Phân tích lựa chọn công nghệ chống giữ lò chợ ii 8a 2 tại công ty than vàng danh nhằm nâng cao hiệu quả khai thác

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

LÊ HÙNG THẮNG

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ CHỐNG GIỮ CHO
LỊ CHỢ II – 8A-2 TẠI CƠNG TY THAN VÀNG DANH
NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2015


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

LÊ HÙNG THẮNG

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ CHỐNG GIỮ CHO
LỊ CHỢ II – 8A-2 TẠI CƠNG TY THAN VÀNG DANH
NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC

Chuyên ngành: Khai thác Mỏ
Mã số:
60520603

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS Trần Văn Thanh

HÀ NỘI - 2015


1

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự
hướng dẫn của PGS.TS Trần Văn Thanh. Các số liệu, kết quả nêu trong
luận văn là trung thực chưa từng được ai công bố trong cơng trình nào khác.
Hà Nội, ngày

tháng 4 năm 2015

Tác giả luận văn

Lê Hùng Thắng


MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan

1

Mục lục

2

Danh mục các bảng biểu

5

Danh mục các hình vẽ

6

Mở đầu

7

CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ VÀ HIỆN TRẠNG

10

KHAI THÁC TẠI CÔNG THAN VÀNG DANH.
1.1. Đặc im iu kin a cht.

10

1.1.1 V trớ a lý.

10

1.1.2 Đặc điểm cấu tạo các vỉa than.

10

1.1.3. Cht lng than.

14

1.1.4. Tr lượng than.

15

1.1.5. Xếp hạng mỏ theo cấp khí.

15

1.1.6. Đặc điểm địa chất thủy văn và địa chất cơng trình.

17

1.1.7. Điều kiện địa chất lò chợ II-8a-2.

20

1.2. Hiện trạng khai thác tại mỏ Vàng Danh.

22

1.2.1. Công tác khai thông và chuẩn bị ruộng mỏ.

22

1.2.2. Cơng tác khai thác.

22

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CÁC CÔNG NGHỆ

CHỐNG GIỮ CHO ĐIỀU KIỆN VỈA DÀY DỐC THOẢI
ĐẾN NGHIÊNG CỦA MỘT SỐ MỎ VÙNG QUẢNG NINH
VÀ ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ CHỐNG GIỮ CHO LỊ CHỢ
II - 8A - 2.
2.1. Mỏ Vàng Danh.

30

2.1.1. Các lò chợ có điều kiện vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng.

30

30


3

MỤC LỤC
Trang
2.1.2. Cơng nghệ khai thác tại các lị chợ có điều kiện vỉa

30

dày, dốc thoải đến nghiêng.
2.2. Mỏ Nam Mẫu.

37

2.2.1. Các lị chợ có điều kiện vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng.

37

2.2.2. Cơng nghệ khai thác tại các lị chợ có điều kiện vỉa

37

dày, dốc thoải đến nghiêng.
2.3. Mỏ than Hà Lầm.

44

2.3.1. Các lị chợ có điều kiện vỉa dày, dốc thoải đến nghiêng.

44

2.3.2. Công nghệ khai thác tại các lị chợ có điều kiện vỉa
dày, dốc thoải đến nghiêng.

44

2.4. Nhận xét về loại hình chống giữ lị chợ.

50

2.5. Đề xuất cơng nghệ chống giữ cho lị chợ II- 8a- 2.

52

2.5.1. Đánh giá công nghệ giá thủy lực di đông XDY và giá

52

khung ZH-1600/16/24Z.
2.5.2. Đánh giá công nghệ giá xích ZH1800/16/24ZL.

53

2.5.3. Đề xuất cơng nghệ chống giữ cho lị chợ II - 8a - 2.

55

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM
CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VỚI CHỐNG GIỮ LÒ CHỢ
BẰNG GIÁ THỦY LỰC DI ĐỘNG LIÊN KẾT DẠNG XÍCH
TẠI LỊ CHỢ II - 8a - 2.
3.1. Chuẩn bị diện khai thác.

56

3.2. Thiết bị sử dụng cho lò chợ.

58

3.3. Tính tốn hộ chiếu chống giữ lị chợ II - 8a - 2.

61

3.3.1. Xác định áp lực mỏ tác dụng lên vì chống.

62

3.3.2. Tính tốn các thơng số cơ bản hộ chiếu chống giữ lò

64

chợ II - 8a -2.

56


MỤC LỤC
Trang
3.3.3. Tính tốn kiểm tra tiết diện đế cột chống.

64

3.3.4. Tính tốn bước sập đổ đá vách trực tiếp.

64

3.4. Hộ chiếu khoan nổ mìn gương và hạ trần.

69

3.4.1. Tính tốn hộ chiếu khoan nổ mìn.

69

3.4.2. Tính tốn chiều dày lớp than hạ trần tự sập đổ.

74

3.5. Tổ chức sản xuất lị chợ giá xích ZH1800/16/24ZL.

74

3.6. Tính tốn các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật.

78

3.7. Biện pháp an toàn trong quá trình khai thác.

83

Kết Luận

87

TÀI LIỆU THAM KHẢO

89


5

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng
Bảng 1.1

Tên bảng

Thống kê các chỉ tiêu chủ yếu chất lượng than.

Trang
14

Bảng 1.2 Trữ lượng tài nguyên trong ranh giới khai trường.

15

Bảng 1.3 Trữ lượng lò chợ II-8a-2.

22

Bảng 2.1 Đặc tính kỹ thuật của giá thủy lự di động XDY.

31

Bảng 2.2 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống khai thác cột

36

dài theo phương lò chợ chống giá thủy lực di động XDY
Bảng 2.3 Đặc tính kỹ thuật của giá khung ZH1600/16/24Z

37

Bảng 2.4 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống khai thác cột

43

dài theo phương lò chợ chống giữ bằng giá khung
ZH1600/16/24Z.
Bảng 2.5 Đặc tính kỹ thuật của giá chống thủy lực liên kết dạng

45

xích ZH1800/16/24ZL.
Bảng 2.6 Bảng so sánh những ưu, nhược điểm của các giá chống

50

lò chợ.
Bảng 2.7 Bảng so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

51

Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật của giá chống thủy lực liên kết dạng

58

xích ZH1800/16/24ZL.
Bảng 3.2 Đặc tính kỹ thuật của cột thuỷ lực đơn DW-25.

59

Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật của thùng chứa dung dịch XR200/16.

60

Bảng 3.4

60

Đặc tính kỹ thuật của trạm bơm dung dịch
BRW200/31,5.

Bảng 3.5

Bảng đặc tính kỹ thuật của máng cào SGBF -620/40T.

Bảng 3.6 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lò chợ II - 8a - 2 khi
chống lị chợ bằng giá thủy lực XDY và giá xích
ZH1800/16/24ZL.

61
82


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5

Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4

Tên hình
Trang
Sơ đồ chuẩn bị các đường lị vỉa 8a.
25
Hệ thống khai thác cột dài theo phương lò chợ
26
chống giữ lò chợ bằng cột thủy lực đơn.
Hệ thống khai thác ngang nghiêng chống giữ lò chợ bằng giá
27
thủy lực di động (XDY).
Hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng.
28
Hệ thống khai thác lò chợ chống giữ bằng giá thủy lực di
29
động (XDY).
Hình ảnh giá thủy lực di động XDY
32
Sơ đồ công nghệ khai thác và hộ chiếu chống giữ lò chợ bằng
33
giá thủy lực di động XDY.
Biểu đồ bố trí cơng việc và nhân lực lị chợ giá thủy lực di
35

động XDY.
Hình ảnh giá thủy lực di động liên kết bằng khung
39
ZH1600/16/24Z.
Sơ đồ công nghệ khai thác và hộ chiếu chống giữ lò chợ bằng
41
giá khung di động ZH1600/16/24Z.
Biểu đồ bố trí cơng việc và nhân lực lị chợ giá khung di động
42
ZH1600/16/24Z.
Sơ đồ công nghệ khai thác và hộ chiếu chống giữ lò chợ giá
48
thủy lực di động liên kết dạng xích ZH1800/16/24ZL.
Biểu đồ bố trí cơng việc và nhân lực lò chợ giá thủy lực di
49
động liên kết dạng xích ZH1800/16/24ZL.
Sơ đồ chuẩn bị lị chợ II-8a-2.
57
Hình giá thủy lực di động liên kết dạng xích.
59
Sơ đồ cơng nghệ khai thác lị chợ giá thủy lực liên kết dạng
67
xích ZH1800/16/24ZL.
Hộ chiếu chống giữ lị chợ giá thủy lực liên kết dạng xích
68
ZH1800/16/24ZL.

Hình 3.5

Hộ chiếu khoan nổ mìn khấu gương lị chợ .

71

Hình 3.6

Hộ chiếu khoan nổ mìn thu hồi than nóc.

73

Hình 3.7

Biểu đồ bố trí cơng việc và nhân lực lò chợ giá thủy lực di

77

động liên kết dạng xích ZH1800/16/24ZL.


7

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh chủ yếu áp dụng cơng
nghệ khai thác bằng phương pháp khoan nổ mìn thủ công, chống giữ bằng cột
thủy lực đơn, giá thủy lực di động, giá thủy lực di động. Các công nghệ chống
giữ này tuy đã cải thiện hơn so với công nghệ chống gỗ hoặc cột chống ma sát
nhưng vẫn tiềm ẩn nguy cơ mất an tồn ở lị chợ, chưa cải thiện được điều
kiện làm việc của công nhân, chưa tập trung hóa được sản xuất.
Theo Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đã được Thủ tướng
Chính phủ phê duyệt tại quyết định số 60/QĐ- TTg ngày 09 tháng 01 năm

2012 đến năm 2020 đạt 60 ÷ 65 triệu tấn/năm. Cùng với việc tăng sản lượng
khai thác, vấn đề nâng cao an toàn lao động, hiệu quả sản xuất. Cơng nghệ
khai thác khoan nổ mìn sử dụng giá thủy lực tiên tiến như giá khung
ZH1600/16/24L, giá xích ZH1800/16/24ZL đang áp dụng tại một số mỏ than
trong vùng Quảng đã đạt được kết quả nhất định, có thể mở ra phương hướng
mới để khai thác các vỉa than dày trung bình, độ dốc thoải đến nghiêng
(<45o). Tuy nhiên hiện nay mỏ Vàng Danh cũng chưa đưa loại hình chống giữ
lò chợ bằng giá thủy lực tiên tiến vào áp dụng mà vẫn sử dụng chủ yếu chống
giữ bằng cột thủy lực đơn và giá thủy lực di động XDY. Chống giữ lò chợ
bằng giá thủy lực XDY và cột thủy lực đơn cũng có một số những ưu điểm
nhưng cũng cịn nhiều hạn chế như độ an tồn khơng cao, sản lượng khai thác
thấp, năng xuất lao động thấp.
Chính vì vậy việc Nghiên cơng nghệ khai thác khoan nổ mìn sử dụng
giàn chống phù hợp tiên tiến để tăng mức độ an toàn lao động, tăng năng suất
lao động là hết sức cần thiết và cấp bách.
Do vậy đề tài: “Phân tích lựa chọn cơng nghệ chống giữ cho lị chợ
II-8a-2 tại cơng ty than Vàng Danh nhằm nâng cao hiệu quả khai thác” mang


tính cần thiết, đáp ứng yêu cầu về mặt an tồn lao động, cải thiện điều kiện
làm việc, góp phần gia tăng sản lượng của ngành than trong giai đoạn hiện
nay và tương lai.
2. Mục đích nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu của đề tài.
- Phân tích lựa chọn cơng nghệ chống giữ cho lị chợ II-8a-2 tại cơng ty
than Vàng Danh nhằm nâng cao hiệu quả khai thác.
- Đưa ra cơng nghệ chống giữ hợp lý tại lị chợ II - 8a - 2 và thiết kế đưa
vào áp dụng tại các lị chợ có điều kiện tương tự của Công ty than Vàng Danh.
- Phạm vi nghiên cứu là lò chợ II-8a -2 thuộc vỉa 8a thuộc Cơng ty than
Vàng Danh.
3. Nội dung nghiên cứu.

- Phân tích đặc điểm địa chất vỉa than và hiện trạng khai thác tại công
ty than Vàng Danh.
- Nghiên cứu và phân tích đánh giá các cơng nghệ chống giữ cho điều
kiện vỉa dày dốc thoải đến nghiêng của một số mỏ cùng Quảng Ninh.
- Thiết kế và áp dụng thử nghiệm cơng nghệ khai thác chống giữ lị chợ
bằng giá thủy lực di động liên kết dạng xích ZH1800/16/24ZL cho lị chợ vỉa II8a-2 Công ty than Vàng Danh.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
- Phương pháp thống kê phân tích.
- Phương pháp thực nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài
- Ý nghĩa khoa học: Xác định phạm vi áp dụng công nghệ khai thác
chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực di động liên kết dạng
ZH1800/16/24ZL tại Cơng ty than Vàng Danh.

xích


9

- Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng kết
quả nghiên cứu của luận văn là tài liệu tham khảo và áp dụng cho các mỏ than
khai thác hầm lò vùng Quảng Ninh trong thời gian tới.
6. Cơ sở tài liệu
- Tài liệu địa chất các vỉa than của Công ty than Vàng Danh.
- Tài liệu hiện trạng khai thác Công ty than Vàng Danh.
- Thiết kế kỹ thuật thi cơng tại lị chợ khai thác bằng khoan nổ mìn
chống giữ bằng giá thủy lực di động liên kết dạng xích ZH1800/16/24ZL tại
Cơng ty than Khe Chàm, Hà Lầm.
- Tài liệu tham khảo tại Công ty cổ phần Tư vấn đầu tư mỏ và Công

nghiệp - Vinacomin.
- Tài liệu tham khảo tại Viện khoa học công nghệ Mỏ - Vinacomin.
7. Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm: Phần mở đầu, 03 chương, kết luận; có 16 bảng biểu và
20 hình vẽ. Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của
PGS.TS Trần Văn Thanh.
Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Mỏ
- Địa Chất, Phòng Đại học và sau Đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác Hầm
lị, Cơng ty than Vàng Danh - Vinacomin, Cơng ty cổ phần Tư vấn đầu tư mỏ
và Công nghiệp - Vinacomin, Viện khoa học công nghệ Mỏ - Vinacomin. Đã
giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và
hồn thành luận văn. Đặc biệt là sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của PGS.TS
Trần Văn Thanh và các thầy giáo trong Bộ mơn Khai thác Hầm lị, trường
Đại học Mỏ - Địa Chất. Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các nhà
khoa học, các bạn đồng nghiệp và người thân đã tạo điều kiện, động viên giúp
đỡ tơi hồn thành luận văn này.


CHƯƠNG 1
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ VÀ HIỆN TRẠNG KHAI THÁC TẠI
CÔNG THAN VÀNG DANH
1.1. Đặc điểm điều kiện địa chất.
1.1.1. Vị trí địa lý.
Khu mỏ than Vàng Danh nằm ở trung tâm thuộc cánh Nam của dải than
Bảo Đài thuộc phường Vàng Danh-Thị xã ng Bí-Tỉnh Quảng Ninh.
Ranh giới bảo vệ tài nguyên trữ lượng mỏ cho Công ty than Vàng Danh
- TKV được phân theo quyết định giao thầu quản lý số 1862/QĐ-HĐQT ngày
8/8/2008 của Tập đồn Cơng nghiệp than - Khoáng sản Việt Nam.
1.1.2. Đặc điểm cấu tạo các vỉa than.
Khu mỏ Vàng Danh có từ 6 vỉa than đến 12 vỉa có giá trị cơng nghiệp

và khơng có giá trị cơng nghiệp, vỉa than được phân bố trong các tập1, tập 2,
và tập 3 của phụ hệ tầng Hòn Gai giữa. Tập 1 và tập 3 có các vỉa than mỏng
khơng ổn định, phần nhiều ở dạng thấu kính khơng duy trì, khơng đạt chiều
dày cơng nghiệp. Tập 2 chứa 6 vỉa than có chiều dày tương đối ổn định hầu
hết đạt chiều dày công nghiệp. Đặc tính các vỉa than có giá trị cơng nghiệp từ
vỉa 4 đến vỉa 8a như sau:
- Vỉa 4 (V4)
Là vỉa than có giá trị cơng nghiệp nằm thấp nhất, cách vỉa 3 khoảng 42
m, qua tài liệu thu thập ở 34 cơng trình trên mặt và 176 LK cho thấy:
Vỉa 4 có chiều dày khơng ổn định, biến đổi từ 0,0m (LK.863-T.IIC) đến
7,14m (LK.4-T.III). Chiều dày trung bình 3,63m. Thuộc loại vỉa có chiều dày
trung bình. Về mức độ biến đổi xếp vào loại vỉa tương đối ổn định. Vỉa 4
thuộc loại vỉa có cấu tạo rất phức tạp gồm từ 2 ÷ 14 lớp than và từ 1 ÷ 13 lớp


11

kẹp, phổ biến từ 2 ÷ 8 lớp kẹp. về mức độ biến đổi xếp vào loại tương đối ổn
định với hệ số biến thiên Vm=57,62%.
Than vỉa 4 chủ yếu là than cứng ánh kim, ít hơn là than cám ánh mờ.
Độ tro biến động trong khoảng từ 4,38 ÷ 38,89% trung bình 20,35%. Độ tro
biến đổi thuộc loại tương đối đồng đều.
Vách trụ của vỉa 4 hầu hết là sét kết, ít hơn là bột kết, ít trường hợp là cát
kết. Nhìn chung vách vỉa 4 tương đối ổn định, dễ phá hoả khi khai thác hầm lò.
- Vỉa 5 (V5)
Vỉa có chiều dày khơng ổn định, biến đổi từ 0,82m (LK.483-TIIIC) đến
10,82m (LK.417-T.66). Chiều dày trung bình 5,59m. Thuộc loại vỉa có chiều dày
trung bình đến dày. Về chiều dày biến đổi xếp vào loại vỉa tương đối ổn định.
Trong vỉa có chứa từ 1÷ 20 lớp kẹp, phổ biến từ 2 ÷ 16 lớp kẹp. Hầu
hết các lớp kẹp là sét kết, chiều dày thay đổi từ: 0,1 ÷ 3,0m. Về chiều dày

biến đổi xếp vào loại vỉa tương đối ổn định với hệ số biến đổi Vm=74,22%.
Chùm phân vỉa vách thường từ 2m ÷ 3,5m có đặc điểm là than cứng,
ánh kim phân lớp dày. Độ tro biến động trong khoảng 4,66% ÷ 36,95%. Các
lớp than giữa và trụ thường phân lớp mỏng đến trung bình, nhiều chỗ phân
phiến mỏng.
Vách của vỉa 5 chủ yếu là bột kết, ít hơn là sét kết đá rất rắn chắc khó
phá hoả. Đá trụ chủ yếu là sét kết ít hơn là bột kết khá ổn định.
- Vỉa 6 (V6)
Vỉa có chiều dày khơng ổn định, biến đổi từ 0,59m (LK.33-TIIIB) đến
12,02m (LK.470-T.I). Chiều dày trung bình 3,47 ÷ 3,06m. Về hình thái biến
đổi xếp vào loại vỉa tương đối ổn định. Trong vỉa có chứa từ 1 ÷ 11 lớp kẹp.
Hầu hết các lớp kẹp là sét kết chiều dày thay đổi từ: 0,01 ÷ 1,54m. Về hình


thái biến đổi xếp vào loại vỉa tương đối ổn định với hệ số biến đổi
Vm=50,24%.
Chủ yếu là than cứng ánh kim phân lớp dày và trung bình, một số nơi là
than cám và than cứng vụn.
Độ tro thay đổi từ 4,47 ÷ 36,76% trung bình 17,08%. Độ biến đổi về
độ tro tương đối đồng đều. Dọc theo đầu lộ vỉa trên tồn khu mỏ than đều bị
phong hố xuống sâu từ 5÷10m. Những nơi địa hình cao mức độ phong hố
cịn sâu hơn từ: 25 ÷ 30m. Vách trụ của vỉa 6 hầu hết là sét kết khá ổn định,
có chứa hố đá thực vật bảo tồn tốt.
- Vỉa 7 (V7)
Vỉa có chiều dày khơng ổn định, biến đổi từ 0,96m (LK.707 - TIB) đến
20,08m (LK.480 - T.IIC). Chiều dày trung bình 6,53m. Thuộc loại vỉa dày, Về
hình thái biến đổi xếp vào loại vỉa tương đối ổn định. Về hình thái biến đổi
xếp vào loại vỉa tương đối ổn định với hệ số biến thiên Vm = 72,59%.
Vỉa có từ 1 ÷ 20 lớp than, chiều dày các lớp khơng ổn định. Trong vỉa
có chứa từ: 1 ÷ 17 lớp đá kẹp, chiều dày đá kẹp từ 0,01m ÷ 2,17m. Số lượng

lớp đá kẹp trong vỉa cũng có quy luật giảm dần từ Tây sang Đông. Thành
phần đá kẹp chủ yếu là sét kết.
Vỉa có chiều dày và mức độ phức tạp, từ vách đến trụ chất lượng các
lớp than trong vỉa tương đối đồng đều. Thường là than cứng ánh kim phân lớp
từ mỏng, trung bình đến dày. Độ tro thay đổi từ 5,33 ÷ 26,78% trung bình
13,21%. Độ tro biến hố thuộc loại khơng đồng đều.
Phần lộ vỉa khá phổ biến hiện tượng phong hoá trung bình từ: 5÷10m
theo đường hướng dốc của vỉa. Cá biệt có nơi than phong hố xuống sâu
20÷30m. Đá vách trụ chủ yếu là cát kết, ít hơn là bột kết, một số điểm là cát
kết, thuộc loại vỉa có đá vách, trụ rắn chắc.


13

- Vỉa 8 (V.8)
Đặc điểm chiều dày: Vỉa 8 là vỉa có chiều dày trung bình biến đổi từ:
0,82m (LK.486 - TIVB) đến 13,82m (LK.869 - T.IA). Chiều dày trung bình
3,30 ÷ 3,50m. Thuộc loại vỉa trung bình đến dày. Về biến đổi chiều dày xếp
vào loại vỉa tương đối ổn định. Về biến đổi chiều dày xếp vào loại vỉa tương
đối ổn định với hệ số biến thiên Vm = 67,62%.
Về diện tích phân bố theo mức độ ổn định chiều dày cho thấy diện tích
vỉa có chiều dày khơng ổn định khoảng 60%, diện tích có chiều dày rất khơng
ổn định khoảng 30%, cịn lại là diện tích vỉa có chiều dày tương đối ổn định.
Vỉa có cấu tạo phức tạp trung bình có từ: 1 ÷ 14 lớp than. Trong vỉa có
chứa từ 1 ÷ 9 lớp kẹp, trung bình từ 1 ÷ 7 lớp kẹp. Đá kẹp chủ yếu là sét kết,
chiều dày các lớp đá kẹp thay đổi từ 0,03m ÷ 2,3m.
Vỉa 8 than thuộc loại than AnTraxit ánh kim, ánh mờ tồn tại dưới dạng
than cứng và than cám. Độ tro thay đổi từ 3,49% ÷30,85%, trung bình
13,58%. Độ tro biến hố thuộc loại không đồng đều. Đặc điểm vách, trụ của
vỉa 8 chủ yếu là bột kết, ít hơn là sét kết và cát kết. Đá thuộc loại rắn chắc.

- Vỉa 8a (V.8a)
Đặc điểm về chiều dày: Thuộc vỉa có chiều dày trung bình thay đổi từ:
0,35m (LK.433-TIC) đến 8.06m (LK.457-T.66A). Chiều dày trung bình 3,75 ÷
5,85m. Từ tuyến I đến tuyến IIE (thuộc khu I, khu II) chiều dầy không ổn
định, biến đổi đột biến. Từ tuyến IIIA đến đứt gẫy F.8 (thuộc khu III) chiều
dày tương đối ổn định.
Đặc điểm cấu tạo: Thuộc loại vỉa có cấu tạo phức tạp, vỉa có từ 1÷ 7
lớp đá kẹp chiều dày thay đổi từ 0,01 ÷ 0,93m cá biệt có chỗ đá kẹp dày
2,72m (KL.717) chủ yếu là sét kết.


Chất lượng than: Dọc lộ vỉa 8a than đều bị phong hố, theo hướng cắm
của vỉa thường từ: 10 ÷ 20m, có chỗ tới 50m. Than vỉa 8a chủ yếu là than
cứng, ánh kim, cấu tạo phân lớp mỏng đến dày. Thứ yếu là than cám và than
cứng vụn. Độ tro thay đổi từ 5,94 ÷30,39% trung bình 14,90%. Độ tro biến
hố thuộc loại khơng đồng đều.
1.1.3. Chất lượng than.
Sơ lược đặc tính kỹ thuật cơ bản của khống sàng than Vàng Danh, tính
chung cho các vỉa, như sau:
- Độ ẩm phân tích (Wpt) thay đổi từ 0,95 ÷11,84%, trung bình 4,62%,
thuộc loại than có độ ẩm thấp.
- Chất bốc của than (Vch) thay đổi 0,46 ÷27,91%, trung bình 4,41%.
- Nhiệt lượng cháy (Qch) thay đổi từ 3775÷ 8767 kcal/kg, trung bình
6768 kcal/kg.
- Nhiệt lượng khu Qk thay đổi từ 3283÷9145, trung bình 7510 Kcal/kg.
- Tỷ trọng than (d) thay đổi từ 1,07 ÷ 2,11g/cm3, trung bình 1,6g/cm3.
- Lưu huỳnh (Sk) thay đổi từ 0,02 ÷ 3,24%, trung bình 1,11%.
- Độ tro trung bình cân (Aktbc) thay đổi từ 1,75 ÷ < 40,0% trung bình
15,66%.
Bảng 1.1: Thống kê các chỉ tiêu chủ yếu chất lượng than

Tên
vỉa

8a

d

Qch

dktbc

(g/cm )

(Kcal/kg)

(g/cm3)

2,9-7,57

1,43-1,96

6543-8503

4,84(249)

1,6(191)

6864(191)

Aktbc(%)

Wpttb

2,84-40,0
14,63(249)

3

Vchtb

Sk

1,27-1,72

4.35-11.29

0,35-1,95

1,46(88)

7.52(72)

0,77(99)


15

1.1.4. Trữ lượng than.
- Các chỉ tiêu tính trữ lượng áp dụng theo quy định của UB kế hoạch
Nhà nước số: 167/UB-CN ngày 16/7/1977 cụ thể: Chiều dầy tối thiểu tính trữ

lượng đối với khai thác hầm lị là: m ≥ 0,80 mét, độ tro tối đa: AK ≤ 40%.
- Trữ lượng, tài ngun than được tính tốn và phân cấp theo quyết
định số: 06/2006/QĐ-BTNMT ngày 07/6/2006 về việc Ban hành Quy định về
phân cấp trữ lượng và tài nguyên khống sản rắn.
- Trữ lượng của vỉa được tính trên bản đồ trụ vỉa và tính theo phương
pháp sêcăng.
- Trữ lượng, tài nguyên than địa chất khu Vàng Danh theo báo cáo
thăm dò khu mỏ Vàng Danh thuộc phường Vàng Danh, thành phố ng Bí,
tỉnh Quảng Ninh tính đến 30-11-2009 có 6 vỉa than V4, V5, V6, V7, V8, V8A
tính từ mức +10) ÷ -700 có tổng trữ lượng là: 288 396,04 nghìn tấn.

Bảng 1.2: Trữ lượng tài nguyên trong ranh giới khai trường (Đơn vị: 103 tấn)
Tầng

Tổng TL

Cấp (122+222)

Cấp 333

Cấp 334A

+105 ÷ +0

39 648,04

37 780,72

1 648,66

218,66

+0 ÷ -175

73 068,15

52 560,79

16 479,23

4 028,12

-175÷ -350

64 444,50

11 944,69

31 091,11

21 408,70

-350) + -700

111 235,35

493,98

14 350,22

96 391,15

Tổng cộng

288 396,04

102 780,19

63 569,23

122 046,62

1.1.5. Xếp hạng mỏ theo cấp khí.
Qua kết quả tính tốn các mẫu khí định lượng (chỉ tính các mẫu đại
diện và tương đối đại diện cho những độ chứa khí tự nhiên khí Mê tan cao
nhất chỉ bằng 1,03 cm3/GKC (LK.BS4). Trị số trung bình của các vỉa cao nhất
0,15 cm3/GKC (V5). Hỗn hợp khí cháy nổ (H2 + CH4) độ chứa khí trung bình


của các vỉa cao nhất 0,3cm3/GKC (V7). Độ chứa khí tự nhiên của khí Mê tan
trung bình cho tồn mỏ trung bình 0,11 cm3/GKC. Hỗn hợp khí cháy nổ độ
chứa khí tự nhiên trung bình 0,3cm3/GKC. Để tính độ thốt khí Mêtan tương
đối của các vỉa than từ kết quả tính độ chứa khí tự nhiên được tính theo
"Hướng dẫn phương pháp thu thập và thành lập tài liệu nghiên cứu khí mỏ
trong cơng tác tìm kiếm thăm dị và khai thác mỏ, Quyết định số 762/QĐĐCTĐ ngày 20 /6/2003 của Tổng cơng ty Than Việt Nam.
Độ thốt khí Mêtan tương đối trung bình là 0,356 m3/tấn ngày đêm .
Qua kết quả trên ta thấy khu mỏ Vàng Danh vào cấp mỏ loại I (Độ giãn
khí < 5 cm3/GKC). Kết quả xếp hạng này phù hợp với QĐ số 1059/QĐ-BCT
ngày 2-3-2010: Mỏ có khí nổ loại I.
Khu mỏ Vàng Danh cũng như các khu mỏ khác trong trầm tích chứa than

vùng mỏ Quảng Ninh có mặt các chất khí N2, CO2, H2, O2, CH4; chúng biến đổi
rất phức tạp, phân bố khơng đồng đều, có hiện tượng tích tụ khí cục bộ.
Xuống sâu hàm lượng khí CH4 và H2 + CH4 có xu hướng tăng dần, khí
N2 giảm dần.
Khu mỏ chủ yếu tồn tại đới khí phong hố, độ chứa khí tự nhiên của
các vỉa than chủ yếu <5cm3/GKC (cụ thể là < 1cm3/GKC) do đó xếp mỏ vào
mỏ loại I theo cấp khí nổ.
Hàm lượng khí nói chung và độ chứa khí nói riêng thay đổi tuỳ thuộc
và điều kiện khai thác, do đó sau khi bắn mìn cần thơng gió tốt để loại trừ khí
độc, khí cháy nổ thốt ra từ các túi khí.
Cơng tác đo khí, thơng gió và cấp cứu mỏ cần được quan tâm đầu tư và
thường xuyên kiểm tra chặt chẽ trong quá trình khai thác nhằm hạn chế thiệt
hại do nổ khí Mê tan gây ra.


17

1.1.6. Đặc điểm địa chất thủy văn và địa chất cơng trình.
1.1.6.1. Đặc điểm Địa chất thuỷ văn
a. Đặc điểm nước mặt:
Nước mặt trong khu mỏ tập trung chủ yếu ở các suối chính như suối G,
suối H, suối F ở phía Tây. Phần trung tâm khu mỏ có suối C và suối A, suối
B, phần phía Đơng khu mỏ có suối ng Thượng. Các con suối đều bắt
nguồn từ dãy núi cao Bảo Đài, có hướng chảy gần Bắc - Nam, cắt vng góc
với đường phương của đất đá và vỉa than. Lòng các con suối thường rộng từ 3
đến 10m, nằm trên địa hình dốc, lưu lượng nước suối phụ thuộc vào nước
mưa. Sau trận mưa rào to từ 30 phút đến 1 giờ lượng nước tăng rất nhanh,
hình thành dịng lũ chảy xiết, ngừng mưa từ 1 đến 3 giờ lưu lượng và vận tốc
dòng nước giảm dần.
Do nham thạch cắm tương đối dốc, mặt khác các con suối cắt gần vng

góc với đường phương của đất đá nên các đường lò khai thác nằm dưới lòng suối
trong đới ảnh hưởng sẽ bị nước suối thấm qua đới sập lở chảy vào lị.
Kết quả phân tích thành phần hoá học nước ở các suối trong khu mỏ
cho thấy: Nước thường không màu, không mùi, không vị, tổng độ khống hố
(M) từ 0,0193÷ 0,4353g/l, trung bình 0,0787g/l. Độ PH từ 4,3 ÷ 8,3 trung
bình 6,7 thuộc loại nước nhạt trung tính. Tổng độ cứng biến đổi từ 0,15 ÷
14,58 độ đức thuộc loại nước rất mềm đến mềm. Loại hình hố học của nước
chủ yếu là Bicacbonát Clorua, Clorua Bicácbơnát Natri Canxi hoặc Sun phát
Natri, có khả năng ăn mịn cácbơnát (bê tơng).
Kết quả phân tích gần đây nhất ở khu mỏ Đồng Rì ở phía Bắc giáp ranh
với khu mỏ Vàng Danh, ở khu vực đang khai thác cho thấy thành phần hố
học của nước đã có sự biến đổi rất nhiều. Độ PH của nước từ 3,6 ÷ 6,2, nước
thuộc loại axit, loại hình hố học của nước chủ yếu là Sunphát - Clorua Natri.


Nguyên nhân dẫn đến thành phần hoá học của nước biến đổi là do quá trình
khai thác nước từ các lò khai thác chảy trực tiếp ra các nhánh suối. Bản thân
nước trong các lò khai thác chảy qua các lớp đá và vỉa than có chứa các
khống vật Sunfua (Fe2S), những khống vật này bị ơxy hố làm tăng hàm
lượng ion H+ và ion S04-- trong nước dẫn đến nước có tính axít và khả năng ăn
mịn axít của nước tăng theo.
b. Đặc điểm nước dưới đất:
* Nước trong trầm tích Đệ tứ (Q)
Trầm tích Đệ Tứ bao phủ hầu hết diện tích khu mỏ, thành phần đất đá
gồm đất đá thải, cát, cuội, sỏi lẫn sét, màu vàng nhạt đến nâu sẫm, nguồn gốc
Eluvi, Đềluvi. Chiều dày biến đổi, ở khu vực phía bắc địa hình cao lớp phủ có
chiều dày mỏng, ở các thung lũng suối dày đến 5m. Nước dưới đất được chứa
trong các lỗ hổng của đất đá, do đặc điểm thành phần có chứa nhiều sét và
chiều dày nhỏ nên khả năng chứa nước và thấm nước kém. Theo kết quả khảo
sát tầng này nước xuất lộ không nhiều, về mùa mưa các điểm lộ có lưu lượng

từ 0,02 ÷ 0,21l/s, mùa khơ các điểm lộ khơng cịn nước chảy. Nguồn cung
cấp nước cho tầng này chủ yếu là nước mưa thấm xuống. Nước có tổng độ
khống hố (M) <1g/l, độ PH từ 6 ÷ 7,5, nước nhạt. Loại hình hố học của
nước chủ yếu là Bicácbonát Clorua- Natri.
* Tầng chứa nước khe nứt trong phụ hệ tầng Hòn Gai trên
T3(n-r)hg3
Các lớp đá của phụ hệ tầng Hịn Gai trên lộ ra ở phía Bắc khu mỏ, tạo
thành dải dài chạy từ Đông sang Tây, bao gồm các đá cuội kết, cát kết, sạn kết
xen kẽ cát kết, bột kết và sét kết. Các lớp cuội, sạn và cát kết thường có màu
xám sáng, mức độ nứt nẻ tương đối mạnh, các kẽ nứt hở dạng tách có khả
năng thấm nước tốt. Chiều dày các lớp này thay đổi từ vài mét đến hàng chục


19

mét. Xen kẽ với các lớp cuội kết và sạn kết, cát kết là các lớp bột và sét kết
phân lớp vừa đến mỏng, kẽ nứt dạng kín nên khả năng chứa và thấm nước rất
kém, có thể coi đây là các lớp cách nước tương đối.
Nguồn cung cấp cho tầng chứa nước chủ yếu là nước mưa thấm xuống
thông qua các đầu lộ của các lớp đá cuội, sạn và cát kết. Nước được thoát theo
các đứt gãy và các con suối cắt qua địa tầng và cung cấp cho các tầng chứa
nước nằm dưới.
* Tầng chứa nước khe nứt trong phụ hệ tầng Hịn Gai giữa
T3(n-r)hg2
Các trầm tích của phụ hệ tầng Hòn Gai giữa lộ ra thành dải dài theo
phương Đông Tây bao gồm các lớp sạn kết, cát kết, bột kết và sét kết nằm
đơn nghiêng cắm bắc và xen kẹp với các vỉa than. Các lớp sạn kết,cát kết
thường nằm xa vách trụ các vỉa than, cấu tạo phân lớp dày, độ hạt từ vừa đến
lớn. Chiều dày các lớp biến đổi từ vài mét đến hàng chục mét và tương đối
duy trì theo cả đường phương và hướng dốc, kẽ nứt tách phát triển, nước dưới

đất được tồn tại chủ yếu trong các lớp này. Các lớp bột kết và sét kết cấu tạo
đặc xít, kẽ nứt kín và thường nằm sát vách trụ các vỉa than và được coi là
những lớp cách nước.
Do đặc điểm các lớp chứa nước nằm xen kẽ với các lớp cách nước và
có thế nằm đơn nghiêng nên nước trong tầng này nước có áp. Trong q trình
khoan thăm dò đã gặp nước phun lên khỏi miệng lỗ khoan đến 13,55m như lỗ
khoan 420 và 3,4m ở lỗ khoan 51. Chiều sâu mực nước trung bình của địa
tầng 35,83m.
* Nước trong các đới ảnh hưởng của đứt gãy kiến tạo
Kết quả nghiên cứu địa chất cho thấy trước đây hoạt động kiến tạo
trong khu mỏ xảy ra tương đối mạnh mẽ, đã phát hiện được một số đứt gãy


như F13, F40, F12, F8...Biên độ dịch chuyển của các đứt gãy từ 20 ÷ 100m, đới
phá hủy rộng 30 ÷ 80m. Nham thạch trong đới bị cà nát vỡ vụn, nên mức độ
chứa nước, thấm của các đới phá hủy kiến tạo lớn hơn so với nơi đất đá ổn
định. Điều đó chứng tỏ rằng trong các đới phá hủy kiến tạo có chứa một
lượng nước đáng kể, do vậy cần có biện pháp đề phịng đảm bảo an tồn cho
người và thiết bị khi các cơng trình khai thác đào qua.
1.1.6.2. Đặc điểm tính chất địa chất cơng trình.
Trong khu vực thăm dị đã xác định có 9 vỉa than nằm xen kẽ với các
lớp đá, các vỉa than thường có chiều dày khơng ổn định , chỉ có vỉa 3, 4, 5, 6,
7, 8 ,8a đạt giá trị công nghiệp từng đoạn. Đá ở vách trụ các vỉa than thường
là sét than, sét kết, bột kết và các lớp cát kết. Chiều dày các lớp đá ở vách trụ
các vỉa than biến đổi từ 0,5m ÷ 5m, thường mỏng hơn so với các lớp đá ở
khoảng giữa địa tầng các vỉa than. Nhìn chung các lớp đá ở vách trụ các vỉa
than cũng giống như các lớp đá trong địa tầng, mức độ gắn kết rắn chắc, song
về cường độ kháng nén và kháng kéo thường nhỏ hơn so với toàn địa tầng.
1.1.7. Điều kiện địa chất lò chợ II - 8a - 2.
Lò chợ II - 8a - 2 nằm trong vỉa 8a thuộc khu II của vỉa điều kiện địa

chất của lò chợ được thể hiện như sau:
* Mức độ biến đổi chiều dày vỉa than theo cơng thức:
Km =

δm
mtb

.100% ;

Trong đó:
- δm - Độ lệch tiêu chuẩn.
n

δm =

∑
1

(mi − mtb ) 2
n −1

; (m)

- mi - Chiều dày vỉa than tại gương lò hoặc lỗ khoan gặp vỉa; m


21

- mtb - Chiều dày trung bình của vỉa; m
Chỉ tiêu để đánh giá như sau:

- Km < 15% - Vỉa ổn định chiều dày.
- Km = 15% ÷ 35% : Vỉa tương đối ổn định.
- Km > 35% : Vỉa khơng ổn định.
Mức độ biến đổi chiều dày lị chợ là 33% vỉa ổn định về chiều dày.
Chiều dày vỉa từ 2,98 ÷ 7,88 m, chiều dày trung bình 5,5m.
* Mức độ biến đổi góc dốc sử dụng cơng thức sau:
n

∑ (α

− α cp )

2

i

1

Vα =

n −1

α cp

.100%

;

Trong đó:
- Vα - Hệ số biến đổi góc dốc (%).

- αi - Góc dốc vỉa tại điểm đo (độ).
- αcp - Trị số trung bình của góc dốc vỉa (độ).
- n - Số điểm đo.
Căn cứ giá trị của hệ số biến đổi góc dốc các vỉa than được phân loại
như sau:
- Vα < 15% : ổn định.
- Vα = 15% ÷ 35% : Tương đối ổn định.
- Vα > 35% : Khơng ổn định.
Mức độ biến đổi góc dốc là 27% vỉa tương đối ổn định về góc dốc.
Góc dốc lị chợ trung bình 250.
* Trữ lượng tài ngun:
- Trữ lượng tài nguyên vỉa 8a tầng từ + 105 ÷ +0 là 2 996 370 tấn với
cấp trữ lượng tài nguyên vỉa 8a là:


Cấp 122+222 (C1) : 1 801 370 tấn
Cấp 333 (C2)

: 976 340 tấn

Cấp 334A (P)

: 218 660 tấn.

- Trữ lượng tài nguyên của lò chợ II-8a-2 được thể hiện trong bảng 1.3:
Bảng 1.3: Trữ lượng lò chợ II- 8a- 2
Lò chợ

Trữ lượng huy động,
(Tấn)

Trữ lượng công nghiệp,
(Tấn)

II - 8a - 2

642 000

468 000

Qua khảo sát điều kiện địa chất lò chợ II- 8a - 2 cho thấy, chiều dày
trung bình vỉa 5,5, góc dốc trung bình vỉa 250, trữ lượng cơng nghiệp lị chợ
là 468 000 tấn, đất đá vách trụ vỉa ổn định. Với điều kiện địa chất trên lị chợ
II- 8a - 2 có chiều dày vỉa tương đối dày, góc dốc vỉa thoải, vỉa than ổn định,
đất đá vách trụ ổn định.
1.2. Hiện trạng khai thác tại mỏ Vàng Danh.
1.2.1. Công tác khai thông và chuẩn bị ruộng mỏ.
Khai trường mỏ được khai thông bằng cặp giếng nghiêng chính đào từ
mức +110 ÷ -10 với độ dốc 160, chiều dài 435 m và giếng nghiêng phụ đào từ
mức +136 ÷ +0 với độ dốc 230, chiều dài 348m.
Trên cơ sở cấu trúc vỉa than các đứt gãy kiến tạo, trữ lượng của các
khối, phù hợp với hướng vận tải than qua giếng lên mặt bằng, chia khai
trường thành 4 khu khai thác có giới hạn như sau:
- Khu I: Từ đứt gãy F.2 đến đứt gãy F3;
- Khu II: Từ đứt gãy F3 đến tuyến III;
- Khu III: Từ tuyến III đến tuyến IIIa (IVa) tuỳ từng vỉa;
- Khu IV : Từ tuyến IIIa (IVa) đến đứt gãy F8.


23

- Mức thơng gió tầng + 105 ÷ +0: Các lò xuyên vỉa mức +105 khu I,
khu II, khu III, khu IV để khai thơng và thơng gió và chuyển vận liệu thiết bị
cho tầng khai thác.
- Mức vận tải tầng + 105 ÷ +0: Các lị xun vỉa mức +0 khu I, khu II,
khu III, khu IV để khai thông và vận tải cho tầng khai thác.
- Chuẩn bị lò chợ: Tầng khai thác được chia thành các phân tầng khai
thác với chiều cao phân tầng trung bình 50m đứng, chiều dài lị chợ trung
bình 120m, chiều dài theo phương của các lị chợ trung bình 400 ÷ 800m.
Chuẩn bị lò chợ được chuẩn bị theo hướng cột dài theo phương, các lị dọc
vỉa thơng gió, dọc vỉa vận tại được đào đến biên giới khu và tiến hành khép
lò chợ.
Sơ đồ chuẩn bị các đường lò vỉa 8a thể hiện trong hình vẽ 1.1.
1.2.2. Cơng tác khai thác.
Hiện nay mỏ Vàng Danh đang khai thác sử dụng các loại hình cơng
nghệ khai thác trong những điều kiện vỉa khác nhau cụ thể như sau:
- Hệ thống khai thác cột dài theo phương chống lò chợ bằng cột thuỷ
lực đơn áp dụng cho các vỉa có chiều dày trung bình 2,2 m, góc dốc đến 35°,
lị chợ khấu than bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp
phá hoả toàn phần. Hệ thống khai thác được thể hiện trong hình vẽ 1.2.
- Hệ thống khai thác chia lớp ngang nghiêng chống lò chợ bằng giá
thủy lực di động, khấu than bằng khoan nổ mìn, áp dụng cho các vỉa có góc
dốc trên 45°, chiều dày vỉa lớn hơn 5m, điều khiển đá vách bằng phương pháp
phá hoả toàn phần. Khi vỉa dày trên 10m, hệ thống bố trí thêm một lị bên vách.
Hệ thống khai thác được thể hiện trong hình vẽ 1.3.
- Hệ thống khai thác lò dọc vỉa phân tầng khấu than bằng khoan nổ mìn
áp dụng cho các vỉa có chiều dày trung bình từ 2÷ 5m, góc dốc trên 45°, điều