CHƯƠNG 3- NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ KHAI THÁC
3.1.1. Điều kiện cấu tạo địa chất khu vực thiết kế
Trong giới hạn của đề tài nghiên cứu tác giả lựa chọn vỉa 6 khu Cánh Gà - Mỏ than Vàng Danh.
Mỏ than Vàng Danh nằm ở phía Bắc thị xã Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh.
Phía Đông: giáp với khu trung tâm mỏ Vàng Danh.
Phía Tây: giáp mỏ Nam Mẫu.
Phía Bắc: là đường phân thuỷ của dãy Bảo Đài.
Phía Nam: là khu dân cư Lán Tháp - phường Vàng Danh Mỏ nằm trong giới hạn theo hệ toạ độ Nhà nước năm 1972:
X : 37.500 40.500 Y : 371.000 374.000 3.1.1.2. Đặc điểm cấu tạo địa chất
a. Địa tầng
Địa tầng khu Cánh gà - mỏ Vàng Danh bao gồm trầm tích hệ Trias thống thượng bậc Nori-rêti điệp Hòn Gai (T3n-r hg) và trầm tích Đệ tứ. Trầm tích hệ Trias thống thượng bậc Nori-rêti điệp Hòn Gai phân bố trên toàn diện tích khu mỏ gồm:
Phụ điệp dưới (T3n-r hg1)
Phân bố thành dải nhỏ hẹp, chạy dài theo phương Đông Tây, có chiều dầy khoảng 130m. Đất đá chủ yếu là cuội kết, cát kết, bột kết.
Phụ điệp giữa (T3n-r hg2)
- Phân bố thành dải chạy dài theo sườn của dãy Bảo Đài. Phụ điệp giữa có chiều dầy từ 700 1000m, bao gồm các loại đất đá cuội kết, sạn kết, cát
kết, sét kết và các vỉa than. Nằm trong địa tầng này có mặt các vỉa than từ 1 đến 11. Phụ điệp giữa được chia thành 3 tập.
- Tập thứ nhất: (T3n-r hg12): Đất đá chủ yếu là cát kết, bột kết mầu xám tro, có chứa từ 1 3 vỉa than chiều dầy mỏng, không ổn định. Không có giá trị công nghiệp.
- Tập thứ hai: (T3n-r hg22): Từ vách vỉa 3 đến vách vỉa 8. Đất đá chủ yếu là cát kết, bột kết, các lớp sạn kết thường mỏng và không duy trì. Tập hai chứa 8 vỉa than và phân vỉa, đây là đối tượng chính của công tác thăm dò và khai thác.
- Tập thứ ba (T3n-r hg32): Đất đá của tập này chủ yếu là cát kết và các đá hạt thô như sạn kết, cuội kết. Trong tập này có chứa từ 1 3 vỉa than mỏng, không có giá trị công nghiệp.
Phụ điệp Hòn Gai trên (T3n-r hg3)
Phân bố ở phần đỉnh của dãy Bảo Đài. Đất đá chủ yếu là cuội kết, sạn kết và xen kẽ là các lớp bột kết, cát kết mỏng.
Trầm tích đệ tứ (Q):
Tất cả diện tích mỏ đều được phủ bởi một lớp vỏ phong hoá gồm cuội, sỏi, sạn, cát, sét bở rời có màu vàng nâu hoặc xám nâu, chiều dày của lớp phủ đệ tứ này khoảng từ 120m
b. Kiến tạo
Khu Cánh Gà là một phần diện tích thuộc cánh nam của nếp lõm Bảo Đài, cắm đơn nghiêng về bắc với góc dốc thay đổi từ 150 500. Với sự tồn tại các đứt gãy, uốn nếp thể hiện khu mỏ có cấu trúc địa chất phức tạp và đã được các nhà địa chất trước đây xếp mỏ vào nhóm mỏ loại III.
Hệ thống nếp uốn:
Khu mỏ Vàng Danh có 5 nếp uốn chính, trên các nếp uốn chính có các nếp uốn nhỏ mang tính cục bộ. Càng xuống sâu góc dốc các cánh uốn nếp càng thoải dần.
Khu Cánh Gà có hai nếp uốn lớn, nếp lồi tây Cánh Gà và nếp lõm đông Cánh Gà nhưng do các hệ thống đứt gãy và các nếp uốn thứ cấp đã làm cho hai nếp uốn này trở nên phức tạp.
Nếp lồi Tây cánh gà:
Có phương trục bắc nam gần trùng với tuyến IX đầu trục phía bắc chúc xuống, góc dốc của hai cánh không ổn định, cánh phía tây dốc hơn cánh phía đông , độ dốc thay đổi từ 15o 45o. Trên hai cánh tồn tại nhiều nếp uốn nhỏ cục bộ, thậm chí có cả nếp uốn đảo, không duy trì, càng xuống sâu thì nếp uốn càng bị xoá nhoà .
Nếp lõm Đông cánh gà:
Có phương trục Đông Bắc - Tây Nam gần trùng với tuyến 10 và tuyến 66B. Hai cánh không cân xứng, cánh phía tây có độ dốc thay đổi từ 25 35o, cánh phía đông có độ dốc lớn hơn, thay đổi từ 35 600, nếp lõm này bị hai đứt gãy cắt qua hai cánh đó là đứt gãy F10 ở cánh tây và F40 ở cánh đông.
c. Mạng lưới đứt gẫy
Khu Cánh Gà bị phân cắt thành nhiều khối kiến tạo ngăn cách nhau bởi các đứt gãy. Các đứt gãy ở đây phát triển theo dạng toả tia: chụm lại ở phía nam và toả ra ở phía bắc như dạng cành cây. Dựa vào mức độ liên quan, khả năng ảnh hưởng và cường độ hoạt động có thể ghép thành ba hệ thống chính sau:
+ Hệ thống đứt gãy F12 (phía tây) gồm: F13, F12, F11, F11A.
+ Hệ thống đứt gãy F10 gồm: F10B, F10A, FN20, F40.
+ Hệ thống đứt gãy F8 (phía đông): F9, F8, F7, F6 (F7, F6.
Trong các hệ thống đứt gãy này với các đứt gãy chính đã nêu ở trên còn nhiều các đứt gãy nhỏ sinh kèm, có đứt gãy đã được phát hiện và khả năng còn nhiều đứt gãy chưa được phát hiện do cự ly dịch chuyển nhỏ.
Có chiều dầy không ổn định, thay đổi từ 1,27m đến 9,08m trung bình 3,42m Vỉa 6 thuộc loại vỉa có cấu tạo phức tạp, vỉa có từ 1 đến 06 lớp kẹp, phổ biến từ 1 đến 5 lớp.
Chiều dầy các lớp đá kẹp thay đổi từ 0,01 đến 1,03 mét.
Độ tro của vỉa trung bình: 19.37%
3.1.1.3. Chất lượng than.
Than khu Cánh Gà thuộc loại nhãn hiệu antraxit có mức độ biến chất cao, thuộc nhóm than có độ tro trung bình đến cao, hàm lượng lưu huỳnh thấp, nhiệt năng cao. Riêng đá kẹp trong các vỉa than độ tro cụ thể như sau :
Than bẩn có độ tro trung bình 42,3% dtb=1,89 Sét than có độ tro trung bình =52,8% dtb=2,02 Sét kết có độ tro trung bình = 65,6 % dtb = 2,11 Bột kết có độ tro trung bình = 80,81% dtb = 2,29
Bảng 3.1. Bảng thống kê số lượng các chỉ tiêu phân tích mẫu vỉa 6 Chỉ tiêu phân tích
Tên vỉa
Wpt Apt Vc Q d Dn S P
6 285 285 205 200 137 20 90 4
Bảng 3.2: Bảng xác định một số thông số của vỉa
Phân loại Tên
vỉa than
Chiều dày tổng quát của
vỉa ( m)
Chiều dày đá kẹp (m)
Tổng số lớp kẹp (số lớp)
Độ dốc
vỉa (độ)
Mức ổn định của vỉa
Cấu tạo vỉa 6 0,34 - 22,85
4,2
0 - 13,64 0,46
0 - 11 1,32
5 - 70 28
Không ổn
định Phức tạp
3.1.1.4. Đặc điểm địa chất công trình
Kết quả phân tích mẫu cơ lý cho thấy: Cát kết có độ bền cơ học cao hơn bột kết, sét kết. Các chỉ tiêu cơ lý của các loại đá như sau:
Đá cát kết: Cường độ kháng nén (n) trung bình 1150 KG/cm2. Lực kháng kéo trung bình (k) 180,3 KG/cm2. Góc nội ma sát trung bình 30015, lực dính kết C = 450,88 KG/cm2.
Đá bột kết: Cường độ kháng nén trung bình n = 613 KG/cm2. Lực kháng kéo trung bình k = 111 KG/cm2..Góc nội ma sát trung bình 26015.
Lực dính kết C = 188 KG/cm2.
Đá sét kết: Cường độ kháng nén trung bình n = 340 KG/cm2. Lực kháng kéo k = 55 KG/cm2. Góc nội ma sát trung bình 28025. Lực dính kết trung bình
Các vỉa than thường có loại vách ổn định trung bình thuận lợi cho khai thác, trừ vách trụ vỉa gần mặt địa hình hoặc trong đới huỷ hoại của đứt gẫy.
Bảng 3.3: Bảng tổng hợp đặc tính địa chất công trình vỉa 6
Cát kết Bột kết Sét kết
Tên
vỉa n n n
6 2.65 2.76 1256.57 2.68 2.75 684.44 2.64 2.72 347.22 3.1.1.5.Công tác nghiên cứu khí mỏ
Công tác nghiên cứu khí mỏ ở khu Cánh Gà nói chung và vỉa 6 nói riêng đã sử dụng hai phương pháp là phương pháp định tính và phương pháp định lượng. Bằng những số liệu cụ thể thu được có thể đánh giá đặc điểm khí mỏ khu Cánh Gà như sau:
+ Khu Cánh Gà các chất khí chủ yếu gồm: N2, Co2, O2, H2, CH4.
+ Độ chứa khí tự nhiên của H2 + CH4 tăng dần theo chiều sâu và từ Đông sang Tây, từ Nam lên Bắc theo hướng cắm của vỉa.
+ Hàm lượng khí CO2 thay đổi từ 0,44 55,27% trung bình 16,03% độ chứa khí tự nhiên từ 0,03 3,69cm3/gkc trung bình 0,59cm3/gkc.
+ Hàm lượng khí H2 + CH4 từ 0,76 66,29% trung bình 20,99% độ chứa khí tự nhiên từ 0,00 4,05 cm3/gkc trung bình 0,65 cm3/gkc. Với kết quả phân tích mẫu khí của khu mỏ xếp các vỉa than ở đây nằm trong đới khí phong hoá thuộc đới Nitơ - Mêtan và xếp vào loại mỏ có cấp khí I đến mức - 150 và cấp khí II mức -150 trở xuống.
Do điều kiện địa chất phức tạp là điều kiện thuận lợi cho việc tích tụ khí cục bộ làm cho CO2 tăng dần theo chiều sâu đó là điều trái với quy luật. Để đảm bảo cho khai thác, điều cần thiết là thông gió tốt thường xuyên kiểm tra nồng độ khí, tránh những bất trắc xảy ra.