứng dọc theo mặt trượt từ 100m(T.VIII)  >200m Trên mặt ở suối phía Nam LK.113 thấy có dăm kết, các điểm địa chất ĐC.872, 873, 874 đều có vụn nát

Đứt gãy thuận Cao Bằng (F.CB): Tồn tại trong địa tầng cánh Bắc khu mỏ từ

T.VA đến T.XIVA Đứt gãy có phương gần Đông - Tây Theo phương đứt gãy F.CB bị các đứt gãy khác chia cát thành nhiều đoạn: Từ T.Va đến F.11 (không liên tục trong khoảng T.IXA  T.X) thay vào đó là F.11; tiếp tục về phía Đông bị cắt bởi F.280, F.129 sau đó kéo dài liên tục đến hết T.XIVA Đứt gãy thuận Cao Bằng có

mặt trượt cắm Bắc, góc dốc mặt trượt thay đổi từ 600  750 Cự ly dịch chuyển của đất đá và các vỉa than ở hai cánh từ 80m đến 150m Trên mặt đứt gãy F.CB có thể xác định ở điểm lộ của suối phía Đông T.XII có vết trượt xê dịch trên sườn đồi phía Tây T.XIII thế nằm cắm đảo

Đứt gãy thuận 424 (F.424): Đứt gãy 424 tồn tại trung tâm khu mỏ, kéo dài từ

T.XA  T.XIA, theo phương Tây Bắc - Đông Nam, được giới hạn bởi đứt gãy F.11 (phía Tây Bắc) và đứt gãy F.280 (phía Đông Nam) Đứt gãy F.424 được xác định trong quá trình thăm dò bổ sung sau năm 1970 tại lỗ khoan LK.424 (T.XI) Chiều dài theo phương khoảng 600m Cự ly dịch chuyển ngang của đất đá và các vỉa than

ở hai cánh từ 15m  20m; Cự ly dịch chuyển đứng 35-40m Các công trình thăm dò xác định sự tồn tại của F.242 gồm: LK.424, LK.564

Đứt gãy thuận 280 (F.280): Đứt gãy được xác định trong quá trình đào lò

V.10(45) mức +280 từ T.Xa đến T.XII Đứt gãy F.280 có phương Tây Bắc - Đông

Nam, chiều dài theo phương khoảng 1050m Cự ly dịch chuyển ngang của đất đá và các vỉa than ở hai cánh từ 0m  50m; Cự ly dịch chuyển đứng từ 5m  45m

Đứt gãy thuận F.129: Tồn tại trong địa tầng cánh Bắc khu mỏ từ T.X đến

T.XV Đứt gãy F.129 có phương Tây Bắc - Đông Nam, chiều dài theo phương khoảng 4700m Mặt trượt đứt gãy cắm Đông Bắc, góc dốc mặt trượt từ 700  750

Cự ly dịch chuyển ngang của đất đá và các vỉa than ở hai cánh từ 200m  300m; Cự

ly dịch chuyển đứng 400m  600m

Trên mặt lộ đứt gãy F.129 có thể nhận biết bởi có 33 điểm địa chất và công trình khống chế gần đứt gãy: H.XIa.335, H.XIIIa.219 gặp nham thạch vỡ vụn; Dưới sâu có LK.116a (T.XI)

Đứt gãy thuận F.433 (LK.433): Đứt gãy tồn tạo phía Đông khu mỏ từ T.XII

đến T.XV Đứt gãy F.433 có phương Tây Bắc - Đông Nam, chiều dài theo phương khoảng 2800m Mặt trượt đứt gãy cắm Bắc, góc dốc mặt trượt từ 700  800 Cự ly dịch chuyển ngang của đất đá và các vỉa than ở hai cánh từ 50m  80m; Cự ly dịch chuyển đứng 50m  100m Đứt gãy F433 được xác định tại lỗ khoan LK.433

Đứt gãy thuận F.H: Trong quá trình bóc lộ vỉa tại vỉa V.1-T(36a) tuyến

T.XIIIa, lộ vỉa V.1dT(32) đã xác định được, đây là đứt gãy thuận cắm Nam (1970 xác định là nghịch, cắm Bắc) bị khống chế bởi đứt gãy F.A và F.T, kéo dài từ tuyến T.XI trở về phía Đông Đứt gãy F.H có phương Đông - Tây, chiều dài theo phương xác định được trên bản đồ khoảng 2650m Mặt trượt đứt gãy cắm Nam, góc dốc mặt trượt từ 650  700 Cự ly dịch chuyển ngang của đất đá và các vỉa than ở hai cánh từ 20m  30m; Cự ly dịch chuyển đứng 30m  50m

Đứt gãy thuận F.15: Tồn tại phía Đông Bắc khu mỏ, có phương gần trùng với T.XV (gần Bắc Nam) Chiều dài theo phương khoảng 2650m (kéo dài sang khu

Tràng Bạch khoảng >1000m) Mặt trượt đứt gãy cắm Đông - Đông Bắc, góc dốc mặt trượt từ 700  800 Cự ly dịch chuyển của đất đá và các vỉa than ở hai cánh theo mặt trượt từ 20m  30m Thế nằm của đứt gãy đã được H.XIV.344, LK.58 xác định Công tác đo vẽ địa chất đã tiến hành đo và xác định tương đối chính xác vị trí của đứt gãy

Đứt gãy thuận F.10: Tồn tại phía Nam khu mỏ trong khoảng từ T.IX đến

T.TX Đứt gãy F.10 có phương Tây Bắc - Đông Nam, chiều dài theo phương khoảng 800m Mặt trượt đứt gãy cắm Tây Nam, góc dốc mặt trượt từ 650  700 Cự

ly dịch chuyển ngang của đất đá và các vỉa than ở hai cánh từ 40m  60m; Cự ly dịch chuyển đứng 50m  60m Đứt gãy F.10 được xác định trong quá trình đào lò khai thác Các công trình thăm dò để xác định sự tồn tại của đứt gãy F.10 gồm: H.IXa.68b, G.IXa.26, G.IXa.86, H.IX.34

Đứt gãy thuận F.1: Tồn tại phía Tây Bắc cánh Bắc khu mỏ (phía Tây T.II)

Đứt gãy F.1 có phương gần Đông Tây, chiều dài theo phương khoảng 1500m Đứt gãy F.1 là đứt gãy dự kiến được xác định tại các vết lộ ở suối phía Bắc T.I thế nằm của các lớp đất đá biến đổi mạnh, vỡ vụn chứa nhiều chất sắt có dạng dăm kết Do đứt gãy F.1 nằm ngoài rìa khu mỏ nên chưa có công trình khống chế nhưng về cơ bản là xác định được đứt gãy này được xác định qua những lộ trình địa chất (theo tài liệu báo cáo TDTM 1970)

Đứt gãy thuận F.57: Tồn tại phía Tây Nam khu mỏ Đứt gãy F.57 được xác

định trong theo tài liệu Báo cáo năm 1970 và báo các năm 1994 Đứt gãy F.57 có phương chính là Đông - Tây, một phần phía Đông từ T.I đến gặp đứt gãy F.B (T.III) đường phương chuyển dần theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, chiều dài theo phương khoảng 2500m Mặt trượt đứt gãy cắm Nam, góc dốc mặt trượt từ 650 

700 Cự ly dịch chuyển ngang của đất đá và các vỉa than ở hai cánh từ 30m  50m;

Cự ly dịch chuyển đứng 50m  70m Đứt gãy F.57 được các công trình xác định gồm: LK.316 LK.324, LK.64

b Các đứt gãy nghịch:

Đứt gãy nghịch A-A (FA): Kế thừa kết quả nghiên cứu được trình bày trong

Báo cáo trung gian thăm dò địa chất mức -150 khu mỏ mạo Khê - Đông Triều - Quảng Ninh do tác giả Phí Trí Thiện thành lập được Bộ Năng lượng phê duyệt tại quyết định số 737/NL-KHKT ngày 18/11/1994 Đứt gãy F.A-A là đứt gãy lớn có tính chất chia khu mỏ thành hai khối (khối cánh Bắc và khối cánh Nam) Trong báo cáo TDTM 1970 các tác giả đã vẽ trùng với trục nếp lồi Mạo Khê - Tràng Bạch Kết quả thăm dò bổ sung từ năm 1980 - 1983 đã cho phép liên hệ tập vỉa 1 cánh Bắc

vào tập vỉa 3 cánh Nam cũ Song F.A-A vẫn được xác định là đứt gãy có tính chất phân chia hai khối Bắc và Nam mỏ Mạo Khê

Từ phía Tây đến T.IX, đứt gãy F.A-A ở vị trí trùng với tài liệu đã xác lập trong báo cáo năm 1970 và báo cáo năm 1994 Từ T.IX F.A-A tiếp tục phát triển theo hướng Đông Nam tức tương ứng với vị trí F.H, sau đó là F.D của tài liệu báo cáo 1970 Sau khi liên hệ cấu trúc địa chất và đồng danh các vỉa than ở hai cánh đã xác định việc đứt gãy F.A-A có sự thay đổi là hợp lý và có cơ sở

Đứt gãy F.A-A trong tài liệu báo cáo hiện nay có đặc điểm như sau: F.A-A là đứt gãy nghịch; Mặt trượt đứt gãy cắm Bắc; Độ dốc của mặt trượt đứt gãy thay đổi

từ 700- 800 F.A-A là đứt gãy lớn có tính chất phân khối cấu tạo Đới phá huỷ của đứt gãy thay đổi từ 50m  100m Mặt cắt quan sát rõ nhất là thành lò khu Tràng Khê I mức +30, thế nằm các lớp đất đá bị xáo trộn liên tục, nhiều mặt trượt và đứt gãy nhỏ đi kèm, nhưng không có dăm kết kiến tạo

Đứt gãy nghịch F.C: Tồn tại phía Nam khu mỏ, phía Nam T.A-A khu vực

giữa T.IVA đến T.VIIIA và bị khống chế bởi đứt gãy F.B (phía Nam) Đứt gãy F.C

có phương gần Đông - Tây, đầu phía Đông chuyển hướng Tây Bắc - Đông Nam, chiều dài theo phương xác định trên bản đồ khoảng 2500m Mặt trượt đứt gãy cắm Bắc, góc dốc mặt trượt từ 600  650 Cự ly dịch chuyển ngang của đất đá và các vỉa than ở hai cánh từ 50m  70m; Cự ly dịch chuyển đứng 80m  100m Đứt gãy F.C được xác định theo tài liệu báo cáo năm 1970 và báo cáo năm 1994

Bảng 1-1 Bảng tổng hợp đặc điểm các đứt gãy chính trong khu mỏ Mạo Khê

cũ

2 F.340 Thuận Đ-T 3895 Bắc

700 - 750 100-150m 50-70m

LK 505, 329, 3B, 340, 56B, 361 -

3 F.11 Thuận TB-ĐN 6477 ĐB

700 - 750 >200m 30-50m

LK.24, 380, 24a, 402,

416, 424, 434, 474, XV+40, Lò KTII+26, BMI+88

-

7 F.H Thuận Đ-T 2663 Nam 70

0

- 800 20-30m

LK.122, 445, 215, 50, 50B, G.71, 101; H.523

Điều chỉnh

9 F.A Thuận TB-ĐN 9580 Bắc

700 - 800 - -

LK.64, 317, 56A, MK45, 18, MK6, 409, 557A; Lß V10- TKI+31, H.FA…

BC1970; BC1994

Hình vẽ 1-2 Bản đồ lộ vỉa các vỉa than dưới lớp đất phủ khu mỏ Mạo Khê

1.3.3 Khoáng sản

Khu vực Mạo Khê nói riêng và tỉnh Quảng Ninh nói chung, than vẫn là khoáng sản chính, là đối tượng nghiên cứu thăm dò chủ yếu Ngoài than, ở còn có

đá vôi, sét, cát và một số khoáng sản kim loại

Được đánh giá và sử dụng sau than là đá vôi, đá sét, làm nguyên liệu cho ximăng và các công dụng khác, sét làm gạch ngói, đồ gốm và cát, sỏi làm thuỷ tinh, vật liệu xây dựng

Khoáng sản kim loại mới biết ở dạng điểm khoáng hoá chưa được điều tra đánh giá làm rõ về triển vọng Trong khuôn khổ của luận văn tác giả chỉ đề cập về tài nguyên than Cánh Bắc mỏ than Mạo Khê là đối tượng nghiên cứu của luận văn này:

Các vỉa than thuộc vùng Mạo Khê nói riêng, dải than Phả Lại – Bãi Cháy nói chung, thường có cấu tạo tương đối phức tạp đến phức tạp, chứa nhiều lớp kẹp, vỉa thường không ổn định đến tương đối ổn định

Do mức độ điều tra địa chất khác nhau trong từng khu mỏ, vì thế những đặc điểm về mật độ chứa than của các mỏ có nhiều thay đổi so với các báo cáo trước đây Với mức độ nghiên cứu hiện nay, đã có đủ cơ sở tin cậy để đánh giá mật độ chứa than của toàn vùng Cánh Bắc mỏ than Mạo Khê

Từ những phân tích các số liệu đề cập ở trên cho phép dự đoán được các điều kiện tích tụ than theo diện tích và mặt cắt tương ứng Trên cơ sở áp dụng nguyên tắc tương tự nội suy từ tầng lộ vỉa đến -150m đã được điều tra tương đối chi tiết và tin cậy để dự đoán mật độ chứa than phần dưới sâu (từ -150m đến đáy tầng trầm tích chứa than) cho vùng cánh Bắc mỏ than Mạo Khê

Địa tầng chứa than cánh Bắc mỏ than Mạo Khê dày 2.050m, chứa 59 vỉa than trong đó có 40 vỉa tham gia tính trữ lượng Các vỉa than được chia thành ba tập vỉa, cụ thể:

+ Tập than dưới: gồm 22 vỉa, từ vỉa V.1 đến vỉa V.1 có 14 vỉa tham gia tính trữ lượng

+ Tập than giữa: gồm 22 vỉa, từ vỉa V.2 đến vỉa V.17 có 18 vỉa tham gia tính trữ lượng (trong đó tính cả vỉa vách và vỉa trụ)

+ Tập than trên: gồm 10 vỉa từ V.18 đến vỉa V.27 có 4 vỉa tham gia tính trữ lượng là: V.18, V.22, V.23, V 24

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ THAN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 TỔNG QUAN VỀ THAN VÀ NHU CẦU TRONG NỀN KINH TẾ QUỐC DÂN

2.1.1 Tổng quan về than

a Khái niệm, điều kiện thành tạo than

Than (Coal) là khoáng sản cháy, có nguồn gốc trầm tích, là sản phẩm biến đổi của quá trình than hóa (coalification) các tàn dư thực vật và vi sinh Thành phần vật chất của than gồm các chất hữu cơ, chất khoáng và độ ẩm

Sự hình thành than phụ thuộc vào các yếu tố địa lý, địa chất và môi trường tích tụ vật chất tạo than

Quá trình hình thành than bắt đầu từ việc các di tích thực vật bị thối rữa trong các đầm lầy và bị phân hủy bởi tác dụng sinh hóa trong môi trường kỵ khí để hình thành than bùn Dưới tác dụng của áp suất, nhiệt độ diễn ra trong lòng đất, than bùn dần biến đổi (gia tăng hàm lượng carbon, giảm hàm lượng hydro, nito, oxy) để tạo thành than đá và antracit

b Phân loại than

Dựa vào mức độ biến chất than, người ta phân chia than ra các loại sau:

- Than nâu: than biến chất thấp, được thành tạo chủ yếu từ chất mùn (hurmit), ít bitum, có thành phần acid, có màu nâu hoặc nâu đen Đặc điểm là do biến chất thấp nên còn giữ kiến trúc thớ gỗ, vì vậy khi phong hóa thường nứt thành những phiến mỏng theo thớ gỗ nên được gọi là lignit

- Than đá: than biến chất trung bình, đặc trưng bởi mức độ than hóa trong than không còn vật chất acid Than đá được thành tạo chủ yếu bởi các hợp chất carboit cao phân tử Than có màu đen hoặc xám đen, nên được gọi là than đen

- Than antracit: than biến chất cao đến mức các vật chất hữu cơ hoàn toàn bị carbon hóa Antracit có màu đen, đen xám, ánh kim phớt vàng, vết vỡ thường có dạng vỏ sò, dạng bậc

Trên thế giới có nhiều hệ thống phân loại, phân nhãn than theo nguồn gốc và công nghệ với các thông số đánh giá khác nhau như các hệ thống phân loại của Nga,

Mỹ, Trung Quốc, Đức, Pháp, Ba Lan, Liên Hợp Quốc,… Tuy nhiên thông thường theo hệ thống phân loại theo tiêu chuẩn nhà nước Liên Bang Nga (TOCT) hoặc theo tiêu chuẩn Mỹ ( ASTM) được nêu trong bảng 2-1

Việt Nam chưa có tiêu chuẩn phân loại than theo nguồn gốc và công nghệ, nên tùy theo hoàn cảnh cụ thể mà sử dụng theo tiêu chuẩn nhà nước Liên Bang Nga (ΓOCT) hoặc theo tiêu chuẩn của Mỹ (ASTM), được thể hiện ở bảng 2-1

Bảng 2-1 Phân loại than theo tiêu chuẩn của Nga và Mỹ

ΓOCT 25543 -88 ASTM 388 - 98a

Than

Nâu Than nâu

1B lig B Lignit

(Lignite) lig A

2B sub

C Than á bitum (sub Bituminous)

Than bitum (Bituminous)

Than lửa dài khí (ДГ), khí (Г), khí mỡ còm (ГЖO), khí - mỡ (ГЖ) và một phần ỡ (Ж)

-hvBb

hvAb Than cok-mỡ (KЖ), cok (K), cok-còm (KO),

cok kết dính yếu, biến chất thấp (KCH), cok kết dính yếu (KC) và một phần mỡ (Ж)

mvb

lvb Than còm-dính kết (OC), gày - dính kết (TC)

Than gày (T) sa

Antracit (Anthracite) Antracit

Than bán antracit (ПA)

an Than antracit (A)

1A 2A 3A ma

2.1.2 Phân chia các đơn vị chứa than

Các thành tạo than được phân chia thành hệ thống các đơn vị không gian chứa than sau:

- Bể than (coal bansin): diện tích phân bố các trầm tích chứa than có các

điều kiện thành tạo và phát triển địa chất chung trong một thời kỳ địa chất nhất định, trong một đơn vị cấu trúc địa chất nhất định Ranh giới bể than thường trùng với một đơn vị cấu trúc địa chất lớn và chiếm diện tích hàng ngàn Km2 Trong phạm

vi bể than, dựa vào đặc điểm địa chất - Kinh tế mà phân chia ra các vùng than, mỏ (khoáng sản) than

- Vùng than (coal district): một phần của bể than được phân định quy ước

chủ yếu theo yếu tố địa lý (địa hình, thủy văn,…) có chú ý đễn các yếu tố địa chất

Ví dụ như trong bể than Quảng Ninh có các vùng than Hòn Gai, Cẩm Phả, Uông Bí – Mạo Khê,…

Khi các trầm tích chứa than phân bố kéo dài theo dạng tuyến thì được gọi là dải than (coal zone), ví dụ dải Bảo Đài – Yên Tử, dải than Mạo Khê – Kế Bào,…

- Diện chứa than (coal field): nơi các trầm tích chứa than phân bố riêng biệt

không đủ điều kiện để xác lập một bể than hoặc vùng than

- Khoáng sàng (mỏ) than (coal deposit): đơn vị cơ sở không gian chứa than,

có cấu trúc tương đối đồng nhất, nơi tập trung các trầm tích chứa than có quan hệ tương đối chặt chẽ, tương đồng về nguồn gốc, về cấu trúc – kiến tạo, về điều kiện

kỹ thuật khai thác và kinh tế địa chất mỏ

Khoáng sản than thường được xem là diện tích có triển vọng chứa than để đầu tư thăm dò địa chất độc lập, làm cơ sở cho thiết kế khai thác mỏ

Ranh giới các khoáng sàng trong bể than thường được xác định bởi các yếu

tố cấu trúc – kiến tạo địa chất, trường hợp cá biệt có thể xác định bởi yếu tố địa lý

- Phân khu mỏ than (coal area): một phần của khoáng sàng (mỏ) than được

khoanh định theo yêu cầu thăm dò hoặc yêu cầu thiết kế khai thác mỏ Diện tích một phân khu mỏ than thường tương ứng với phạm vi một xí nghiệp khai thác than

Ranh giới giữa các phân khu mỏ than thường là ranh giới kỹ thuật khai thác

- Biểu hiện than (coal occurrence): nơi có dấu hiệu tích tụ than khoáng

nhưng chưa được điều tra xác định

- Điểm than (coal uneconomic occurrence): nơi có biểu hiện than qua điều

tra địa chất đã xác định không có giá trị kinh tế

- Vỉa than (coal beb): một thể địa chất độc lập về tổ chức vật chất tích tụ

than và đá kẹp, chiếm vị trí không gian nhất định trong các trầm tích chứa than Lớp

đá nằm dưới vỉa than trong địa tầng, trầm tích sau than được gọi là đá trụ vỉa Vỉa than thường được coi là đối tượng địa chất độc lập để điều tra thăm dò địa chất và đánh giá điều kiện kỹ thuật khai thác

- Phân vỉa than (coal bench): một phần của vỉa than được phân tách ra do

điều kiện thành tạo Một vỉa than có thể gồm nhiều phân vỉa than, cách nhau bởi lớp

đá kẹp

- Lớp than (coal layer): đơn vị không gian chứa than nhỏ nhất tạo nên vỉa

than, lớp than gồm toàn than (và các chất vô cơ lẫn trong than, không tách rời khỏi lớp than, được coi là thành phần của lớp than), được thành tạo từ các vật liệu ban đầu tạo than, tích tụ và biến đổi thành than trong cùng một môi trường địa chất

- Đá kẹp: là các loại đá nằm kẹp trong vỉa than (phân vỉa than) có độ tro khô

(Ad) lớn hơn độ tro tối đa của chỉ tiêu tính trữ lượng/tài nguyên hiện hành Tùy thuộc vào chỉ tiêu tính trữ lượng/tài nguyên hiện hành mà các lớp đá kẹp được gộp lại vào một vỉa than (phân vỉa than) để tính trữ lượng/tài nguyên than hoặc được tác riêng Chiều dày và độ tro kể cả độ làm bẩn của vỉa than (phân vỉa than)

2.1.3 Tiềm năng than trên thế giới

Trong lịch sử phát triển địa chất của vỏ quá đất đã phát hiện các vật chất than

có từ Neo-Proterozoi; Các thành tạo than đã có trong trầm tích Silur và Devon, nhưng không có ý nghĩa công nghiệp Lịch sử phát triển địa chất có 5 thời kỳ tạo than chính: Carbon (C), tích tụ trên 25% tổng tiềm năng tài nguyên than thế giới; Permi muộn (P3), Trias - Jura (T3 - J3), hai thời kỳ này tích tụ trên 20% tổng tài nguyên than thế giới; Jura - Creta (J3 - K), và Palêogn - Neogen (E - N), hai thời kỳ sau này tích tụ than trên 54% tổng tiềm năng tài nguyên than thế giới

Theo đánh giá của BP-2007, trữ lượng than trên thế giới (số liệu đến cuối năm 2006) khoảng 909 tỷ tấn, phân bố trên 70 quốc gia ở khắp các châu lục, tuy nhiên các tích tụ than có ý nghĩa công nghiệp đó tập trung ở một số nước thể hiện trong bảng 2.2:

Bảng 2.2 Trữ lượng than của 10 nước chủ yếu trên thế giới (tính đến 2006)

STT Quốc gia Antracit&

Nguồn: BP Statistical Review of Word Energy 2007

2.1.4 Các yêu cầu công nghiệp của than

Than khoáng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, có thể quy về hai nhóm chính: Làm nhiên liệu - than nhiệt (thermal coal) và làm nguyên liệu (chủ yếu làm than luyện)

a Than làm nhiên liệu

Tất cả các loại than, nhãn than đều có thể làm chất đốt, khi đó trên thị trường gọi chung là than nhiệt Một số lĩnh vực chính sử dụng than làm chất đốt là đốt than

ở dạng bụi hoặc dạng bánh cho nồi hơi cố định, nồi hơi di động (tầu thuỷ, tàu hoả ), sản xuất vật liệu xây dựng (gạch ngói, ximăng ), nung vôi, sản xuất thuỷ tinh, gốm, sứ, đúc, rèn, thiêu kết quặng, chất đốt sinh hoạt.v.v

Tiêu chuẩn chung đối với than nhiệt là phải có nhiệt lượng riêng tối thiểu tuỳ theo yêu cầu sử dụng và đảm bảo các thông số chất lượng khác không ảnh hưởng đến nhiệt lượng và phương pháp, công nghệ đốt than như các yêu cầu về độ ẩm, độ tro, hàm lượng chất bốc, hàm lượng lưu huỳnh, cỡ hạt, tỷ lệ hạt dưới cỡ một số trường hợp yêu cầu phải đảm bảo các chỉ tiêu độ bền rơi, độ bền tang quay, vi độ cứng, khối lượng riêng, nhiệt độ bắt cháy, thành phần nguyên tố, nhiệt độ nóng chảy của tro than

Yêu cầu kỹ thuật chất lượng than thương phẩm làm chất đốt của Việt Nam

đã được quy định tại các tiêu chuẩn Nhà nước: TCVN 1790-1999, đối với than Hòn Gai - Cẩm Phả; TCVN 2273-1999, đối với than Mạo Khê; TCVN 2279-1999, đối với than Vàng Danh - Nam Mẫu; TCVN 5333-1999, đối với than Núi Hồng; TCVN 6559-1999, đối với than Khánh Hoà; TCVN 4684-1999, đối với than Na Dương

Yêu cầu chất lượng than nhiệt xuất khẩu của một số nước trên thế giới được trình trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Tiêu chuẩn than năng lượng của một số nước Các

chỉ tiêu ĐVT Australia

Nam Phi Colombia Venesuela Indonesia

Mỹ (Alaska)

Trung Quốc

Độ ẩm

(TM) % 9 8,3 11,0 7,0 5-9 27,7 8,0

Độ tro

(Ad) % 13,5 15,0 8-Jun 7,5 5-7 8,2 13,3 Chất bốc

(VM) % 34,0 25,0 34,0 34,5

38,0 33,8 32,3 Lưu

b Than làm nguyên liệu

Các lĩnh vực sử dụng than khoáng làm nguyên liệu khá nhiều, trong đó chủ yếu là làm than luyện (luyện cok, luyện kim, khí hoá than, hoá lỏng than), sản xuất antracit nhiệu luyện (cho đúc, làm điện cực), sản xuất carbua canxi, carbua silic, corund điện, luyện graphit - carbon, sản xuất bột, microphone, sản xuất phân lân nung chảy Ngoài ra antracit và huyền (gagatit) còn được làm đồ mỹ nghệ

Yêu cầu kỹ thật đối với than làm nguyên liệu cho các lĩnh vực sử dụng rất khác nhau:

- Để làm than luyện (luyện cok, nủa cok, luyện kim ) đòi hỏi than phải có tính kết dính, khả năng thiêu kết, đó là các nhãn than bitum có độ tro nhỏ hơn 8%

và hàm lượng lưu huỳnh nhỏ hơn 1% (theo tiêu chuẩn Mỹ) hoặc các loại, nhóm than mỡ, cok, khí, kết dính có bề dày lớp dẻo lớn hơn 9mm, cá biệt phải lớn hơn 6mm, độ tro đã qua tuyển nhỏ hơn 9%, lưu huỳnh đã qua tuyển nhỏ hơn 1% (theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ)

- Để khí hoá than có thể sử dụng các nhãn than nâu, lửa dài, khí, kết dính kém và gày với yêu cầu không có tính kết dính, hoặc kết dính yếu, bề dày lớp dẻo nhỏ hơn 12mm, nhiệt độ nóng chảy của tro than không thấp hơn 1200 - 1250oC, độ tro khô nhỏ hơn 9%, lưu huỳnh nhỏ hơn 3,5%, độ ẩm tự nhiên nhỏ hơn 16%, riêng than nâu nhỏ hơn 36%

- Để sản xuất nhiên liệu lỏng (hoá lỏng than) yêu cầu sử dụng các loại than nâu, lửa dài, khí và mỡ có hàm lượng carbon từ 68 - 85%, hydro không nhỏ hơn 4,5%, độ tro khô nhỏ hơn 6% và hợp phần Fuzen không quá 5 - 6%

- Để nhiệt luyện antracid cho đúc, làm điện cực, sản xuất carbua calxci, corund điện và thiêu kết quặng yêu cầu chất lượng antracid nêu ở bảng 2-4

Bảng 2-4 Yêu cầu chất lượng antracit dùng làm nguyên liệu

Các chỉ tiêu

yêu cầu

Đơn vị tính

Một số lĩnh vực sử dụng Nhiệt luyện

cho đúc

Làm điện cực

Sản xuất carbua canxi

Sản xuất corund điện

Thiêu kết quặng

Độ ẩm tự nhiên

(Wr) max % 2,0 1,5 6,5 6,5 9,0

Độ tro khô

(Ad) max % 10,0 5,0 6,5 7,2 15,0 Lưu huỳnh

(Sd) max % 1,75 0,5 1,5 2,0 2,0 Chất bốc

2.2 HIỆN TRẠNG THĂM DÒ, KHAI THÁC THAN KHU VỰC CÁNH BẮC MỎ

THAN MẠO KHÊ

Trong những năm trước đây (năm 1981 đến năm 1983), các vỉa than lớn hơn 2m, có điều kiện giao thông tốt đều được các tổ chức sản xuất khác nhau Trong tổng số 45 vỉa than tham gia tính trữ lượng thì có 19 vỉa được tiến hành khai thác đầu lộ vỉa ở các mức độ khác nhau Hình thức khai thác lộ vỉa chủ yếu là san gạt phần đầu lộ vỉa rồi xúc lộ thiên Khu vực khai thác lộ vỉa còn do dân trong khu vực khai thác tự do ở phần đầu và đào các lò ngách theo vỉa hoặc giếng nông ngay tại phần lộ vỉa khai thác Công nghệ khai thác thủ công nên mức khai thác theo hướng cắm thường chỉ từ 10m  15m, có chỗ tới 20m  25m (V.8 cánh Nam)

Quá trình khai thác lộ vỉa đã ảnh hưởng rất lớn tới việc khai thác hầm lò sau này

Trước năm 1954 người Pháp đã tiến hành khai thác một số vỉa than thuộc khu vực Mạo Khê Công nghệ khai thác chủ yếu khai thác thủ công nhỏ lẻ và bán

cơ giới chủ yếu là lò bằng, lò nghiêng theo vỉa hoặc giếng nông

Tài liệu thu thập về lò cũ của Pháp khai thác trước năm 1970 chúng tôi không thống kê (chi tiết xem phần “ Lịch sử khai thác khu mỏ Mạo Khê” thuộc Báo cáo TDTM 1970 do Đỗ Chí Uy chủ biên) Từ năm 1980 trở lại đây không thu thập điều tra thêm được về lò cũ của Pháp Qua quá trình khai thác lộ vỉa, gặp một số đoạn ở dưới có lò cũ của Pháp: V.10 ( từ T.VII đến T.IXa), V.9 (từ T.I đến T.Ia), V.9b (từ T.Ib đến T.Ic), V.1 (từ T.XIIa đến T.XIIIa) Qua tổng hợp tài liệu đã xác định: Diện vỉa mà Pháp khai thác trước đây lớn hơn rất nhiều so với diện vỉa đã được ghi trong tài liệu lò cũ thu thập được

Trong những năm 1955, mỏ Mạo Khê khôi phục và đi vào khai thác lò bằng

ở mức +30 trở lên các vỉa do Công ty than Uông Bí quản lý bảo vệ và khai thác (khu Tràng Khê I) Các vỉa đã khai thác gồm V.3(38), V.5(40), V.6(41), V.7(42), V.8(43), V.9v(44v), V.9b(44b) và V.10(45) Tổng trữ lượng than nguyên khai thác được khoảng 20 triệu tấn hầm lò (trước năm 1955 Pháp khai thác khoảng 6 triệu tấn) Hiện nay ở các mức lò bằng đang khai thác trở lại các phân vỉa của các vỉa như V.6(41) tuyến T.VI, lò 58I, vỉa V.9b(44b), V.9v(44v) lò 56I và lò ngầm vỉa V.5(40)

Hệ thống lò Non Đông, Tràng Khê I, lò +58m, +56m cơ bản đã dừng khai thác

Từ năm 1970, Xí nghiệp xây lắp 4 còn thi công hệ thống giếng nghiêng mức (-150m), chuẩn bị khai thác các vỉa than khối Nam Giếng do Trung Quốc thiết kế, khởi công xây dựng sau đó Viện Gibrsac của Liên Xô cũ điều chỉnh thiết kế và xây dựng Thiết kế ban đầu khai thác từ (-150m), cắt qua các vỉa V.9b(44b), V.9a(44a), V.9v(44v), V.8(43), V.8a(43a) khối Nam Do điều kiện về vốn đầu tư không đủ nên

hệ thống giếng nghiêng (-150m) hiện đóng cửa chưa thi công tiếp

Phân khu Tràng Khê II trong những năm 1986, Xí nghiệp xây dựng 4 có mở các đường lò chuẩn bị khai thác gồm lò TK II +28m đã xuyên qua địa tầng từ vỉa V.1(36) đến V.5(40), lò TK II 115 xuyên qua vỉa V.8(43), V9v(44v), V9b(44b), lò

TK II +210 xuyên qua vỉa V.12(47), lò TK II dọc vỉa V.10(45) và lò TK II mức +280 xuyên qua vỉa V.15(53) Đồng thời Xí nghiệp xây dựng than 4 còn xây dựng một số hạ tầng như đường điện, ôtô lên các mức khai thác, đường goòng song do vốn đầu tư các công trình đều dừng thi công và đang bị hư hỏng, phá hủy dần

Từ năm 1992 đến nay, mỏ than Mạo Khê mở thêm hệ thống giếng nghiêng

từ mức -25m đến +30m cho các vỉa V.5(40) đến vỉa V.10(45) phía Bắc (Tràng Khê I) Đến hết năm 1993 bắt đầu đi vào khai thác các vỉa V.6(41), V.7(42), V.8(43) (T.IV)

Ở khối Nam những năm qua có thi công hai lò bằng xuyên vỉa V.7(72) ở mức +25m và +60m để thăm dò kết hợp khai thác V.8(43) đến V.6(41), xong vì độ dốc vỉa lớn (trên 650) nên bỏ không khai thác tiếp Hệ thống lò Tự lực khai thác vỉa V.10(45) và V.9b(44b) mức -25m cũng đã dừng do phần phía Đông chiều dày vỉa V.10(45) mỏng khai thác không đem lại hiệu quả kinh tế, vỉa V.9b(44b) bị nước từ moong khai thác lộ vỉa theo phỗng chảy vào không khai thác được

Nhìn chung về quá trình khai thác tính đến thời điểm hiện tại của khu vực

mỏ Mạo Khê được tổng hợp như sau:

+ Khu vực khai thác từ T.IIa đến T.IXa gồm các vỉa V.6(61), V.7(42), V.8(43), V.9v(44v), V.9b(44b), được Công ty than Mạo Khê khai thác đến mức -80m

+ Khu vực khai thông từ T.IXa đến T.XIII (Tràng Khê II, III) trở về phía Đông được Công ty Uông Bí khai thác đến mức +30m gồm các vỉa V.24(53), V.18(48), V.12(47), V.10(45), V.9bT(44bT)