Nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ khai thác than khoáng sàng bình minh khoái châu, bể than đồng bằng sông hồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
----------------o0o---------------

NGUYỄN ĐỨC THÀNH

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ KHAI
THÁC THAN KHỐNG SÀNG BÌNH MINH – KHỐI
CHÂU, BỂ THAN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
----------------o0o---------------

NGUYỄN ĐỨC THÀNH

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ KHAI
THÁC THAN KHỐNG SÀNG BÌNH MINH – KHỐI
CHÂU, BỂ THAN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Mã số: 60.53.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN ANH TUẤN

HÀ NỘI – 2011


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, tài liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và khơng phải là
kết quả của bất kỳ một cơng trình nào khác.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Đức Thành


MỤC LỤC
Thứ tự

Nội dung

Trang

Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình
MỞ ĐẦU
Chương 1

ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT –
KỸ THUẬT CỦA KHOÁNG SÀNG THAN BÌNH MINH

KHỐI CHÂU

Khái qt khống sàng than Bình Minh Khoái Châu

1

Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế và xã hội

1

1.1.1.1.

Đặc điểm địa lý tự nhiên

1

1.1.1.2

Đặc điểm kinh tế - xã hội

2

1.1.2

Địa tầng

2

1.1.3

Kiến tạo

6

1.1.4

Đặc điểm các vỉa than

6

1.1.5

Điều kiện địa chất thủy văn

10

1.1.6

Điều kiện địa chất cơng trình

12

1.1.7

Độ chứa khí của các vỉa than

14

1.1.8

Trữ lượng than

14

Phương pháp đánh giá điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ

22

1.2.1

Phương pháp thứ nhất

22

1.2.2

Phương pháp thứ hai

23

Đánh giá tổng hợp trữ lượng và điều kiện kỹ thuật mỏ
khống sàng Bình Minh Khối Châu

24

1.1
1.1.1

1.2

1.3


1.3.1

Phân chia khu vực để đánh giá

24

1.3.2

Đánh giá tổng hợp điều kiện địa chất – kỹ thuật khối
nghiên cứu

25

Nhận xét chung

42

1.4

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ

Chương 2 KHAI THÁC TRONG CÁC KHOÁNG SÀNG THAN DƯỚI
VÙNG ĐỒNG BẰNG

2.1

Kinh nghiệm khai thác mỏ dưới các đồng bằng

45

2.2

Các giải pháp khai thác than dưới các đồng bằng

45

2.2.1

Phương pháp khai thác lộ thiên

45

2.2.2

Phương pháp khai thác bằng sức nước

46

2.2.3

Phương pháp khai thác khí hóa than

51

2.2.4

Phương pháp khai thác hầm lị sử dụng phá hỏa tồn

phần

55

2.2.5

Phương pháp khai thác hầm lị sử dụng chèn lò

58

Nhận xét chung

62

2.3
Chương 3

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CƠNG NGHỆ KHAI THÁC
THAN KHỐNG SÀNG BÌNH MINH – KHỐI CHÂU

Đề xuất xây dựng các mỏ hầm lị trong khống sàng
Bình Minh Khối Châu

66

3.1.1

Cơ sở lý thuyết

62

3.1.2

Phân chia mỏ

79

3.2

Đề xuất giải pháp cơng nghệ khai thác với phương
pháp chèn lị

79

3.3

Đề xuất giải pháp công nghệ khai thác với phương
pháp phá hỏa toàn phần

81

3.4

Nhận xét chung

87

3.1

Chương 4 ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN XÂY DỰNG MỎ HẦM LỊ

TRONG KHỐNG SÀNG BÌNH MINH KHỐI CHÂU


4.1

Đánh giá hiệu quả kinh tế của phương án công nghệ
khai thác

88

4.2

Quy hoạch khai thác các mỏ than khoáng sàng Bình
Minh Khối Châu

92

4.3

Đề xuất phương án nghiên cứu bổ sung điều kiện địa
chất phục vụ thiết kế xây dựng mỏ

93

4.4

Nhận xét chung

95

Kết luận

97

Tài liệu tham khảo

99


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Tên bảng

Nội dung

Trang

Bảng 1.1

Tọa độ các điểm góc khu vực thăm dị

1

Bảng 1.2

Đặc điểm các vỉa than vùng Bình Minh – Khối Châu

7

Bảng 1.3

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu chất lượng và tính chất
cơng nghệ than Đồng bằng Sơng Hồng

9

Bảng 1.4

Tổng hợp trữ lượng theo nhóm mức cao khu Bình
Minh

16

Bảng 1.5

Tổng hợp trữ lượng - theo nhóm mức cao khu Khối
Châu

17

Bảng 1.6

Tổng hợp trữ lượng - theo nhóm mức cao Vùng Bình
Minh - Khối Châu

18

Bảng 1.7

Tổng hợp trữ lượng - theo từng mức cao - Khu Bình
Minh

19

Bảng 1.8

Tổng hợp trữ lượng - theo từng mức cao - Khu Khoái
Châu

20

Bảng 1.9

Tổng hợp trữ lượng - theo từng mức cao - Vùng Bình
Minh - Khối Châu

21

Bảng 1.10

Ranh giới và kích thước các khối nghiên cứu vỉa 3 mỏ
Bình Minh

25

Bảng 1.11

Ranh giới và kích thước các khối nghiên cứu vỉa 4 mỏ
Bình Minh

25

Bảng 1.12

Kết quả đánh giá chiều dầy, góc dốc và đá kẹp vỉa 3

28

Bảng 1.13

Kết quả đánh giá chiều dầy, góc dốc và đá kẹp vỉa 4

29

Bảng 1.14

Bảng phân loại đá vách của IGD

31

Bảng 1.15

Đá vách, trụ và mức độ phá huỷ kiến tạo vỉa 3 mỏ
Bình Minh

34

Bảng 1.16

Đá vách, trụ và mức độ phá huỷ kiến tạo vỉa 4 mỏ

35


Bình Minh
Bảng 1.17

Phân loại đá vách theo đặc tính điều khiển

36

Bảng 1.18

Lượng nước chảy vào giếng đứng từ phức hệ chứa
nước Đệ Tứ

37

Bảng 1.19

Lượng nước chảy vào giếng đứng từ phức hệ Neogen

38

Bảng 1.20

Kết quả tính tốn lượng nước chảy vào mỏ ở giai
đoạn khai thác ban đầu

38

Bảng 1.21

Dự tính lượng nước lớn nhất chảy vào mỏ khi khai
thác toàn bộ khu mỏ

39

Bảng 1.22

Trữ lượng các khối nghiên cứu vỉa 3

40

Bảng 1.23

Trữ lượng các khối nghiên cứu vỉa 4

40

Bảng 3.1

Trị số biến dạng của một số cơng trình xây dựng

64

Bảng 3.2

Phân bố độ lún theo mặt cắt chính của munđa dịch
chuyển theo hàm phân bố tiêu chuẩn S(Z)

67

Bảng 4.1

Thiết bị hệ thống chèn lò

88

Bảng 4.2

Vật liệu xây dựng hệ thống chèn lị

90

Bảng 4.3

Chi phí hệ thống chèn lị

91

Bảng 4.4

Các giai đoạn thăm dò

94

Bảng 4.5

Các vấn đề cần làm rõ

95


Danh mục các Hình
Hình

Nội dung

Trang

Hình 1-1

Ct a tng min vừng Hà Nội và phần Tây - Bắc bể
than đồng bằng sơng Hồng

5

H×nh 2-1

Sơ đồ ngun lý cơng nghệ khai thác than bằng sức nước

48

H×nh 2-2

Sơ đồ các phương án cơng nghệ có thể khai thác bằng
sức nước

49

H×nh 2-3

Sơ đồ ngun lý tổ hợp cơng nghệ khí hóa than ngầm
trong lịng đất

52

H×nh 3-1

Đồ thị dự báo độ lún võng của munđa dịch chuyển với
chiều dài lò chợ 80 đến 100 m, độ sâu khai thác trung
bình 150m.

58

Đồ thị dự báo độ lún võng của munđa dịch chuyển với
chiều dài lò chợ 150 m, độ sâu khai thác trung bình
500m.

59

H×nh 3-3

Ranh giới khai trường và vị trí cửa lị

84

H×nh 3-4

Sơ đồ khai thơng chuẩn bị vỉa 3

85

H×nh 3-5

Sơ đồ khai thơng chuẩn bị vỉa 4

86

H×nh 3-2


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Hiện nay Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam đã và đang thực
hiện có hiệu quả “Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2015, có xét triển
vọng đến năm 2025” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại quyết định số
89/2008/TTg ngày 07.7.2008. Từ khi thực hiện chiến lược đến nay do tốc độ phát triển các
ngành công nghiệp, các hộ sử dụng than chủ yếu như nhiệt điện chạy than, xi măng, vật
liệu xây dựng, hoá chất, giấy… đã tăng rất nhanh, do vậy ngành than đã tiến hành lập
“Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm
2030”.
Các loại hình đầu tư chủ yếu là: Cải tạo mở rộng nâng cơng suất các mỏ hiện có,
xây dựng các mỏ mới có cơng suất cao với trình độ kỹ thuật và công nghệ ở mức độ tiên
tiến của thế giới. Trong đó đầu tư phát triển các mỏ hầm lò là chủ yếu.
Để đảm bảo nhu cầu sản lượng rất lớn của nền kinh tế quốc dân, ngành than cần
quan tâm đầu tư chiều sâu để thực hiện q trình cơ giới hố và hiện đại hố các mỏ than
hầm lị trong đó cần đặc biệt quan tâm việc áp dụng công nghệ khai thác than tiên tiến cơ
giới hố ở những khu vực có điều kiện địa chất và kỹ thuật thích hợp. Song song với đó là
việc đầu tư phát triển các vùng than tiềm năng mới đặc biệt là bể than đồng bằng sông

Hồng.
Theo "Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng
đến năm 2030" đang trình chính phủ phê duyệt, giai đoạn năm 2019 sẽ đưa vào thử
nghiệm và khai thác một số mỏ than đồng bằng sông Hồng mà trong đó khống sàng than
Bình Minh-Khối Châu là có nhiều triển vọng nhất.
Trữ lượng bể than đồng bằng sông Hồng lớn gấp nhiều lần bể than Đông Bắc tuy
nhiên điều kiện khai thác lại vô cùng phức tạp. Trước nhu cầu về than ngày càng tăng cao
theo sự phát triển của nền kinh tế đất nước, khả năng mở rộng sản xuất của bể than vùng
Đơng Bắc có hạn, việc đưa vào khai thác và sử dụng than vùng đồng bằng sông Hồng mà


trước mắt là khu vực than Bình Minh Khối Châu vơ cùng cần thiết. Chính vì vậy tác giả
lựa chọn đề tài “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ khai thác than khống sàng
Bình Minh-Khối Châu, bể than đồng bằng sơng Hồng” mang tính cấp thiết và đáp
ứng được yêu cầu thực tế.
2. Mục đích của đề tài
- Đánh giá điều kiện địa chất của khống sàng than Bình Minh - Khối Châu bể
than đồng bằng sơng Hồng;
- Nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ khai thác than khống sàng Bình Minh
- Khối Châu bể than đồng bằng sông Hồng;
- Đưa ra các diện áp dụng thử nghiệm tại khu vực dự kiến khai thác.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu điều kiện địa chất kỹ thuật của khống sàng than Bình Minh - Khối
Châu, bể than đồng bằng sông Hồng nhằm đưa ra được công nghệ khai thác phù hợp.
4. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá tổng quan điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ vùng Bình Minh Khối Châu Bể than đồng bằng sơng Hồng;
- Phân tích đánh giá kết quả áp dụng cơng nghệ khai thác của một số nước trên thế
giới có điều kiện địa chất tương tự bể than đồng bằng sông Hồng;
- Nghiên cứu lựa chọn giải pháp công nghệ khai thác phù hợp với khống sàng
Bình Minh - Khối Châu.

- Tính tốn áp dụng các giải pháp đã lựa chọn ;
5. Phương pháp nghiên cứu:
Sử dụng các phương pháp nghiên cứu như: thu thập, khảo sát, so sánh, thống kê,
phân tích, phương pháp định tính, định lượng.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Đánh giá tổng thể điều kiện khai thác của khoáng sàng than Bình Minh Khối
Châu


- Luận giải lý do lựa chọn các giải pháp cơng nghệ khai thác than khống sàng
Bình Minh Khối Châu, bể than đồng bằng sông Hồng.
- Lựa chọn được công nghệ khai thác phù hợp với các điều kiện địa chất kỹ thuật
mỏ của khống sàng Bình Minh Khối Châu, bể than đồng bằng sông Hồng.
7 . Cơ sở tài liệu:
- Các tài liệu về công nghệ khai thác than Hầm lò vùng Quảng Ninh và trên thế
giới;
- Các tài liệu trong thư viện Công ty cổ phần Tư vấn đầu tư mỏ và công nghiệp –
Vinacomin và Viện khoa học công nghệ mỏ liên quan đến đề tài;
- Các quy hoạch phát triển ngành, vùng;
- Các dự án đầu tư khai thác Hầm lò vùng Quảng Ninh;
- Các tài liệu trong thư viện Trường Đại học Mỏ địa chất liên quan đến đề tài;
8 . Cấu trúc luận văn:
Toàn bộ luận văn được cấu trúc gồm phần mở đầu, 4 chương, phần kết luận, phần
tài liệu tham khảo.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đối với Ban giám hiệu Trường Đại học Mỏ Địa chất, Phòng đào tạo sau đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác hầm lị và ban lãnh đạo
các Cơng ty đã giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn
này. Đặc biệt tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của
thầy giáo hướng dẫn TS Nguyễn Anh Tuấn và các thầy giáo trong bộ môn Khai thác hầm
lò, Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn tới các nhà khoa
học, bạn bè đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tơi để hồn thành luận văn này.

-1-

CHƯƠNG 1
ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KỸ THUẬT CỦA
KHỐNG SÀNG THAN BÌNH MINH KHỐI CHÂU
1.1. KHÁI QT KHỐNG SÀNG THAN BÌNH MINH KHỐI CHÂU
1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế và xã hội
1.1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
Khống sàng than Bình Minh Khối Châu nằm ở các xã: Đơng Tảo,
Bình Minh, Dạ Trạch, Hàm Tử, Đơng Kết, Ơng Đình, Thị trấn Khối Châu,
Bình Kiều, Phùng Hưng, Việt Hịa, Hồng Tiến, Liên Khê, Chí Tân, Thuần
Hưng, Thành Công, Tứ Dân, An Vĩ, Tân Dân, Đại Hưng, Dân Tiến, Đơng Tiến
thuộc huyện Khối Châu; các xã: Toàn Thắng, Nghĩa Dân, Vĩnh Xá, Ngũ Lão,
Đồng Thanh thuộc huyện Kim Động; các xã: Yên Hòa, Yên Phú thuộc huyện
Yên Mỹ; và xã Mễ Sở thuộc huyện Văn Giang - tỉnh Hưng Yên (chủ yếu nằm
ở huyện Khoái Châu). Trong sơ đồ cấu trúc bể than Đồng bằng Sông Hồng,
vùng than Khoái Châu nằm trong phạm vi dải nâng Khối Châu-Tiền Hải, nằm
cách Hà Nội về phía Đơng Nam khoảng 30km. Phía Tây Bắc lấy tuyến thăm dị
IIB làm ranh giới, Đơng Nam đến tuyến thăm dị XVI, Đơng Bắc đến đứt gãy
Vĩnh Ninh, Tây Nam đến đứt gãy FK, diện tích thăm dị khoảng 85,4 km2.
Khu vực thăm dị vùng than Khối Châu, trên bản đồ tỷ lệ 1:10000 - hệ
tọa độ VN 2000, kinh tuyến trục 105o00’, múi chiếu 3o, được giới hạn bởi các
điểm góc có tọa độ nêu trong Bảng 1.
Bảng 1.1: Tọa độ các điểm góc khu vực thăm dị
Tên điểm

X (m)

Y (m)

A

2310693

596470

B
C
D

2312088
2298647
2295346

597843
611681
608477


-2-

E
F
G

2305727
2308295

596998
598027

2309868

597321

Địa hình khu vực tương đối bằng phẳng, dốc dần về phía Đơng Nam,
độ cao bình qn khoảng 3 - 6 m. Hệ thống sơng ngịi, kênh mương tưới tiêu
chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam là chủ yếu. Chiều rộng sông đào từ
10-20m, kênh mương từ 15m. Mạng lưới giao thơng đường bộ tương đối phát
triển và nhìn chung là thuận lợi. Về sơng có sơng Hồng là con sơng lớn nhất
chảy gần trùng với ranh giới phía Tây Nam khu vực thăm dò, mực nước cao
nhất trong lịch sử khu vực này là 9,24m, mực nước thấp nhất là 1,01m. Đê
sơng Hồng có độ cao 6 -10 m.
Khí hậu khu vực là nhiệt đới gió mùa, hàng năm có hai mùa rõ rệt. Mùa
mưa từ tháng 4 đến tháng 9, nóng nhất từ tháng 6 đến tháng 7 nhiệt độ thay
đổi từ 28-340. Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, nhiệt độ thay đổi từ
8-150. Độ ẩm trung bình hàng năm từ 80-84% lượng mưa trung bình từ 18003000 mm/năm, mưa nhiều nhất vào tháng 8 và tháng 9.
1.1.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội
Dân cư tập trung đơng đúc, mật độ bình quân 1100-1900 người/km2,
cao nhất là khu vực thị trấn và trung tâm các xã, chủ yếu là người Kinh.
Ngoài ra đây cịn là một trong những trung tâm nơng nghiệp, vựa lúa của cả
nước. Trong khu vực đã có một số khu vực quy hoạch là khu công nghiệp.
1.1.2. Địa tầng
Vùng Bình Minh Khối Châu là một phần của khối nâng Khoái ChâuTiền Hải, cũng là một phần của khu khảo sát thăm dị than đồng bằng sơng
Hồng, có những đặc điểm của trầm tích miền võng Hà Nội. Đó là mật độ chứa
than lớn và có nhiều vỉa than phân bố ở địa cấp nơng, trầm tích Đệ tứ phủ kín
tồn bộ khu vực.

-3-

Các lỗ khoan tìm kiếm thăm dị vùng Khối Châu mới chỉ xác nhận sự có
mặt của hệ tầng Phù Cừ, hệ tầng Tiên Hưng và trầm tích Đệ tứ. Địa tầng miền võng Hà Nội từ
dưới lên gồm có:
Giới KAINOZOI (KZ)
Hệ Paleogen (ƒ)
Hệ Neogen
Đã được nghiên cứu tương đối chi tiết qua cơng tác thăm dị than và dầu
khí. Đặc trưng gồm trầm tích lục nguyên, đá mềm gắn kết yếu, trầm tích chứa
nhiều vỉa than nâu biến chất thấp. Hố đá thực vật bảo tồn tốt, ít hố đá động
vật. Trầm tích lục địa và biển kéo dài 12 đến 13 triệu năm, chiều dày địa tầng
3000  5000m.
Chia làm hai thống: Mioxen (N1) và Plioxen (N2).
* Thống Mioxen: chia làm 3 phụ thống:
- Phụ thống Mioxen dưới (N11)
+ Hệ tầng Phong Châu (N11pch):
- Phụ thống Mioxen giữa (N12)
+ Hệ tầng Phù Cừ (N12pc):
Phát hiện ở lỗ khoan 104 Phù Cừ–Hưng Yên, thành tạo trong điều kiện
biển nông là chủ yếu, đơi nơi có tích tụ lục địa ven biển. Chiều dày trung bình
360m.
- Phụ thống Mioxen trên (N13)
+ Hệ tầng Tiên Hưng (N13th):
Phân bố từ Việt Trì tới vịnh Bắc Bộ. Đặc trưng của hệ tầng Tiên Hưng là
chứa nhiều vỉa than nâu. Dựa vào đặc điểm trầm tích, độ chứa than chia hệ
tầng Tiên Hưng làm 3 phụ hệ tầng:
* Phụ hệ tầng Tiên Hưng dưới (N13th1):
* Phụ hệ tầng Tiên Hưng giữa (N13th2):

-4-

* Phụ hệ tầng Tiên Hưng trên (N13th3):
Tồn tại trong diện hẹp ở trung tâm miền võng kéo dài ra vịnh Bắc Bộ,
phần dưới địa tầng là tích tụ hồ sơng, đầm lầy, phần trên là tích tụ của lũ tích
sơng, dịng chảy tạm thời, chứa khoảng 20 vỉa than. Chiều dày phụ hệ tầng
khoảng 450m.
* Thống Plioxen:
+ Hệ tầng Vĩnh Bảo (N2 vb): Phân bố từ Vĩnh Bảo ra vịnh Bắc Bộ, trầm
tích vũng vịnh biển nơng, chiều dày hệ tầng trung bình 170m. Tiếp xúc trên
và dưới bất chỉnh hợp với trầm tích Đệ tứ và hệ tầng Tiên Hưng.
Hệ Đệ tứ
Phân bố khắp vùng than Khoái Châu, trầm tích gồm cuội, sỏi, cát, sét, sét
pha cát, mùn thực vật, độ chọn lọc kém kết cấu bở rời, tiếp xúc khơng chỉnh
hợp với trầm tích Neogen.
* Thống Pleitoxen (Q1)
+ Hệ tầng Hải Dương (Q1hd): Dày trung bình 80 m.
* Thống Holoxen (Q2kx): Dày trung bình 50 m.
+ Hệ tầng Kiến Xương (Q2kx): Dày trung bình 50m.


-5-

Hình 1-1: Cột địa tầng miền võng Hà Nội và Phần Tây – Bắc
bể than đồng bằng sông Hồng (PIDC, năm 2004)


-6-

1.1.3. Kiến tạo:
Vùng Bình Minh Khối Châu có cấu tạo là một nếp lồi chạy dài theo
phương Tây Bắc - Đông Nam và nằm giữa hai đứt gãy: đứt gãy Vĩnh Ninh và
đứt gãy FK. Trên cánh nếp lồi lớn có các nếp uốn nhỏ.
- Nếp lồi lớn: Trầm tích Neogen vùng Khối Châu có dạng một nếp lồi
lớn. Trục nếp lồi kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam, từ lỗ khoan 61
đến lỗ khoan 45, nghiêng về phía Đơng Bắc, cánh Đơng Bắc dốc 3050, gần
đứt gãy Vĩnh Ninh dốc 600800, cánh Tây Nam dốc 50100.
- Nếp lồi nhỏ: Cách đứt gãy Vĩnh Ninh 200350m, trục nếp lồi song song với trục nếp
lồi lớn.
- Nếp lõm: Giữa hai nếp lồi là một nếp lõm, chiều ngang 5001000m. Trục nếp lõm
song song với trục nếp lồi.
- Đứt gãy Vĩnh Ninh là ranh giới phía Đơng Bắc khu thăm dị.
- Đứt gãy FK là ranh giới phía Tây Nam khu thăm dò.
Đứt gãy Vĩnh Ninh và đứt gãy FK là hai đứt gãy nghịch, đã có nhiều lỗ
khoan và tài liệu đo địa chấn tuyến II, IB xác định. Hai đứt gãy này có
phương kéo dài Tây Bắc - Đông Nam, cắm dốc 750800, cự ly dịch chuyển từ
1001000m, đới huỷ hoại lớn hơn 100m.
1.1.4. Đặc điểm các vỉa than
Khống sàng Bình Minh Khối Châu từ trên xuống có 19 vỉa than
(bảng1.2) được đồng danh từ 1 đến 19, trong đó có 5 vỉa chiều dày duy trì
tương đối liên tục và được tính trữ lượng là các vỉa 3,4,14,15,17.


-7-

Bảng 1-2: Đặc điểm các vỉa than vùng Bình Minh Khối Châu
Chiều dày vỉa,m
Tập

Vỉa

Nhỏ nhất-lớn nhất
Trung bình (số lần gặp)

1

Đặc điểm cấu tạo vỉa
Đặc tính ổn định vỉa

2

3

4

19

0,15  1,16
0,41(6)

Đơn giản ít lớp kẹp

18

0,20  2,09
0,87(13)

Đơn giản

17

0,98  9,71
4,05(18)

Tương đối phức tạp

16

0,80  1,58
1,00(10)

Đơn giản

15

0,40  5,91
3,71(26)

Tương đối đơn giản

14

0,38  14,29
4,89(35)

Tương đối đơn giản

13

0,10  3,20
1,19(22)

Đơn giản

12

0,4  3,69
1,26(22)

Đơn giản

11

0,39  2,79
1,00(21)

Đơn giản

10

0,10  4,46
0,93(24)

Đơn giản

3

9

0,20  2,41
1,00(29)

Đơn giản

2

8

0,03  5,16
0,89(30)

Phức tạp

7

0,10  5,02
1,05(20)

Phức tạp

5

4

Rất không ổn định

Rất không ổn định

Tương đối ổn định

Lộ ra dưới trầm Khoảng cáchvỉa,m
tích đệ tứ từ
Nhỏ nhất-Lớn nhất
tuyến…đến
Trung bình
tuyến…
5
T.VI  T.VIII

Tương đối ổn định

12,50  70,00
32

T.VI  T.VIII

18,60  66,50
45
0,00  44,50
28

T.IIb  T.VI

46,3  105,00
45

T.IIb  T.IV

8,00  85,00
60
7,00  45,00
22

Không ổn định

3,00  35,00
18

Không ổn định

Không ổn định

Không ổn định

Không ổn định

Không ổn định

Không ổn định

4,5  70,00

T.VI  T.VIII

Rất không ổn định

Tương đối ổn định

6

T.IIb  T.IV

6,00  38,00
19

T.IIb  T.IV

41,00  90,00
19
6,50  90,00
64
4,50  72,00
36
3,00  29,50
13


-8-

1

6

0,10  7,30
1,10(38)

Phức tạp

5

0,15  2,19
0,62(30)

Đơn giản

4

0,19  6,76
3,08(67)

Tương đối đơn giản

3a

0,16  10,10
1,29(38)

Đơn giản

3

0,58  19,09
7,00(69)

Tương đối đơn giản

2

0,40  29,95
1,11(17)

Tương đối đơn giản

1

0,23  7,11
2,78(13)

Đơn giản

Không ổn định

Không ổn định

Tương đối ổn định

Không ổn định

Tương đối ổn định

Không ổn định

Không ổn định

T.IVb  T.O

8,50  50,00
15

T.IVb  T.O

3,00  42,00
26

T.IVb  T.Ib

1,50  27,00
22

T.IVb  T.IIb

2,00  19,50
15

T.IV  T.II

2,00  18,00
12

T.II  T.VIII

4,50  62,00
19

T.II  T.XII

26

Nhìn chung phần lớn các vỉa than có cấu tạo đơn giản đến tương đối
đơn giản, mức độ ổn định vỉa thuộc loại trung bình, trong số 19 vỉa than có 5
vỉa có chiều dày trung bình lớn là các vỉa: V3 chiều dày 6,95m, V4 - 3,08m,
V14 - 4,89m, V15 - 3,91m, V17 - 4,05m. Các vỉa than có thế thoải 7  100 và
duy trì trên diện rộng.
Chất lượng than:
Chất lượng và tính chất cơng nghệ của than được xác định trên cơ sở tổng
hợp kết quả phân tích than từ nhiều báo cáo địa chất qua các giai đoạn tìm
kiếm thăm dị và những kết quả nghiên cứu mới nhất trong giai đoạn 1998 
2002


-9-

Bảng 1.3: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu chất lượng và tính chất cơng nghệ than đồng
bằng sơng Hồng.
Chỉ tiêu
phân tích mẫu than

Tìm kiếm tỉ mỉ 1987
Nhỏ nhất  Lớn nhất
Trung bình

Thăm dị sơ bộ 2002
Nhỏ nhất  Lớn nhất
Trung bình

Chênh lệch giữa
TKTM và TDBS

1

2

3

4

10,528,5
14,5
2,4837,58
10,25
59647338
6687
40807150
6010
39,5556,86
47,99
31,3248,31
43,76
0,111,31
0,44

8,9323,22
18,43
6,0935,35
13,15
63846919
6650
48296269

6217
44,2951,25
48,91
37,1348,11
41,63
0,251,88
0,58

00,054
0,007

00,020
0,010

1,211,33
1,33
1,211,29
1,24

1,321,42
1,36
1,231,28
1,26

pt

W
Độ ẩm phân tích
AKtbc
Độ tro

Qch
Nhiệt lượng khối cháy
QK
Nhiệt lượng khối khô
Vch
Chất bốc,%
VK
Chất bốc khô,%
Sch
Lưu huỳnh chung
P
Hàm lượng phốt pho
%
D
Tỷ trọng, g/cm3
dn

3,93
0,32
37+
207
0,92
2,13
0,14
0,009
0,03
0,02

Thành phần các nguyên tố trong than
CK

Cch
HK
Hch
OK
Och

52,1770,27
63,01
63,0223,38
67,67
2,085,03
3,85
2,305,83
4,19
19,2927,65
4,19
20,3231,15
26,21

59,5268,43
61,75
57,3879,88
66,57
2,133,96
3,21
2,944,34
3,57
2,944,34
3,57
23,1638,95

30,51

1,26
1,10
0,64
0,62
0,62
4,3


- 10 -

NK

SiO2
Al2O3
TiO3
CaO
Fe2O3
MgO
MnO

0,71,64
0,861,10
1,26
0,9
Thành phần các hợp chất trong than
12,0035,56
21,41
2,4824,98

21,41
0,221,31
0,53
8,3529,38
18,43
3,3729,09
10,37
3,2020,68
10,21
0,000,64
0,27
Trung bình

6,3846,46
25,36
0,2823,46
13,00
0,110,86
0,59
10,0027,81
17,61
3,3432,40
10,68
3,2827,81
10,34
0,000,64
0,27

0,30

3,95
0,42
0,04
0,82
0,31
0,13
0,16
1,26

Theo phân loại của Mỹ (ASTM D388-64) và Nhật Bản (JCOKZ) đang
áp dụng, thì than vùng Bình Minh – Khối Châu chủ yếu thuộc loại
Subbituminous (nhóm C, B, A) và có một phần thuộc loại Bituminous (nhóm
C). Đây là loại than nâu cứng có độ than hóa cao, khả năng đóng bánh thấp,
có thể sử dụng cho các mục đích khí hóa, hóa lỏng và sản xuất nguyên liệu
tổng hợp, nhiên liệu cho sản xuất vật liệu xây dựng.
1.1.5. Điều kiện địa chất thủy văn
1.1.5.1.

Nước mặt:

Khu mỏ Bình Minh Khối Châu nằm giữa đồng bằng Bắc Bộ, về mặt địa hình tương
đối bằng phẳng với độ cao 36m so với mặt nước biển. Trong khu mỏ, sông Hồng là con
sông lớn nhất chảy qua theo hướng Bắc-Nam, có lịng sơng rộng từ 200300m, chiều sâu
lịng sơng trung bình 67m. Lượng nước thay đổi theo hai mùa rõ rệt mùa khô tháng 10 đến
hết tháng 4 năm sau, có lưu lượng nước trong bình 80100m3/s, tốc độ dịng chảy 214m/s,


- 11 -

lượng phù sa ít. Lượng nước mặt trong khu mỏ còn chứa một lượng đáng kể trong các ao hồ

và nơi trũng thấp.
Do đặc điểm sơng ngịi phần lớn có chiều sâu nhỏ hơn 2,5m và đặt lịng
trong lớp đất sét, sét pha cát màu xám xanh, xám vàng không chứa nước và
thấm nước yếu nên mức độ cung cấp cho nước dưới đất bị hạn chế rất lớn, chỉ
có sơng Hồng đặt lịng trong lớp cát nên có quan hệ thuỷ lực rất chặt chẽ với
nước dưới đất của phức hệ Đệ Tứ. Do đó nguồn nước mặt có khả năng ảnh
hưởng tới việc khai thác sau này phần lớn là nước sông Hồng.
1.1.5.2.

Nước ngầm:

Căn cứ vào điều kiện trầm tích, thành phần thạch học mức độ nước, tính
chất thuỷ lực...có thể chia làm hai phân hệ chứa nước được mô tả như sau:
*Phức hợp chứa nước đệ tứ có thể chia làm 2 tầng:
- Tầng trên chứa nước trong trầm tích hạt mịn: Phân bố khắp khu mỏ có chiều dày từ
4050m. Nước ngầm trong tầng hạt mịn có quan hệ thuỷ lực chặt chẽ với nước mặt, nhất là
nước sông Hồng khi mực nước sông Hồng lên xuống thì mực nước dưới đất ở lỗ khoan cũng
lên xuống theo. Lỗ khoan 31 tuyến 7 vào một số ngày tháng 8/1982 và 9/1983 khi mực nước
lũ sơng Hồng báo động từ cấp 1 trở lên thì mực nước ở lỗ khoan 31 cũng dâng cao và trào ra
khỏi miệng lỗ khoan với độ cao phun cách mặt đất 0,30m. Nguồn cung cấp cho nước ngầm
tầng hạt mịn là nước sơng Hồng và nước mưa, miền thốt có thể bù cấp cho sơng Hồng vào
mùa khơ và cung cấp cho nước dưới đất của tầng cuội sỏi bên dưới.
- Tầng dưới chứa nước trong trầm tích hạt thô: phân bổ khắp khu mỏ
từ chiều sâu 4050m đến 110115m. Nguồn cung cấp cho tầng này chủ yếu là nước mặt và
thấm xuyên từ tầng hạt mịn ở phía trên xuống cung cấp cho tầng Neogen nằm ở phía dưới.
Tầng chứa nước trong trầm tích hạt thơ thuộc phức hệ chứa nước Đệ Tứ
rất phong phú nước, nằm phủ trực tiếp lên địa tầng chứa than Neogen. Các
chùm lỗ khoan 82 tuyến I, LK 79 tuyến Ib và chùm LK54 tuyến 0, bơm nước
thí nghiệm để xem xét mối quan hệ thuỷ lực giữa hai địa tầng nhưng do mực

- 12 -

nước không hạ được sâu (không quá 35m) và thời gian một đợt bơm không
quá 5 ngày nên rất khó phát hiện ra mối quan hệ này.
Tuy vậy sau này khai thác các vỉa than, thì buộc phải đào hầm lị đi qua
tầng trầm tích hạt thơ của phức hệ chứa nước Đệ Tứ, và việc lấy than bên
dưới buộc phải tháo khô sẽ gây nên hiện tượng không cân áp lực giữa hai địa
tầng và nước của tầng trên sẽ chảy xuống tầng dưới. Như vậy tầng chứa nước
trong trầm tích hạt thơ của Đệ Tứ sẽ ảnh hưởng tới khai thác than.
*Phức hệ chứa nước trong trầm tích Neogen
Phức hệ chứa nước trong trầm tích Neogen phân bố khắp khu mỏ và nằm
dưới phức hệ chứa nước trong trầm tích đệ tứ. Chúng cách mặt đất từ
110115m và bao gồm các loại đá: cuội, sét, cát kết, bột kết, sét kết, sét than
và các vỉa than nâu. Nước chứa trong trầm tích Neogen chủ yếu trong các
lớp cát kết, cuội kết còn các lớp khác coi như không chứa nước. Chiều sâu
mực nước cách mặt đất từ 0,746,8m và thay đổi theo hai mùa khô và mùa
mưa, biên độ dao động từ 12 nước áp lực. Lượng nước chứa trong địa tầng
không nhiều, tỉ lưu lượng q=0,070,47 l/sm. Hệ số thấm K=0,180,6 m/mg.
Hệ số dẫn nước Km=1048 m2/ng.
Nguồn cung cấp cho nước chứa trong phức hệ Neogen chủ yếu là nước
mưa và nước mặt thấm xuyên qua phức hệ chứa nước trong trầm tích Đệ Tứ.
Do đặc điểm cấu tạo, các vỉa than nằm xen kẽ trong địa tầng, nên khi tiến
hành khai thác than, nước dưới đất của phức hệ Neogen sẽ ảnh hưởng trực
tiếp tới việc khai thác, cần phải tháo khơ hồn tồn lượng nước này. Điều
đáng lưu ý là các lớp cát kết hạt mịn chứa nước, gắn kết yếu nên dễ sập lở và
có hiện tượng cát chảy.


- 13 -

1.1.6. Điều kiện địa chất cơng trình
1.1.6.1. Tính chất địa chất cơng trình của đất và đá
* Đất Đệ Tứ
Đất Đệ Tứ được thành tạo trong nhiều điều kiện phức tạp có nhiều nguồn
gốc. Vì vậy, chất địa chất cơng trình của Đệ tứ cũng rất phức tạp. Đất Đệ Tứ từ trên xuống
dưới bao gồm: Đất phù sa màu nâu gụ, đất sét màu xám xanh, cát hạt mịn màu xám sáng,
xám tro, đất sét màu xám vàng xám trắng đỏ loang lổ, cuội sỏi sạn lẫn cát.
* Đá Neogen
Đá của địa tầng Neogen bao gồm cuội kết, cát kết, bột kết, sét kết và các
vỉa than, chúng nằm xen kẽ nhau trong địa tầng và nằm cách mặt đất từ
110115m. Nhìn chung các lớp đá có chiều dày biến đổi phức tạp từ 0,51m
đến 510m và có khi đạt tới 3035m. Các vỉa than có chiều dày từ 0,310m
trung bình 4m có khi đạt tới 810m. Đá có mức độ gắn kết yếu đến tương đối
rắn chắc, thuộc loại nửa cứng. Các vỉa than có độ biến chất cao hơn, cứng và
dịn.
1.1.6.2. Đặc điểm cơ lí đá vách, đá trụ vỉa than
Đá vách trụ vỉa than thường là sét kết, bột kết cấu tạo phân lớp mỏng,
chiều dày biến đổi từ 15m gắn kết yếu, mẫu tươi bẻ gãy, sét kết có thể bẻ
nhỏ vê thành cục được. Nhìn chung cũng như địa tầng, khả năng bền vững
kém, đá thuộc loại nửa cứng, phần lớn các lớp cát kết gắn kết yếu chứa nước dễ gây xập lở
và bục nước, các lớp sét kết phân lớp mỏng gắn kết yếu, ngoài việc dễ gây nên sập lở cịn
có khả năng gây nên hiện tượng bùng nền vì trong thi cơng khoan hiện tượng trương thành
lỗ khoan hay xảy ra. Việc khai thác lò giếng ở dưới sâu cịn có khả năng gây nên hiện
tượng trên mặt đất bị nứt nẻ, sụt lún.
1.1.6.3. Đánh giá về điều kiện địa chất cơng trình
Đất đá trong hệ Đệ tứ gồm 8 lớp: 6 lớp phía trên (sét pha, cát pha, sét
pha, sét, bùn sét pha, cát hạt mịn) có cường độ yếu đến rất yếu, mođun biến