Nghiên cứu đề xuất giải pháp điều khiển đá vách hợp lý cho điều kiện đá vách khó sập đổ thuộc vỉa 15 khu iii công ty than quang hanh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - A CHT
-----------------o0o------------------

V VN HI

NGHIÊN CứU Đề XUấT GIảI PHáP ĐIềU KHIểN Đá VáCH
HợP Lý CHO ĐIềU KIệN Đá VáCH KHó SậP Đổ THUộC
VỉA 15 KHU III-CÔNG TY THAN QUANG HANH

LUậN V¡N TH¹C SÜ Kü THUËT

HÀ Néi- 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - A CHT
-----------------o0o------------------

V VN HI

NGHIÊN CứU Đề XUấT GIảI PHáP ĐIềU KHIểN Đá VáCH
HợP Lý CHO ĐIềU KIệN Đá VáCH KHó SậP Đổ THUộC
VỉA 15 KHU III - CÔNG TY THAN QUANG HANH

Ngành: Khai thác mỏ
MÃ số: 60520603

LUN VN THC S KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS TRẦN VĂN THANH

Hµ néi- 2013


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực, do chính tác giả thực hiện và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn

Vũ Văn Hội


-4MụC LụC

Lời cam đoan.................................................................................................... 3
Các ký hiệu, các chữ viết tắt ........................................................................... 6
Danh mục các bảng ......................................................................................... 7
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ......................................................................... 8
Mở đầu ............................................................................................................ 10
Chương 1: Phân tích, đánh giá điều kiện địachất mỏ và tính chất đá vách
vỉa 15 khu III - Công ty than Quang Hanh ................................................. 13
1.1. Đặc điểm điều kiện địa chất mỏ ....................................................... 13
1.2. Phân tích, đánh giá điều kiện địa chất mỏ và tính chất đá vỉa 15 khu
III - Công ty than Quang Hanh........................................................................ 16
1.3. Đánh giá hiện trạng công nghệ khai thác tại vỉa 15 - Công ty than
Quang Hanh..................................................................................................... 26
1.4. Kết luận ............................................................................................ 32
Chương 2: Các giải pháp điều khiển vách khó sập đổ khi khai thác các

vỉa than dày trung bình, dốc lớn trên thế giới và vùng Quảng Ninh ....... 34
2.1. Các giải pháp điều khiển vách khó sập đổ khi khai thác các vỉa than
dày trung bình, dốc lớn trên thế giới ............................................................... 34
2.2. Một số kinh nghiệm điều khiển đá vách khó sập đổ tại các mỏ hầm
lò vùng than Quảng Ninh ................................................................................ 45
2.3. Nhận xét ........................................................................................... 52
Chương 3: Nghiên cứu đề xuất giải pháp điều khiển vách hợp lý cho điều
kiện đá vách khó sập đổ thuộc vỉa 15 khu III-Công ty than Quang Hanh
......................................................................................................................... 54
3.1. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sập đổ và lựa chọn
công nghệ điều khiển đá vách lò chợ .............................................................. 54


-53.2. Nghiên cứu đề xuất giải pháp điều khiển vách hợp lý cho điều kiện
vách khó sập đổ thuộc vỉa 15 khu III - C«ng ty than Quang Hanh ................. 64
3.3. Nhận xét ........................................................................................... 69
Chương 4: Thiết kế giải pháp điều khiển vách đề xuất cho điều kiện lò
chợ mức -50  -7 vØa 15 khu III-C«ng ty than Quang Hanh ..................... 70
4.1. Lùa chän khu vùc thiÕt kÕ ................................................................ 70
4.2. Khai thông, chuẩn bị khai trường khu vực thiết kế .......................... 70
4.3. Tính toán các thông số kỹ thuật của lò chợ thiết kế ......................... 71
4.3. Nhận xét: .......................................................................................... 87
Kết luận và kiến nghị .................................................................................... 88
Danh mục các công trình đà công bố của tác giả ....................................... 90
Tài liệu tham kh¶o ........................................................................................ 91


-6CáC Ký HIệU, CáC CHữ VIếT TắT
Số TT

Ký hiệu (Chữ viết tắt)

1

KHCN

2

Vinacomin

3

Nxb

ý nghĩa (chữ viết đầy đủ)
Khoa học công nghệ
Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản
Việt Nam
Nhà xuất bản


-7DANH MụC CáC BảNG
Tên bảng

Nội dung

Trang

Bảng 1.1

Tính chất cơ lý của các loại nham thạch trong địa tầng khu mỏ

15

Bảng 1.2

Phân loại đá vách theo tính ổn định và sập đổ

19

Bảng 1.3

Tổng hợp chiều dày, góc dốc vỉa qua các công trình

20

Bảng 1.4

Thống kê đặc điểm cấu tạo đá vách qua các công trình

21

Bảng 1.5

Thống kê đặc điểm cấu tạo đá trụ qua các công trình

21

Bảng 1.6

Tổng hợp điều kiện địa chất khu vực đánh giá

22

Bảng 1.7

Tính toán khẩu độ sập đổ của đá vách vỉa 15 khu III- Công ty
than Quang Hanh

24

Bảng 1.8

Đặc điểm tải trọng đá vách vỉa 15- Công ty than Quang Hanh

25

Bảng 1.9

Tổng hợp một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được trong quá
trình áp dụng công nghệ tại Công ty than Quang Hanh

28

Bảng1.10

Một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của công nghệ đào lò lấy
than tại vỉa 15 khu III- Quang Hanh

31

Bảng 2.1

Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đạt được trong quá trình áp
dụng công nghệ

48

Bảng 2.2

Một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản đạt được tại vỉa 15 Bắc
Bàng Danh

50

Bảng 4.1

Biểu đồ tổ chức chu kỳ khấu gương lò chợ

80

Bảng 4.2

Biểu đồ tổ chức thu hồi than tại dải lưu than

80

Bảng 4.3

Bảng tổ chức chu kỳ s¶n xuÊt thu håi xong mét d¶i than l­u

81

B¶ng 4.4. Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của lò chợ

87


-8DANH MụC CáC HìNH Vẽ, Đồ THị
TT

Nội dung

Trang

Hình 1.1

Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu than
bằng khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực di
động

27

Hình 1.2

Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng, khấu than
bằng khoan nổ mìn, chống giữ bằng giá thủy lực di động

29

Hình 2.1

Sử dụng khoan nổ mìn phía trước gương làm giảm tính chất
bền vững của đá vách

35

Hình 2.2

Sơ đồ hệ thống khai thác cột dài theo phương và điều kiển
vách bằng các dải trụ bảo vệ

37

Hình 2.3

Sơ đồ công nghệ khai thác buồng lưu than, điều khiển đá vách
bằng trụ than bảo vệ và các dải than lưu

38

Hình 2.4

Sơ đồ công nghệ khai thác khấu than bằng máy cưa trong các dải
theo độ dốc

39

Hình 2.5

Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng sử dụng lỗ
khoan đường kính lớn, nổ mìn trong các lỗ khoan dài

41

Hình 2.6

Sơ đồ công nghệ khai thác phá nổ phân tầng xiên chéo

42

Hình 2.7

Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng khai thác
bằng sức nước

44

Hình 2.8

Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, khấu bằng
khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng dải than lưu

45

Hình 2.9

Sơ đồ khu vực khai thác lò chợ 2b vỉa 5 khu Cánh Gà

47

Hình 2.10

Sơ đồ công nghệ khai thác buồng - lò chợ áp dụng cho vỉa 15
khu Bắc Bàng Danh mỏ Cao Thắng

49

Hình 2.11

Sơ đồ công nghệ khai thác buồng lò chợ điều khiển đá vách
bằng các dải trụ than áp dụng tại vỉa 46 mỏ than Hồng Thái

52

Hình 3.1

Mmối liên hệ giữa khẩu độ sập đổ ban đầu của vách phụ
thuộc và góc dốc vỉa.

59

Hình 3.2

Đặc điểm chuyển dịch của đá sập đổ phụ thuộc vào tỷ lệ của
chiều dày các lớp đá với chiều dày vỉa than

59

Hình 3.3

Sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, điều khiển đá
vách bằng các dải than l­u

66


-9-

Hình 3.4

Sơ đồ công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng kết hợp lỗ
khoan đường kính lớn, nổ mìn lỗ khoan dài, điều khiển đá vách
bằng các trụ than bảo vệ

68

Hình 4.1

Sơ đồ khai thông, chuẩn bị khu vực áp dụng giải pháp điều
khiển đá vách bằng dải than lưu

71

Hình 4.2

Sơ đồ tính toán áp lực mỏ lò chợ

73

- 10 Mở ĐầU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Vỉa 15 khu III - Khoáng sàng Đông Ngà Hai - Công ty than Quang Hanh có
chiều dày vỉa thay đổi tõ 1,2  2,1m, trung b×nh 1,6 m; gãc dèc vỉa thay đổi từ 40
550, trung bình 480, thuộc loại vỉa mỏng đến trung bình, dốc nghiêng. Kết quả phân
tích, đánh giá phân loại vỉa 15 khu III cho thấy, đá vách trực tiếp của các lò chợ có
đặc điểm cấu tạo không theo tính chất nhịp điển hình đặc trưng của vùng than
Quảng Ninh với lớp đá vách trực tiếp là bột kết tương đối bền vững. Đá vách cơ bản
là lớp cát kết hạt mịn đến thô đôi chỗ là sạn kết, cuội kết tạo thành tập đá bền vững
có chiều dày từ 5,3 22m trung bình 12,8m, thuộc loại sập đổ trung bình đến khó
sập đổ, tải trọng trung bình đến nặng và thuộc loại vách khó điều khiển...với điều
kiện đá vách vỉa như trên đà gây không ít khó khăn, trở ngại trong việc lựa chọn
công nghệ khai thác và điều khiển vách tại các lò chợ thuộc vỉa 15 khu III này.
Tại các nước có nền công nghiệp khai thác than phát triển trên thế giới, vấn
đề điều khiển đá vách trong khai thác đà được nghiên cứu và áp dụng với nhiều
giải pháp khác nhau phù hợp với từng điều kiện địa chất, kỹ thuật của mỏ như điều
khiển đá vách với phá hỏa toàn phần với điều kiện đá vách dễ sập đổ đến sập đổ
trung bình hoặc áp dụng các giải pháp điều khiển đá vách bền vững khó sập đổ
bằng phá hỏa cưỡng bức hoặc điều khiển đá vách bằng các trụ than bảo vệ, các trụ
nhân tạo hoặc điều khiển đá vách bằng chèn lò, các dải than lưu tạm thời, v.v...Các
giải pháp được áp dụng phù hợp đà góp phần nâng cao hiệu quả khai thác, mức độ
an toàn và giảm đáng kể tổn thất than, đặc biệt ở các vỉa than có đá vách bền vững
khó sập đổ.
Kinh nghiệm thực tế sản xuất tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh cho thấy,
đặc điểm cấu tạo và tính chất đá vách các vỉa than vùng Quảng Ninh nói chung và
Công ty than Quang Hanh nói riêng rất phức tạp. Do đó, để lựa chọn được sơ đồ
công nghệ khai thác phù hợp, góp phần hiệu nâng cao hiệu quả trong khai thác và
điều khiển an toàn đá vách khó sập đổ tại vỉa 15 khu III - Công ty than Quang
Hanh, việc lựa chọn và thực hiện đề tài: Nghiên cứu đề xuất giải pháp điều

khiển đá vách hợp lý cho điều kiện đá vách khó sập đổ thuộc vỉa 15 khu III Công ty than Quang Hanh là rất cần thiết.


- 11 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Lựa chọn được giải pháp điều khiển đá vách khó sập đổ phù hợp nhằm khai
thác an toàn và hiệu quả trữ lượng than thuộc các lò chợ vỉa 15 khu III - Công ty
than Quang Hanh.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Đối tượng nghiên cứu là vỉa 15 khu III - Khoáng sàng Đông Ngà Hai - Công
ty than Quang Hanh.
- Phạm vi nghiên cứu là trữ lượng các lò chợ mức -50 -7 và møc -100  -50
thuéc vØa 15 khu III - Kho¸ng sàng Đông Ngà Hai - Công ty than Quang Hanh.
4. Nội dung nghiên cứu của đề tài
- Phân tích, đánh giá điều kiện địa chất mỏ và tính chất đá vách vỉa 15 khu III
- Công ty than Quang Hanh;
- Tổng quan các giải pháp kỹ thuật, công nghệ điều khiển vách khó sập đổ
khi khai thác các vỉa than dày trung bình, dốc lớn trên thế giới và vùng Quảng Ninh;
- Nghiên cứu đề xuất giải pháp điều khiển đá vách hợp lý cho điều kiện đá
vách khó sập ®ỉ thc vØa 15 khu III - C«ng ty than Quang Hanh;
- Thiết kế giải pháp điều khiển vách đề xuất cho lò chợ mức -50 -7 vỉa 15
khu III - Công ty than Quang Hanh.
5. Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết;
- Phương pháp thống kê phân tích;
- Phương pháp thực nghiệm.
6. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- ý nghĩa khoa học: Lựa chọn được giải pháp điều khiển đá vách phù hợp
cho điều kiện vách khó sập đổ thuộc vỉa 15 khu III- C«ng ty than Quang Hanh.

- 12 - ý nghĩa thực tiễn: Kết quả đạt được của là tài liệu cơ sở để Công ty than
Quang Hanh nói riêng và các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh nói chung áp dụng giải
pháp công nghệ đề xuất cho các khu vực có điều kiện địa chất phù hợp nhằm nâng
cao hiệu quả sản xuất mỏ và khai thác tối đa tài nguyên than quý giá không tái tạo.
7 . Cơ sở tài liệu và cấu trúc luận văn
Luận văn được xây dựng trên cơ sở các tài liệu chuyên ngành, các công trình
nghiên cứu khoa học øng dơng ë trong vµ ngoµi n­íc (tµi liƯu cđa Nga, Trung
Quốc), các tài liệu tham khảo tại thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất, Viện
KHCN Mỏ - Vinacomin và tài liệu thu thập tại Công ty than Quang Hanh-TKV.
Luận văn gồm: Phần mở đầu, 04 chương và phần kết luận và kiến nghị được
trình bày trong 98 trang A4 với 17 bảng biểu và 19 hình vẽ. Luận văn được hoàn
thành dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Trần Văn Thanh.
Qua đây tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với Ban Giám hiệu trường Đại
học Mỏ - Địa Chất, Phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác hầm
lò, các cán bộ kỹ thuật Công ty than Quang Hanh, Ban lÃnh đạo Viện KHCN Mỏ,
Phòng Công nghệ khai thác Hầm lò đà tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học
tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn. Đặc biệt là sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của
PGS.TS. Trần Văn Thanh và các thầy giáo trong Bộ môn khai thác hầm lò, trường
Đại học Mỏ - Địa Chất. Đồng thời tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với các
nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp và người thân đà tạo điều kiện, động viên, giúp
đỡ tôi hoàn thành luận văn ny.


- 13 CHươNG 1: Phân tích, đánh giá điều kiện địachất mỏ
và tính chất đá vách vỉa 15 khu III Công ty than Quang hanh
1.1. Đặc điểm điều kiện địa chÊt má
1.1.1. Kh¸i qu¸t chung
VØa 15 khu III - Kho¸ng sàng Đông Ngà Hai- Công ty than Quang Hanh
được giới hạn bởi tọa độ địa lý: X = 27900 28100; Y = 419600 419900. Địa
hình khu vực là vùng đồi núi thấp, phần phía Nam, Tây Nam có cốt cao từ +75

+100, phần phía Bắc, Tây Bắc cã cèt cao tõ +50  +75.
Khu vùc mang tÝnh chất khí hậu vùng rừng núi ven biển và được chia lµm hai
mïa râ rƯt: Mïa m­a kÐo dµi tõ tháng 5 đến tháng 10, thời tiết trong mùa ẩm ướt,
mùa khô kéo dài từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ trung bình
hàng năm từ 28  300C, cao nhÊt 370C, l¹nh nhÊt 5  80C.
Khu vực có mạng lưới giao thông tương đối thuận lợi, phía Bắc có đường bộ
nối liền với quốc lộ 18A, 18B; phía Đông Nam có đường tàu tuynen nối liền với hệ
thống đường sắt chạy từ Km6 Cẩm Phả đi Cửa Ông. Về đường thuỷ có sông Diễn
Vọng chảy từ khu mỏ ra vịnh Quốc Bê (Hồng Gai).
1.1.2. Đặc điểm điều kiện địa chất mỏ

1.1.2.1. Lịch sử thăm dò và khai thác
- Khoáng sàng Đông Ngà Hai được tiến hành tìm kiếm thăm dò tỷ mỷ trữ
lượng than từ năm 1962 1976. Tiếp tục từ năm 1998 đến nay đà tiến hành công tác
thăm dò bổ sung phục vụ khai thác tại khu vực. Năm 2003, Xí nghiệp Địa chất Trắc địa Mỏ thuộc Công ty Địa chất và Khai thác Khoáng sản (nay là Công ty Địa
chất Mỏ) đà hoàn thành báo cáo địa chất kết quả thăm dò tỉ mỉ khu mỏ than Đông
Ngà Hai.
- Giai đoạn trước năm 1995, khu vực được khai thác với nhiều hình thức và
quy mô khác nhau nhưng đều không có quy hoạch cụ thể. Hiện nay, Tập đoàn Công
nghiệp Than - Khoáng sản đà giao cho các đơn vị gåm C«ng ty Than Quang Hanh,


- 14 Công ty Than Hạ Long và Tổng Công ty Đông Bắc quản lý và khai thác tại khu NgÃ
Hai.
1.1.2.2. Đặc điểm địa tầng
Địa tầng khu vực có tuổi T3n-r, phía Bắc có quan hệ bất chỉnh hợp kiến tạo
nên địa tầng có tuổi Đêvôn. Phần sâu của khu mỏ phủ bất chỉnh hợp lên địa tầng
Bắc Sơn tuổi C-P và trên cùng là trầm tích Đệ tứ. Địa tầng khu vực có tới 35 vỉa
than, các vỉa than có cấu tạo từ phức tạp đến rất phức tạp, chiều dày thay đổi từ
mỏng đến dày trung bình và dày. Vỉa 15 thuộc tập thứ hai của Phụ Điệp giữa.

1.1.2.3. Đặc điểm kiến tạo
Vỉa 15 khu III có đặc ®iĨm kiÕn t¹o rÊt phøc t¹p, trong giíi h¹n khai trường
tồn tại các đứt gÃy:
- Đứt gÃy F.1: là đứt gÃy thuận, cắm Nam, góc dốc mặt trượt từ 55 600.
Chiều rộng đới phá hủy từ 25 30m, cự ly dịch chuyển hai cánh theo mặt trượt từ
270 300m.
- Đứt gÃy F3A: là đứt gÃy nghịch, hướng cắm Đông - Đông Bắc. Góc dốc mặt
trượt từ 60 750. Chiều rộng đới phá hủy từ 5 10 m, cự ly dịch chuyển hai cánh
theo mặt trượt từ 70 100 m.
- Đứt gÃy F3: là đứt gÃy nghịch, hướng cắm Đông - Đông Bắc, góc dốc mặt
trượt từ 70 750, chiều rộng đới phá hủy tõ 5  10 m, cù ly dÞch chun hai cánh
theo mặt trượt từ 40 70 m.
1.1.2.4. Đặc điểm địa chất thuỷ văn, địa chất công trình
- Đặc điểm địa chất thuỷ văn: Trong giới hạn khu vực lò chợ phần địa hình
nguyên thủy chỉ tồn tại ở phía Bắc khai trường và có xu hướng thấp dần theo hướng
Bắc nên nước mưa dễ dàng thoát xuống các khe suối xung quanh.
Nước dưới đất trong khu vực được chia thành hai tầng chứa nước là tầng chứa
nước trong trầm tích đệ tứ và tầng chứa nước trong trầm tích chứa than. Tầng chứa
nước trong trầm tích đệ tứ có trữ lượng ít không ảnh hưởng đến công tác khai thác.
Tầng chứa nước trong trầm tích chứa than chủ yếu nằm trong khe nứt của đá, các loại


- 15 đá có khả năng chứa nước gồm cuội kết, sạn kết và cát kết. Nguồn cung cấp cho nước
dưới đất là nước mưa. Thành phần hoá học của nước ngầm là Bicacbonatclorua.
- Đặc điểm địa chất công trình: Nham thạch trong trầm tích chứa than bao
gồm các loại đá sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết và than nằm xen kẽ nhau theo đặc
điểm trầm tích nhịp. Các chỉ tiêu cơ lý của nham thạch thể hiện trong bảng 1.1.
Bảng 1.1: Tính chất cơ lý của các loại nham thạch trong địa tầng khu mỏ
Nham thạch
TT

Tên chỉ tiêu

Đơn vị
Sạn kết

Cát kết

Bột kết

Sét
kết

1 L Lực kháng nén

KG/cm2

1286

858

620

199

2

Lực kháng kéo

KG/cm2

182

109

69

33

3

Góc nội ma sát

Độ

33

30

29

26

4

Dung trọng

g/cm3

2,59

2,64

2,66

2,42

5

Tỷ trọng

g/cm3

2,68

2,72

2,75

2,66

Sạn kết: Phân bố rải rác trong địa tầng thường cách xa vỉa than, đá có màu
xám sáng, thành phần chủ yếu là thạch anh, chiều dày không ổn định. Sạn kết là loại
nham thạch bền vững nhất trong khu mỏ
Cát kết: Phân bố rộng khắp trong khu mỏ, đá có màu xám tro đến xám sáng,
thành phần chủ yếu là silic, độ hạt từ mịn đến thô. Cùng với sạn kết cát kết cũng là
loại nham thạch bền vững.
Bột kết: Phân bố rộng khắp trong khu mỏ, đá có màu xám đen, thành phần là
cát sét hạt nhỏ, thường hay gặp ở vách và trơ trùc tiÕp cđa vØa than.
SÐt kÕt: Ph©n bè trong diện nhỏ hẹp, nham thạch có màu xám đen, cấu tạo phân

lớp mỏng đôi chỗ vi lớp, chiều dày không ổn định thay đổi từ một vài phân đến 3,4 m.
1.1.2.5. Đặc điểm vỉa than
Vỉa 15 phân bố ở các diện không lớn dọc trung tâm khu mỏ, diện tích khoảng
2,5km2, nằm dưới và cách vỉa 16 từ 32.0m 42.0m, trung bình 37.0m. Chiều dày


- 16 toàn vỉa thay đổi từ 0,41m (LK2321) 6,97m (LK2330), trung bình 1,77m. Chiều
dày riêng than thay đổi từ 0, 41 đến 6,31m (LK2330), trung bình 1,74m. Vỉa có cấu
tạo đơn giản, thường chứa 1 lớp đá kẹp, chiều dày đá kẹp thay đổi từ 0,00m 0,66m
(LK2330), trung bình 0,03m. Độ dốc vỉa thay đổi từ 5o  55o, trung b×nh 30o.
VØa 15 khu III cã diƯn phân bố hẹp và thuộc phần cách nâng của đứt gÃy F.3.
Theo phương, vỉa phân bố từ phay F.3 đến phay F.14, theo h­íng dèc vØa ph©n bè tõ
møc +10 trở xuống. Chiều dày vỉa thay đổi từ 1,2 2,1m, trung bình 1,6 m; góc dốc
vỉa thay đổi từ 40 550, trung bình 480, thuộc loại vỉa mỏng đến trung bình, dốc
nghiêng.
1.2. Phân tích, đánh giá điều kiện địa chất mỏ và tính chất đá
vỉa 15 khu III - Công ty than Quang Hanh
1.2.1. Cơ sở đánh giá:
Việc đánh giá điều kiện địa chất mỏ và tính chất đá vách vỉa 15 khu III được
thực hiện dựa trên cơ sở các tài liệu gồm:
- Báo cáo địa chất kết quả thăm dò tỉ mỉ khu mỏ than Đông Ngà Hai Cẩm
Phả - Quảng Ninh do Xí nghiệp Địa chất - Trắc địa Cẩm Phả thuộc Công ty Địa chất
Mỏ lập năm 2003;
- Báo cáo tổng hợp tài liệu và tính lại trữ lượng khoáng sàng than Ngà Hai Cẩm Phả - Quảng Ninh do Công ty Cổ phần Tin học Công nghệ Môi trường IT&E
lập năm 2007.
- Tài liệu cập nhật thành lò của các đường lò trong khu vùc vØa 15 Khu III do
C«ng ty than Quang Hanh cung cấp.
1.2.2. Phương pháp đánh giá:
Phương pháp đánh giá được lựa chọn l phương pháp tổng hợp trữ lượng than
và đặc điểm các yếu tố điều kiện địa chất - kỹ thuật mỏ. Các thông số đánh giá bao

gồm:


- 17 - Chiều dày vỉa, chiều dày riêng than bao gồm: mmin, mmax và mtb.
n

mtb =

m

i

1

n

.

Các giá trị chiều dày mi đánh giá lấy theo giá trị vỉa tại các lỗ khoan và các
công trình đào lò bổ sung.
- Hệ số biến động chiều dày
n
n 1

Vm =

(m

i

mtb ) 2

1

.100%

m tb

- Gãc dèc vØa : min, max vµ tb
n


tb =

i

1

n

i là góc dốc vỉa tại điểm i.
Các giá trị i được xác định thông qua các công trình thăm dò và qua các
đường đồng đẳng trụ của vỉa trên bình đồ tính trữ lượng.
n
n 1

- Hệ số biến ®éng gãc dèc V =

 (

i

  tb ) 2

1

 tb

.100%

- Trữ lượng tính cho từng khu vực bao gồm trữ lượng địa chất và trữ lượng có
thể khai thác được.
- Đặc điểm điều kiện đá vách khu vực: Việc đánh giá đánh giá đá vách vỉa 15
khu III- Công ty than Quang Hanh được thực hiện theo phương pháp đánh giá phân
loại của Viện VNIMI. Theo phương pháp phân loại này, đá vách được đánh giá theo
4 tính chất đặc trưng là cơ bản của là: Tính ổn định, tính chất sập đổ, tính tải trọng
và tính điều khiển. Các tính chất đánh giá phân loại được trình bày tại bảng 1.2.
- Tính ổn định của đá vách: Là khả năng tồn tại của các lớp đá vách nằm ở
phía dưới cùng của phần vách trực tiếp, không bị sập đổ xuống khoảng không gian


- 18 chưa được chống giữ của lò chợ. Tính ổn định được đặc trưng bởi diện tích lộ trần và
khoảng thời gian tồn tại của nó sau khi khấu than. Theo tính ổn định, đá vách được
phân ra 4 loại: vách rất không ổn định, vách không ổn định, vách ổn định trung
bình, vách ổn định.
- Tính sập đổ của đá vách: Biểu thị khả năng sập đổ của vách. Tính sập đổ
được đặc trưng bởi bước sập đổ và kích thước khối đổ của lớp đá vách sau vùng khai
thác. Theo tính sập đổ được chia ra các loại vách: rất dễ sập đổ, dễ sập đổ, sập đổ
trung bình, khó sập đổ, rất khó sập đổ. Đánh giá tính sập đổ của đá vách dựa trên cơ
sở xem xét đặc điểm sập đổ vách, dựa vào độ bền, sự phân lớp và nứt nẻ của đá và

một số yếu tố khác.
- Tính chất tải trọng của đá vách: Là tải trọng của đá vách tác động lên cột
chống, được quy ước với chiều dày của đá vách bằng 10 lần chiều dày khấu của vỉa
than. Tính chất tải trọng của đá vách phụ thuộc vào sự phân bố, sắp xếp và tính chất
của các lớp nham thạch vách (trong khoảng chiều cao đó) và chiều dày khấu. Đánh
giá tính chất tải trọng của đá vách dựa vào tỷ số chiều dày của lớp đá vách trực tiếp
thuộc loại dễ sập đổ đến sập đổ trung bình (h) và chiều cao khai thác vỉa than (m).
Có 3 loại vách theo tính chất tải trọng:
+ Vách nhẹ: h/m (6 7). Vách sập đổ ngay sau khi dịch chuyển vì chống,
chiều dài vách treo không lớn hơn 2,0 m, không hình thành chu kỳ hạ vách.
+ Vách trung b×nh: (3  4 )  h/m < (6  7). Vách sập đổ với chiều dài bị treo
2 6 m và vách hạ có chu kỳ.
+ Vách nặng: h/m < (3 4). Chu kỳ hạ vách của các lớp phía trên gây ra hiện
tượng tải trọng động.
- Tính điều khiển của đá vách: Tính điều khiển của đá vách phụ thuộc vào
rất nhiều yếu tố, nhưng chủ yếu phụ thuộc vào tính ổn định và tính chất tải trọng của
đá vách. Theo tính điều khiển của đá vách được chia ra 3 loại:
+ Vách dễ điều khiển: Vách được cấu tạo bởi các tập lớp dễ sập đổ, với chiều
dày lớn không chịu ảnh hưởng của sự hạ vách cơ bản, phía dưới vách không có các
lớp kém ổn định.


- 19 + Vách điều khiển trung bình: Vách được cấu tạo bởi các tập lớp có độ ổn
định trung bình. Vách không chịu ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng không lớn của sự hạ
vách cơ bản.
+ Vách khó điều khiển: gồm các loại vách không ổn định, rất dễ sập đổ hoặc
vách nặng, khó sập đổ.
Bảng 1.2. Phân loại đá vách theo tính ổn định và sập đổ
Thành phần và tính chất
cơ lý

TT
Loại đá

Cường
độ
kháng
nén

Chiều
dày
phân
lớp

Theo tính ổn định
Dạng
vách

1

Cuội sạn kết,
cát kết hạt
mịn đến thô
và bột kết
phân lớp dày

60 80
MPa

>
0,5m

ổn
định

2

Cát kết hạt
mịn đến vừa,
bột kết phân
lớp
mỏng
đến
dày
trung bình

30 60
MPa

0,2
0,5 m

ổn
định
trung
bình

3

Sét kết phân
lớp

mỏng,
bột kết phân
lớp mỏng

20 40
MPa

< 0,3
m

Không
ổn
định

4

Sét than phân
lớp
mỏng,
mềm, dễ vỡ
vụn, sét kết
phân
lớp
mỏng, mềm
bở

< 0,2
m

Rất

không
ổn
định

1020
MPa

Điều kiện kỹ
thuật mỏ
Trần lộ với diện
tích lớn hơn 15
m2 hoặc suốt
chiều dài gương
khấu, ổn định
trong thời gian
lớn hơn 2 giờ
Trần lộ với diện
tích khoảng 10
đến 15 m2, ổn
định trong thời
gian từ 30 phút
đến 2 giờ
Trần lộ với diện
tích khoảng 5
đến 10 m2, ổn
định trong thời
gian dưới 30
phút
Vách sập đổ
ngay sau khi

khấu gương với
diện tích trần lộ
nhỏ hơn 5 m2

Theo tính sập đổ
Dạng
vách

Điều kiện kỹ
thuật mỏ

Rất
khó
sập đổ
và khó
sập đổ

Bước sập đổ của
đá vách
Lsđ > 12 m
và Lsđ = 6 12
m

Sập đổ
trung
bình

Bước sập đổ của
đá vách
và Lsđ = 2 6 m

Dễ sập
đổ

Bước sập đổ của
đá vách
và Lsđ = 1 2 m

Rất dễ
sập đổ

Bước sập đổ của
đá vách
và Lsđ < 1 m

1.2.3. Phạm vi đánh giá:
Phạm vi đánh giá điều kiện điều kiện địa chất mỏ và tính chất đá vách vỉa 15
Quang Hanh là phần trữ lượng các lò chợ của vỉa 15 khu III-Khoáng sàng Đông NgÃ
Hai do Công ty than Quang Hanh quản lý và khai thác bao gồm: Mức -7 -100, từ
đứt gÃy F3A đến ranh giới phía Đông cđa má (§øt g·y F3).


- 20 1.2.4. Kết quả đánh giá:
Kết quả đánh giá điều kiện địa chất các lò chợ vỉa 15 khu III -100 -7,
Khoáng sàng Ngà Hai - Than Quang Hanh trình bày tại các bảng 1.3 1.6.
Bảng 1.3: Tổng hợp chiều dày, góc dốc vỉa qua các công trình
TT
1
2
3

3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
5
5.1
5.2
5.3
6
6.1
6.2
6.3
6.3
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Tên công trình
Lò xuyên vỉa mức -7
Lò xuyên vỉa mức -50
Lò dọc vỉa thông gió mức -7
Mét thứ 5
Mét thứ 44
MÐt thø 87
MÐt thø 136
MÐt thø 190
Lß däc vØa møc -50
MÐt thø 45
MÐt thø 103
MÐt thø 197
MÐt thø 215
MÐt thø 247
Lò thượng mức -50 -7 số 3
Mét thứ 45
Mét thø 75
MÐt thø 103
Lß däc vØa møc -100
MÐt thø 07
MÐt thứ 26
Mét thứ 50
Mét thứ 63
Lỗ khoan 2230 tuyến IIIa
Lỗ khoan 2467 tuyến IIIa
Lỗ khoan 2369 tuyến IV
Lỗ khoan BSNH1 tuyến IV
Lỗ khoan 672 tuyến IV
Lỗ khoan 2384 tuyến IV

Lỗ khoan 2524 tuyến IVa
Lỗ khoan 2239 tuyến IVa
Lỗ khoan LKBSNH84 tuyến IVa
Trung bình

Chiều dày vỉa (m)
1,8
1,7

Góc dốc vỉa (độ)
52
42

1,3
2,0
1,8
1,6
1,5

50
55
52
50
48

2,1
1,7
1,6
1,3
1,7

40
45
48
48
52

2,0
1,5
1,2

50
47
43

1,4
1,3
1,4
1,7
3,0
1,0
3,8
1,4
1,6
1,9
1,6
1,3
2,2
1,6

50
48
48
52
26
19
32
30
33
25
42
42
24
48


- 21 Bảng 1.4: Thống kê đặc điểm cấu tạo đá vách qua các công trình

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Cấu tạo đá vách vỉa
Chiều dày đá trụ trực tiếp (m)

Vị trí khảo sát
Lò XV -7
Lò XV -50
LK.03 (neo)
LK.2230
LK.2467
LK 2369
LKBSNH1
LK 672
LK2384
LK 2524
LK.2536
Trung bình

Sét kết, sét than

Bột kết cứng

Cát kết + sạn kết

-

5,2
6,3
3,0
5,3

4,9
10,2
8,1
8,5
9,0
12
7,1

12,3
5,3
12,3
8,5
17,3
14,3
13,8
22,0
9,0
12,8

-

Bảng 1.5: Thống đặc điểm cấu tạo đá trụ qua các công trình
Cấu tạo đá trụ vỉa
STT

Chiều dày đá trụ trực tiếp (m)

Vị trí khảo sát

1

Lò XV -7

Sét kết, sét than
-

2

Lò XV -50

-

4,5

14,6

3

LK.2230

0,5

3,7

33,0

4

LK.2467

-

3,5

3,5

5

LK 2369

0,7

2,0

13,0

6

LKBSNH1

6,0

0,0

7

LK 672

3,3

0,0

8

LK2384

5,1

6,9

9

LK 2524

20

0,0

10

LK.2536

6,4

0,0

5,8

7,9

Trung bình

-

Bột kết cứng

Cát kết + sạn kết

4

-


- 22 Bảng 1.6: Tổng hợp điều kiện địa chất khu vực đánh giá
TT

Yếu tố đánh giá

Đơn vị

Kết quả đánh giá

1

Kích thước khu khai thác

-

Kích thước theo phương

m

250-350

-

Kích thước theo hướng dốc

m

126

2

Số lớp kẹp trung bình.

m

-

m

1,2 3,8
1,7
-

Chiều dày vỉa:
- Chiều dày riêng than.
3
- Chiều dày đá kẹp.

- Chiều dày toàn bộ vỉa.
4

Góc dốc vỉa

độ

1,2 3,8
1,7
24 55
48

Độ biến động
5

- Chiều dày vỉa
- Góc dốc vỉa

6

-

-

%

35,7
16,3

Đặc điểm đá vách, đá trụ vỉa

Vách trực tiếp

Vách trực tiếp là lớp bột kết phân lớp
mỏng đến trung bình, phân bố đều theo cả
đường phương và hướng dốc với chiều
dày từ 3,0 12 m, trung bình 7,1 m. Lớp
bột kết sát vỉa có màu xám đen phân lớp
trung bình đến dày, tiếp đến là lớp bột kết
màu xám phân lớp trung bình từ 10 36
cm. Cường độ kháng nén trung bình n =
576 KG/cm2.

Vách cơ bản

Vách cơ bản là lớp cát kết hạt mịn đến thô
đôi chỗ là sạn kết, cuội kết tạo thành tập
đá bền vững có chiều dày từ 5,3 22 m
trung bình 12,8 m. Cường độ kháng nÐn
trung b×nh n = 702 KG/cm2


- 23 TT

Yếu tố đánh giá

-

Trụ trực tiếp

7

Trữ lượng huy động (Tấn)

Đơn vị

Kết quả đánh giá

Trụ trực tiếp là lớp bét kÕt cã chiỊu dµy tõ
2,0  20 m trung bình 5,8 m.
90.000

*Đánh giá, phân loại đá vách vỉa 15 khu III - Quang Hanh:
- Tính ổn định: Đối chiếu đặc điểm cấu tạo đá vách vỉa 15 khu III với bảng
phân loại của VNIMI cho thấy, đá vách trực tiếp vỉa 15 khu III là lớp bột kết phân
phân bố đều theo cả đường phương và hướng dốc với chiều dày từ 3,012m, trung
bình 7,1m. Trong đó, lớp bột kết sát vỉa có màu xám đen phân lớp chiều dày đến
0,5m, tiếp đến là lớp bột kết màu xám phân lớp trung bình từ 10 36cm thuộc miền
phân lớp từ 0,2 0,5m. Cường độ kháng nén của đá vách trung bình n = 57,6 MPa
60MPa. Ngoài ra, trong quá trình khai thác lò chợ ở các khu vực có điều kiện cấu
tạo vách kèm bền vững hơn, đá vách lò chợ cho phép khoảng lộ trần lên tíi 10 
15m2 trong thêi gian tõ 1  2 giờ. Như vậy, với các đặc điểm đá vách các lò chợ vỉa
15 khu III như trên khi đối chiếu với bảng phân loại tính ổn định của VNIMI có thĨ
xÕp v¸ch trùc tiÕp vØa 15 khu III- Quang Hanh thuộc vào loại vách ổn định trung
bình đến ổn định.
- Tính sập đổ: Với đặc điểm cấu tạo đá vách vØa 15 khu III nh­ trªn,
b­íc g·y th­êng kú cđa v¸ch vØa 15 khu III-Quang Hanh theo tÝnh to¸n sÏ có
khẩu độ là từ 6,4 10,3m thuộc ngưỡng sập đổ từ 6 12m. Kết quả tính toán
này cho thấy, khẩu độ sập đổ thường kỳ của đá vách trùc tiÕp vØa 15 khu III lín
h¬n so víi b­íc sập đổ thực tế trong quá trình khai thác tại một số lò chợ của

vỉa 15 khu I, điều đó chứng tỏ rằng đá vách vỉa 15 khu III bền vững hơn so với
các diện lò chợ tại các khu vực khác của vỉa 15. Kết quả tính toán cũng cho
thấy, khẩu độ sập đổ đá vách vỉa 15 khu III cũng dao động trong một khoảng
lớn và khẩu độ sập đổ của đá vách theo giá trị tính toán này chưa xét đến yếu tố
nứt nẻ của khối đá vách của khu vực. Tuy nhiên, căn cứ vào đặc điểm cấu tạo đá
vách, tính toán bước sập đổ đá vách khi đối chiếu với bảng phân loại tính sập ®æ


- 24 cđa VNIMI cã thĨ xÕp lo¹i tÝnh sËp đổ đá vách vỉa 15 khu III thuộc loại sập đổ
trung bình đến khó sập đổ.
Bảng 1.7: Tính toán khẩu ®é sËp ®ỉ cđa ®¸ v¸ch vØa 15 khu III- Công ty than
Quang Hanh

Góc
dốc vỉa
than

Bước
sập
thường
kỳ của
vách
trực tiếp
L1, (m)

STT

ứng suất
uốn tức thời
vách trực

tiếp, kg/cm2

Chiều dày
vách trực
tiếp nhỏ
nhất, cm

Dung trọng
vách trực
tiếp, tt,
kg/cm3

Dung
trọng của
vách cơ
bản, tt,
kg/cm3

1

11

300

0,00266

0,00265

48

5,6

2

11

530

0,00266

0,00265

48

7,4

3

11

490

0,00266

0,00265

48

7,1

4

11

1022

0,00266

0,00265

48

10,3

5

11

810

0,00266

0,00265

48

9,1

6

11

850

0,00266

0,00265

48

9,4

7

11

750

0,00266

0,00265

48

8,8

8

11

1020

0,00266

0,00265

48

10,3

9

11

795

0,00266

0,00265

48

9,1

10

11

540

0,00266

0,00265

48

7,5

Trung bình

8,4

- Tính tải trọng: Tính tải trọng của đá vách vỉa 15 khu III được đánh giá
dựa trên cấu tạo vỉa (chiều dày vỉa, chiều dày khấu, chiều dày đá vách trực tiếp,
chiều dày lớp đá vách cơ bản) tại 10 lỗ khoan thăm dò địa chất trên 03 tuyến thăm
dò chính gồm: T.IIIa (02 lỗ); T.IV (04 lỗ khoan) và T.IVa (04 lỗ khoan). Kết quả
miêu tả đặc điểm cấu tạo vỉa, chiều dày đá vách trực tiếp, đá vách cơ bản vỉa 15 khu
III- Quang Hanh được thể hiện trên bảng 1.8.


- 25 Bảng 1.8: Đặc điểm tải trọng đá vách vỉa 15 khu III- Công ty than Quang
Hanh
Tuyến
thăm
dò

T IIIA

T.IV

T.IVa

Vị trí khảo
sát

Chiều
dày
vỉa
(m)

Chiều
dày
khấu,
mk
(m)

Chiều
dày tập
đá trực
tiếp, hcb
(m)

Đặc điểm vách
theo tính tải trọng
Tỉ số
htt/mk Vách
nhẹ

Vách
trung

bình

Vách
nặng

LK.2230

3,3

1,8

3,0

1,7

x

LK.2467

1,0

1,8

5,3

2,9

x

LK 2369

3,8

1,8

4,9

2,7

x

LKBSNH1

1,4

1,8

10,2

5,7

x

LK 672

1,6

1,8

8,1

4,5

x

LK2384

1,9

1,8

8,5

4,7

x

LK 2524

1,6

1,8

7,5

4,2

x

LK 2356

1,3

1,8

10,2

5,7

x

LK 2239

1,5

1,8

8,0

5,0

x

LKBSNH84
Trung
bình

2,2

1,8

5,4

3,0

1,9

1,8

7,2

4,0

x
x

Từ kết quả đánh giá tại bảng 1.8 cho thấy, đá vách vỉa 15 khu III có tỉ số giữa
chiều dày đá vách trực tiếp và chiều dày khấu trung bình của vỉa nằm trong giới hạn
từ (1,7 5,7) và phần lớn thuộc phạm vi (5,05,7). Như vậy căn cứ vào đặc điểm tải
trọng của ®¸ v¸ch vØa 15 khu III, cã thĨ xÕp ®¸ vách vỉa 15 thuộc loại vách trung
bình đến vách nặng.
- Tính điều khiển: Tổng hợp tính chất ổn định, tính sập đổ và tính tải trọng
đá vách vỉa 15 khu III- Quang Hanh cho thấy, đá vách trực tiếp thuộc loại ổn định
trung bình đến ổn định, có tính chất tải trọng thuộc loại trung bình đến vách nặng.
Vách có cấu tạo từ các lớp đá thuộc loại bền vững trung bình đến bền vững. Vách cơ
bản là lớp cát kết hạt mịn đến thô đôi chỗ là sạn kết, cuội kết tạo thành tập đá ổn
định, sập đổ trung bình đến khó sập đổ. Như vậy, đá vách vỉa 15 khu III- Công ty
than Quang Hanh thuộc loại vào loại khó điều khiển.