Nghiên cứu lựa chọn hệ thống khai thác hợp lý cho đáy động tụ vỉa 14 khu bắc vàng danh xí nghiệp than cao thắng thuộc công ty tnhh than hòn gai

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

-------------o0o------------

VŨ VĂN TUÂN

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC HỢP LÝ CHO ĐÁY
ĐỘNG TỤ VỈA 14 KHU BẮC BÀNG DANH – XÍ NGHIỆP THAN CAO
THẮNG THUỘC CƠNG TY TNHH 1TV THAN HÒN GAI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2012


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

-------------o0o------------

VŨ VĂN TUÂN

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC HỢP Lí CHO ĐÁY
ĐỘNG TỤ VỈA 14 KHU BẮC BÀNG DANH – XÍ NGHIỆP THAN CAO
THẮNG THUỘC CƠNG TY TNHH 1TV THAN HÒN GAI

Chuyên ngành: khai thác mỏ
Mã số: 60.53.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. ĐẶNG VĂN CƢƠNG

HÀ NỘI - 2012


Lời cam đoan
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng
trình nào.

Hà Nội, ngày... tháng 10 năm 2012
Tác giả luận văn

Vũ Văn Tuân


Mục lục
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các bản vẽ
Trang
MỞ ĐẦU
CHƢƠNG 1: TÌNH HÌNH ĐỊA CHẤT ĐỘNG TỤ VỈA 14

1.1. Khái quát chung về khu mỏ

1
3

3

1.1.1. Vị trí địa lý

3

11.2. Địa hình sơng suối và khí hậu

3

1.1.3. Điều kiện giao thơng, liên lạc

4

1.1.4. Điều kiện kinh tế - xã hội

6

1.2. Cấu trúc địa chất khu mỏ

6

1.2.1. Lịch sử thăm dò khu mỏ

6

1.2.2. Địa tầng

7

1.2.3. Kiến tạo

8

1.2.4. Đặc điểm vỉa than

9

1.2.5. Đặc điểm tính chất vách, trụ vỉa

10

1.2.6. Địa chất thuỷ văn.

11

1.2.7. Đặc điểm độ chứa khí mỏ.

11

CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC

2.1. Vài nét tình hình khai thác vỉa than dày ở nƣớc ngoài

12

12

2.2. Phân tích lựa chọn hệ thống khai thác.

13

2.2.1. Ưu nhược điểm của 2 hệ thống khai thác.

14

2.2.2. Phân tích lựa chọn.

14

2.2.2.1. Hệ thống khai thác cột dài theo phương lị chợ bằng bám trụ

14

thu hồi than nóc
2.2.2.2. Hệ thống khai thác chia lớp bằng khấu một lớp bám vách trải

20

lưới B40 và khấu một lớp trụ thu hồi than lớp giữa
2.3. Lựa chọn hệ thống khai thác hợp lý.
Nhận xét
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHAI THÁC ĐÃ LỰA CHỌN

3.1. Khai thông và chuẩn khai trƣờng

22
23
24

24

3.1.1. Khai thông

24

3.1.2. Chuẩn bị khai trường.

24

3.2. Chế độ làm việc và công suất mỏ.

26

3.2.1. Chế độ làm việc.

26

3.2.2. Cơng suất lị chợ.

26

3.3. Các thông số điều kiện địa chất- kỹ thuật cơ bản của khu vực.

26

3.4. Sơ đồ hệ thống khai thác.

27

3.5. Hộ chiếu chống giữ lò chợ.

28

3.5.1. Lựa chọn giá thuỷ lực di động chống giữ lò chợ.

28

3.5.2. Điều khiển đá vách.

31

3.5.2.1. áp lực mỏ lị chợ

32

3.5.2.2. Tính tốn ảnh hưởng góc dốc vỉa đến độ ổn giá thủy lực

39

3.5.3. Khả năng làm việc của lưới B 40

43


3.5.4. Tính tốn hộ chiếu khoan nổ mìn

44

3.5.4.1. Chỉ tiêu thuốc nổ

44

3.5.4.2. Hộ chiếu khoan nổ mìn và sản lượng lị chợ khi khấu lớp

45

vách
3.5.4.3. Cơng tác khai thác lớp trụ và thu hồi lớp giữa

49

3.5.5. Tính tốn các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

53

3.5.6. Quy trình khai thác lị chợ chia lớp bằng, cơng nghệ chống giữ lị

59

chợ bằng giá thuỷ lực di động XDY- 1T2/ LY
3.5.7. Nhận xét

84
KẾT LUẬN

87

TÀI LIỆU THAM KHẢO

90


BẢNG THỐNG KẾ CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
TT

TTChữ viết tắt

Ý nghĩa

1

TNHH 1TV

Trách Nhiệm Hữu Hạn 1 Thành Viên

2

TP

Thành Phố

3

TDBS

Thăm dò bổ sung

4

XV

Xuyên vỉa

5

DV

Dọc vỉa

6

VC

Vận chuyển

7

HTKT

Hệ thống khai thác

8

HTPH

Hỗ trợ phá hỏa

9

TLDĐ

Thủy lực di động

10

TLĐ

Thủy lực đơn

11

XN

Xí nghiệp

12

KHKT

Khoa học kỹ thuật

13

KT-KT

Kinh tế - kỹ thuật

14

CN

Công nhân

15

TKKTTC

Thiết kế kỹ thuật thi công

16

KĐ

Khởi điểm

17

QĐ

Quản đốc

18

PQĐ

Phó Quản đốc

19

LC

Lị chợ

20

CB

Cánh bắc


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 1.1. Chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của các lớp nham thạch

10

Bảng 2.1. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của HTKH cột dài theo phương

19

Bảng 2.2. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của HTKH chia lớp bằng

21

Bảng 2.3. So sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của 2 HTKT

22

Bảng 3.1. Khối lượng đường lị khai thơng và chuẩn bị khu vực thiết kế

25

Bảng 3.2. Đặc tính kỹ thuật của giá thuỷ lực XDY - 1T2/LY.

31

Bảng 3.3. Kết quả tính tốn ảnh hưởng góc dốc vỉa đến độ ổn định của

41

giá


DANH MỤC CÁC BẢN VẼ
Trang
Hình 1.1. Bản đồ đường đồng đẳng trụ đáy động tụ Vỉa 14

5

Hình 3.1. Sơ đồ thơng gió, thốt nước và vận tải của HTKT chia lớp bằng

29

Hình 3.2. Sơ đồ cơng nghệ và bố trí lỗ mìn bắn phá hỏa lần đầu HTKT

30

chia lớp bằng
Hình 3.3. Hộ chiếu chống giữ lò chợ bằng giá thủy lực di động

38

Hình 3.4. Phân bố lực trong hệ tương quan giá thủy lực và nóc - nền lị

39

chợ.
Hình 3.5. Hộ chiếu khoan nổ mìn khấu gương lị chợ bám vách

46

Hình 3.6. Hộ chiếu khoan nổ mình khấu gương lị chợ bám trụ và thu hồi

50

than lớp giữa
Hình 3.7. Biểu đồ tổ chức chu kỳ và biểu đồ bố trí nhân lực khai thác lị

51

chợ
Hình 3.8. Quy trình khai thác lò chợ bằng giá thủy lực di động

52

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong nghành than hiện nay, khai thác hầm lị vẫn đóng một vai trò hết sức
quan trọng trong tổng sản lượng của nghành than. Xí nghiệp than Cao Thắng nói
riêng và nghành than nói chung để khai thác than một cách hiệu quả, triệt để không
làm tổn thất than nhiều là cả một vấn đề.
Điều kiện khi khai thác xuống sâu đến mức -14 của Vỉa 14 khu Bắc Bàng Danh
- Xí nghiệp than Cao Thắng thuộc Cơng ty TNHH 1TV than Hịn Gai gặp rất nhiều
khó khăn như: vấn đề vận tải, thơng gió và thốt nước. Để đáp ứng được sản lượng kế
hoạch năm mà Xí nghiệp đã đặt ra trong khi diện sản xuất đã thu hẹp thì cơng tác khai
thác than đòi hỏi làm sao năng suất, hiệu quả và tuyệt đối khơng được để tổn thất tài
ngun .
Vì vậy, tác giả đã phân tích các hệ thống khai thác có thể áp dụng tại đáy động
tụ Vỉa 14, để lựa chọn một hệ thống khai thác hợp lý nhất đảm bảo sản lượng, năng
suất lao động và tránh lãng phí tài nguyên. Hệ thống khai thác hợp lý giúp Xí nghiệp
than Cao Thắng đạt được sản lượng than theo kế hoach, đảm bảo năng suất lao động
và tiền lương của cơng nhân. Vì thế, nó mang tính cấp thiết đối với Xí nghiệp than
Cao Thắng nói riêng và nghành than nói chung.
2. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là phân tích các hệ thống khai thác có thể
áp dụng tại Vỉa 14 khu Bắc Bàng Danh – Xí nghiệp than Cao Thắng để lựa chọn hệ
thống khai thác hợp lý nhất, mang lại hiệu quả cao.
3. Các nội dung nghiên cứu chính
* Tình hình địa chất đáy động tụ tại Vỉa 14 khu Bắc Bàng Danh – Xí nghiệp
than Cao Thắng.
* Nghiên cứu phân tích các hệ thống khai thác có thể áp dụng nhằm nâng cao
các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật tại Xí nghiệp than Cao Thắng.

2
* Triển khai áp dụng thử nghiệm hệ thống khai thác, thiết kế hệ thống khai thác
và tính tốn các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của hệ thống khai thác Xí nghiệp đang áp
dụng.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
* Phương pháp thống kê
* Phương pháp phân tích đánh gí tổng hợp
5. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
* Đề xuất các hệ thống khai thác và lựa chọn một hệ thống khai thác hợp lý
nhằm khai thác có hiệu quả, nâng cao các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, an toàn lao động,
đáp ứng được sản lượng theo kế hoạch năm trong khai thác than Vỉa 14 Xí nghiệp
than Cao Thắng.
* Kết quả nghiên cứu của luận văn có thể làm tài liệu tham khảo giúp Xí nghiệp
than Cao Thắng nói riêng và Cơng ty TNHH 1TV than Hịn Gai nói chung lựa chọn
áp dụng trong quy hoạch phát triển và thiết kế mở rộng nâng cao công suất mỏ trong
những năm tiếp theo.
6. Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm 3 chương với 94 trang, 08 bản vẽ và 07 bảng biểu .
Thông qua luận văn tác giả trân trọng cảm ơn các thầy giáo giảng viên bộ mơn
khai thác hầm lị đặc biệt là PGS.TS. Đặng Văn Cương đã dành nhiều thời gian cơng
sức hướng dẫn cho học viên hồn thành luận văn này. Xin cảm ơn Ban lãnh đạo,
phịng Kỹ thuật, phóng Trắc địa, phịng Địa chất Xí nghiệp than Cao Thắng, Ban lãnh
đạo Phân xưởng khai thác 1 – Xí nghiệp than Cao Thắng và các bạn đồng nghiệp đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình tác giả thực hiện luận văn.


3

CHƢƠNG 1
TÌNH HÌNH ĐỊA CHẤT ĐỘNG TỤ VỈA 14
1.1. Khái qt chung về khu mỏ
1.1.1. Vị trí địa lý.
Khống sàng Bắc Bàng Danh thuộc địa phận Phường Hà Khánh – TP Hạ Long
– Quảng Ninh có toạ độ:

X = 23.000
Y = 409.900

23.800
410.900

( Theo tọa độ nhà nước 1972 ).
1.1.2. Địa hình sơng suối và khí hậu.
Khai trường mỏ nằm trong khu vực đồi núi thấp, bị chia cắt bởi nhiều suối nhỏ.
Địa hình thấp dần từ trung tâm về phía nam và phía tây đến bờ sơng Diễn Vọng.
Trong năm qua do q trình khai thác lộ thiên của Cơng ty than Hà Tu nên địa hình
khu vực trung tâm đã bị hạ thấp và biến dạng đáng kể. Độ cao của khu vực trung tâm
hiện nay là mức +320

+ 250.

Trong khu vực mỏ có suối lớn là suối Suối Lại tập trung nước từ các suối nhỏ
trong khu vực chảy ra sơng Diễn Vọng ở phía Tây. Các suối chỉ có nước trong mùa
mưa.
Khu mỏ nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, khí hậu ven biển, trong 1 năm phân
thành 2 mùa rõ rệt:
- Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa trung bình là 300 mm, cao
nhất là 448 mm, thấp nhất là 76.30 mm.

- Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau.
- Nhiệt độ trung bình của mùa hè từ 300

35 0 , mùa đơng từ 50

15 0

Hướng gió chính của mùa hè là hướng Đông Nam, mùa đông là hướng Đông Bắc.


4
1.1.3. Điều kiện giao thơng, liên lạc.
Khai trường mỏ có hệ thống giao thơng liên lạc với bên ngồi khá tốt. Từ mặt
bằng mỏ mức + 48 đã có hệ thống đường ô tô nối liền với bến xuất than ở bờ sông
Diễn Vọng và nối liền với đường tỉnh lộ từ thành phố Hạ Long đi đến bến phà Bang.
Đường ô tô đi thành phố Hạ Long đã được nâng cấp bề mặt là bê tông.


5
bản đồ đ-ờng đồng đẳng trụ
-12.85Q2-13.26Q3

G-12.5

-7.8C3

X6-12.8

D2-11.7

01/
3/2
012

V13+0.7

Dọc vỉa -7

Q1

G-4.7

2/20
11
+2.3A7
+1.8

m=11.52

+2.5A6Dọc vỉa
+2.5A5

Q3

Y2-13.0

+36.33

Khu vực đà khai thác

N4

băng tải

+32.04
N5

CLò
gió

+24.21N6

11

C2

+12.93 N9

G2

-7.5 T1
-2.4 N12 -7.06

-7.3 G1

-17.05 N17

+25.4
22.1

+33.9

m=15.04

M1

-6.81

TH +15/+54
-7.12

+25.3

+11.8
+16.6T1 H5

-6.6

X1

N4+13.7

P16+17.6

+24.4

-7.7

+28.7 +26.5

+39.9

N5+13.9

V2

M1+38.2

+34.5

+52.3

L11

+35.5

M3

+52.1 M4
+51.8

+52.1 M6
+52.7 M7

TI

+51.8

P19+46.3

N14

+53.3X27

+45.9 A1

+53.6 M9

+51.4X3

T

+54.0

+43.8 N1
+47.1

X7

-6.3

T21

+42.7
B1
+50.2
+52.8 M8

-11.0N8

+45.5

40.5

-11.0

+25.8 G3

X2

P18+35.8

K4

m=11.96

DV Trụ +25

G-4.9

+44.2 N5

+44.0

X9

T4

Hầm bơm-30

+37.4
+37.6

N2

-10.9 N7

m=28.93

P17+31.1

+17.2 H9

-2.4H3
-5.6
Z2

-9.3

N6+14.2

-11.4 N6

+51.9 M2

S

V8-5.0
V9-4.9

+18.6
m=7.63

H1

I3+25.79
I2+25.5

A1

-3.7D11

+17.2

U1

S

-14.1Đ4

L-34.6
V7-5.2

M4-28.1
V6-5.5

C2

DV Trụ +11

N3+12.1

-3.9

D10

M5-10.2
V3-5.4

V5-5.2

U2

N1+11.5

B15+11.7
G+14.2
G+19.0

K3

A4

-6.4

Đ2-14.0

N2-35.4

+7.7

H3

S

+20.1 L8
+31.8
+35.1

G-8.6

T3-6.3

B1-7.0

B14+11.4

E1

+51.9

T3

+18.7C1

C2

K2

Q2-14.0N12-29.4

N6-25.0

25/8

+12.5 L5
+13.3 L6B11+10.6
B12+10.8
+17.3
L7

+18.9

C3-14.1

M3-21.4

L5

+9.1
+14.8
F2

-5.7X10

M2-22.4
A3-21.4
-24.1

Q1-14.2

G-13.8

N5-18.6

Ngầm-10/-27
XV -10
-6.65
U3

-7.1V6

F1

T0

+51.1 M

+60

N5+5.7

+10.6 B3

+5.0

U3-15.0
U2-14.6

-6.2

N4-14.3 N11

Q3-13.6

K8

-3.5
T4

N3-12.2

B2-6.8

-7.3
+5.3
K9

Q7-13.2

V3+2.4

U4-14.7

+1.3

B1-13.7

Dọc vỉa -14

N2-9.3

M+5.3

L3

G-14.2

-6.6 X4
T1-6.6

F7-3.5

-1.82 D5

24/10/2011

Ngầm đặt

-5.8X8
Y6-13.3

+5.9

+10.3

+48.58 I

-6.0X7

B6 Y5-13.1

C5

C3

+8.0

+13.3
T4
+15.3

23/06/2011

+48.0

+44.9

N3

-6.4

-0.2

A3

Q8

08/9
/20

01/8/20
11
cl2+51.0

DV Trụ +10

-7.2G5

y4-12.7
B2-12.5

B5

+11.3

m=7.03

+48.45A1

+48.2

B9 -7.6

T2-6.5
C3-3.2

m=15.27

cl1+51.0

-12.5

V8-6.6

+0

+6.2

+10.8

vỉa -14

B10-7.3

V9-6.9

01/1

K - K

-8.94
Däc
V1

B11

V10-6.8

40.6
+54.0 X4

40.6
+54.0X2

T22 -5.7

+54.0 G

VËn chuyÖn -10

+58.4

+53.6

D1

A

+61.7

S5

+53.9M10

+53.7 M11

m=7.64

S6+62.3

m=

+53.9 M12
+53.9 M13

+54.1 M14
+75.0

+54.3 M15

H10

+76.5
H11

C1+92.8

+93.3C2

VËn chun +54

Th TGiã+54/+120

+96.2Q1
+111.9
S15

Clß+115

Hình 1.1. Bản đồ đƣờng đồng đẳng trụ đáy động tụ Vỉa 14

m=7.21

E4


6
Trong những năm qua để phục vụ cho việc khai thác Xí nghiệp than Cao Thắng
và Cơng ty than Hà Tu cũng đã thi cơng khá hồn chỉnh hệ thống đường ơ tơ nội bộ từ
mặt bằng cơng nghiệp chính đến các khu vực trong khai trường.
Điện thoại hữu tuyến quốc gia đã kéo tới mặt bằng sân công nghiệp mức + 48.
1.1.4. Điều kiện kinh tế xã hội.
Khai trường mỏ nằm trên địa bàn phường Hà Khánh thành phố Hạ Long. Đây là
khu vực rừng núi xa nhất của phường, nên điều kiện kinh tế xã hội chưa phát triển.
Trong giới hạn khai trường không phân bố dân cư.
Khai trường mỏ là một vùng đồi núi trọc, thảm thực vật nghèo nàn, hầu như
khơng có giá trị kinh tế. Việc khai thác than trong những năm qua của các đơn vị và
nhân dân địa phương càng làm cho thảm thực vật càng thêm nghèo kiệt hơn.
1.2. Cấu trúc địa chất khu mỏ
1.2.1. Lịch sử thăm dị khu mỏ.
Khống sàng Bắc Bàng Danh là một phần của khu mỏ Bắc Hà lầm – Suối Lại đã
được tiến hành thăm dò địa chất qua các giai đoạn:
- Từ những năm 1964, 1965 liên đoàn địa chất 9 đã tiến hành phương án tìm kiếm
thăm dị tỷ mỷ cho tồn vùng.
- Báo cáo thăm dị tỷ mỷ khống sàng Bắc Bàng Danh năm 1968 (Trữ lượng địa
chất được xác định đến 30/6/1968).
- Báo cáo thăm dò nâng cấp trữ lượng phục vụ cho khai thác hoàn thành năm 1975
(trữ lượng được xác định đến 31/12/1975).
- Báo cáo tổng hợp tài liệu thăm dò khai thác khu mỏ Bắc Bàng Danh năm 1984
(Trữ lượng được xác định đến 30/6/1984). Tài liệu được đánh giá trên cơ sở bổ sung
thêm một số lỗ khoan thăm dò phục vụ khai thác thực hiện trong các năm 1982 –

1983.
- Báo cáo tổng hợp tài liệu thăm dị và tính lại trữ lượng địa chất đến 31/5/1993 do
Cơng ty than Hịn Gai thành lập phục vụ cho việc lập thiết kế kỹ thuật thi cơng
khống sàng Bắc Bàng Danh bằng phương pháp hầm lò.


7
Tháng 4/2000 Xí nghiệp than Cao thắng đã tiến hành tính tốn lại trữ lượng của
Vỉa 15 và tầng lị bằng + 48 lên lộ vỉa của vỉa 13, vỉa 14 phục vụ cho việc lập Dự án
duy trì sản xuất của mỏ sau năm 2000.
Năm 2001 có báo cáo tổng hợp tài liệu địa chất khu Suối Lại – TP Hạ long – tỉnh
Quảng Ninh, tác giả Bùi Văn Sang.
Năm 2003 lập báo cáo địa chất tổng hợp kết quả cơng tác TDBS khu Suối lại – Xí
nghiệp than Giáp Khẩu, khu Tây Bắc Suối Lại Xí nghiệp than 917, Khu Băc Bàng
Danh Xí nghiệp than Cao Thắng. Từ năm 2004 đến nay đã bổ sung thêm 29 lỗ khoan .
1.2.2. Địa tầng.
Theo kết quả thăm dò địa chất qua các giai đoạn cho thấy :
Trầm tích chứa than của khoáng sàng Bắc Bàng Danh thuộc giới Trung Sinh, hệ
Triát thống thượng bậc Nori – Reti, Điệp chứa than hòn gai( T3n-r-Hg2). Phần trên
cùng là lớp phủ đệ tứ (Q), phần dưới cùng là móng cổ đá vơi Các bon – Pecmi(CP).
Trong địa tầng khu vực với chiều dày từ 250

300 m có sự phân bố của 6 vỉa

than : Vỉa 8,Vỉa 9, Vỉa 10, Vỉa 11,Vỉa 12,Vỉa 13, Vỉa 14, Vỉa 15 và Vỉa 16.
Xen giữa các vỉa than là các lớp nham thạch như: Cuội kết, sạn kết, cát kết và sét
than được xếp theo nhịp trầm tích từ hạt thơ đến hạt mịn và ngược lại. Sau đây là mơ
tả sơ lược đặc tính của
các loại trầm tích đó:
* Cuội kết:

Có màu xám trắng, cấu tạo khối, cỡ hạt từ 1

1,5cm, cá biệt có hạt cuội 5

10cm.

Xi măng gắn kết thường là Cát, Si lic. Thành phần cuội là thạch anh Silic, độ mài
trong lựa chọn từ trung bình đến tốt. Cuội kết gặp ở khu Suối Lại, thường ở trên vách
vỉa 14 và trụ vỉa 13,
* Sạn kết:
Có màu xám tối đến xám sáng, cấu tạo khối. Thành phần hạt vụn chủ yếu là Thạch
anh - Si líc, cỡ hạt từ 0,5

1,2cm. Xi măng gắn kết là Silic, sét.


8
Trong địa tầng Suối Lại sạn kết khá phổ biến, gặp hầu hết ở các lỗ khoan, thường
có dạng lớp và thấu kính, chiều dày thay đổi từ 0,50 đến hàng chục mét . Sạn kết
chiếm khoảng 29% trong cột địa tầng chứa than.
* Cát kết:
Có màu xám sáng đến xám tro, hạt mịn đến lớn, cấu tạo khối. Cát kết là loại đá
phổ biến, phân bố rộng rãi nằm xen kẽ trong cột địa tầng có chiều dày từ vài mét đến
vài chục mét. Cát kết chiếm khoảng 30% chiều dày cột địa tầng chứa than.
* Bột kết:
Màu xám đến xám đen, hạt mịn đến trung bình. Bột kết chiếm phần lớn trong cột
địa tầng, thường phân bố ở vách trụ hoặc gần vách trụ các vỉa than. Trong bột kết
thường chứa các hoá thạch thực vật. Chiều dày các lớp bột kết quan sát ở các lỗ khoan
thường từ vài mét đến vài chục mét. Bột kết chiếm khoảng 18% cột địa tầng chứa
than.

* Sét kết:
Có màu xám đen, cấu tạo phân lớp mỏng. Sét phân bố chủ yếu ở vách, trụ vỉa và
các lớp kẹp trong than. Trong cột địa tầng chứa than, sét kết chiếm khoảng 13% tổng
chiều dày.
* Sét than:
Có màu xám đen, cấu tạo phân phiến phân bố chủ yếu trong các lớp kẹp của than,
cá biệt ở vách, trụ các vỉa than.
Tóm lại sự phân bố các loại đất đá trong trầm tích chứa than trong khu Suối Lại
thể hiện tương đối rõ sự sắp xếp có tính chu kỳ nhưng khơng hồn chỉnh và luôn bị
biến đổi các vỉa than không duy trì và ổn định theo đường phương và hướng cắm.
1.2.3. Kiến tạo
*Uốn nếp
Cũng như toàn bộ khu mỏ Bắc Hà lầm – Suối Lại khống sàng Bắc Bàng Danh có
đặc điểm cấu trúc và kiến tạo rất phức tạp. Khoáng sàng Bắc Bàng Danh là một
hướng tà khơng khép kín, trục hướng tà chạy theo hướng gần trùng phương vĩ tuyến,


9
mặt trục nghiêng về phía Bắc với góc dốc 80

850. Hai cánh của hướng tà có đặc tính

khác nhau về chiều dày vỉa cũng như về góc dốc.
- Cánh Nam: Cấu tạo đơn giản với góc dốc vỉa thay đổi từ 40

450 và tăng dần từ

Tây sang Đông.
- Cánh Bắc: Cấu tạo phức tạp hơn do ảnh hưởng của đứt gãy F.J và FK. Các vỉa
than thuộc cánh Bắc thường khơng ổn định, có chỗ dạng ổ, dạng vát nhọn.

Ngồi hướng tà chính mơ tả trên, trong giới hạn khu thăm dị cịn phát hiện các nếp
uốn nhỏ ở phía Tây Bắc. Các nếp uốn nhỏ này góp phần làm phức tạp thêm cấu trúc
địa chất khu thăm dò.
*Đứt gãy
Tổng hợp tài liệu thăm dò khai thác qua các giai đoạn đã xác định trong giới hạn
lập báo cáo gặp các đứt gãy FK, FJ, và các đứt gãy nhỏ được xác định qua tài liệu khai
thác.
- Đứt gãy thuận FK:
Trong giới hạn khai trường mỏ có sự phân bố của đứt gãy lớn K - K kéo dài từ
Đông Bắc xuống Tây Nam. Đới huỷ hoại của đứt gãy rộng khoảng 20m. Đứt gãy K –
K có mặt trượt cắm về phía nam với góc dốc từ 65 0

750, Biên độ dịch chuyển của

đứt gãy FK không xác định được chính xác do 2 cánh đứt gãy các vỉa than khơng duy
trì liên tục.
- Đứt gãy nghịch FJ:
Lộ ra ở phía tây khu thăm dị trên các tầng khai thác trong khoảng cách giữa các
tuyến XII

XIV. Đứt gãy FJ cịn được phát hiện trong q trình khoan thăm dị khai

thác tại các lỗ khoan BS18, BS32 và BS33. Phương của đứt gãy chạy theo hướng Tây
Bắc - Đông Nam, cắm về phía Tây Nam với góc dốc thay đổi từ 70

75o, cự ly dịch

chuyển khơng lớn.
Ngồi 2 đứt gãy trên trong q trình khai thác cịn phát hiện các đứt gãy nhỏ với
biên độ dịch chuyển nhỏ và không phổ biến rộng theo đường phương.

10
1.2.4. Đặc điểm vỉa than.
Khu vực Bắc Bàng Danh do Xí nghiệp than Cao Thắng quản lý gồm 6 vỉa than:
Vỉa 10,Vỉa11 Vỉa 12,Vỉa 13, vỉa 14, vỉa 15.
Vỉa 14: Nằm dưới vỉa 15, cách vỉa 15 khoảng 97m và nằm trên vỉa 13 khoảng
21 60m. Vỉa 14 có diện phân bố rộng trong tồn bộ giới hạn khống sàng. Vỉa có
cấu tạo phức tạp, chiều dầy tương đối ổn định, chiều dầy tổng quát của vỉa thay đổi từ
2,41

15,74 mét trung bình là 8,17 mét. Chiều dầy tính trữ lượng thay đổi từ 2,31 đến

15,04 mét trung bình là 7,08 mét. Vỉa 14 có từ 0 4 lớp kẹp, có chiều dầy từ 0,2
2,13 mét, trung bình là 0,92 mét. Vỉa 14 là vỉa có độ dốc biến thiên đáng kể. Phần
phía Tây viả có độ dốc từ 30 35o. Phía cực Đơng và đáy động tụ vỉa rất thoải độ
dốcvỉa từ 0 15o, khu vực Trung tâm từ T IV T IVA từ +50 lên lộ vỉa có độ dốc thay
đổi từ 45o đến 65o.
1.2.5. Đặc điểm tính chất vách, trụ vỉa.
*Vách trực tiếp: Có cấu tạo khơng đồng nhất, theo tài liệu một số lỗ khoan thì
vách trực tiếp là bột kết có chiều dầy trung bình 12 m, Tại một vài vị trí lỗ khoan
vách trực tiếp có chiều dầy

13 m.

*Vách cơ bản: Là cát kết và sạn kết, thuộc loại bền vững trung bình đến bền
vững.
*Trụ vỉa: Thường là sét kết chiều dầy không ổn định, màu xám, phân lớp mỏng,
dễ vỡ vụn. Nằm dưới lớp sét kết là lớp sạn kết màu trắng, có cấu tạo khối bền vững.
Các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của các lớp nham thạch

Bảng 1.1. Chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của các lớp nham thạch
Số
TT

Các chỉ tiêu

Cuội

Cát

Bột

sét

sạn kết

kết

kết

kết

1

Độ ẩm WA (%)

0,267

0,445

0,934

0,609

2

Độ ẩm bão hoà WB (%)

1,079

1,535

1,868

2,408

3

Dung trọng (g/cm3)

2,57

2,6

2,6

2,64


11

(g/ cm3)

4

Tỷ trọng

5

Lực kháng nén

n

(Kg/cm2)

6

Lực kháng kéo

K

(Kg/cm2)

7

Góc nội ma sát

(độ)

8
Lực dính kết (Kg/cm2)

1.2.6. Địa chất thuỷ văn.

2,68

2,69

2,69

2,72

1.014,72 824,94

527,08

280,0

88,69

111,94

80,31

69,39

32o43’

32o59’

32o36’

30o56’

369

304

218

221

* Nước trên mặt.
Trong giới hạn khai trường có 2 suối chính là Suối Lại ở phía Nam ( là giới hạn tự
nhiên giữa khai trường Bắc Bàng Danh ở phía Bắc. Cả hai suối đều chảy theo hướng
từ Đông sang Tây, từ khai trường mỏ Hà Tu qua khai trường Bắc Bàng Danh đổ ra
sơng Diễn Vọng. Các suối trên chỉ có nước về mùa mưa.
Lưu lượng nước chảy trong suối biến thiên theo mùa, những ngày mưa lớn đạt tới
24,9 m3/s, mùa khơ lưu lượng rất nhỏ 0,075 m3/s.
*Nước dưới đất.
Khống sàng Bắc Hà Lầm – Suối Lại nói chung cũng như khu mỏ Bắc Bàng Danh
phân bố các tầng chứa nước dưới đất như sau:
+ Tầng chứa nước trong trầm tích đệ tứ

(Q) phân bố ở các thung lũng của các

suối, nước khơng có áp lực, thường ở độ sâu từ 0,5

1m.

+ Tầng chứa nước khe nứt của phụ điệp chứa than ( T3n - r - Hg2 ), trong địa tầng
các nham thạch chứa nước và cách nước xen kẽ nhau tạo thành các tầng nước ngầm

có áp cục bộ với biên độ dao động của mức nước áp lực từ 1,0

2,98m.

+ Tầng chứa nước khe nứt của phụ điệp dưới than (T3n - r - Hg1 ), không có điểm
lộ trên mặt trong khu vực thăm dị, thành phần nham thạch chủ yếu là cuội, sạn kết,
xen lẫn sét kết, bột kết với chiều dày lên tới 20 m

350 m là tầng chứa nước chủ yếu.

Nước trên mặt và các tầng nước dưới đất gần bề mặt chủ yếu là loại nước
Đicacbonat Clo rua có độ PH từ 5,8

6,2 thuộc loại nước mềm.

Theo kết quả khảo sát cho thấy: Độ thấm của nước ngầm ở khu vực khai thác đạt
K = 0,062m/ng.đêm.


12
I.2.7. Đặc điểm độ chứa khí mỏ.
Cho tới nay việc nghiên cứu khí mỏ cho khống sàng Bắc Bàng Danh cũng như
tồn bộ khống sàng Bắc Hà Lầm – Suối Lại chưa được tiến hành một cách đầy đủ,
song căn cứ vào độ suất khí của các khai trường lân cận như mỏ Hà Lầm và các khu
vực đang khai thác của Xí nghiệp tạm xếp mỏ loại I về khí.


13

CHƢƠNG 2

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHAI THÁC
2.1. Vài nét tình hình khai thác vỉa than dày ở nƣớc ngoài
Vỉa dày được khai thác ở hầu hết các nước trên thế giới. Nhiều nước vỉa dày
chiếm tối đa số như Ru me ni 67%, Nam Tư trên 90%, Tiệp Khắc 50%, Việt Nam
53%, Hunggari 50%. Để khai thác vỉa dày có nhiều phương pháp khác nhau phụ
thuộc vào chiều dày, độ dốc, cấu tạo vỉa cũng như tính chất than vỉa đá vây quanh,
tổng quát có thể chia thành 2 nhóm sau:
Nhóm 1: Khai thác theo gương lị ngắn.
Các cơng nghệ trong nhóm này thường khai thác liền một lúc tồn bộ chiều dày
vỉa như: khai thác tầng lị dọc vỉa phân tầng, bằng sức nước, hệ thống khai thác buồng
bằng thủ công hoặc cơ giới, hệ thống khai thác dùng giàn chống cứng, hệ thống khai
thác bằng buồng lưu than, chia cột theo độ dốc v.v..Trên thế giới Tiệp Khắc là nước
có tỉ lệ khai thác vỉa dày theo gương lò ngắn lớn nhất, chiếm hơn 65%, Rumani gần
50%.
Nhóm 2: Khai thác theo gương lị chợ dài.
Trong nhóm này công nghệ chủ yếu là chia lớp nghiêng, ngang có thu hồi hoặc
khơng thu hồi lớp giữa, hiện nay nhiều nước có nền cơng nghiệp than phát triển
thường dùng các cơng nghệ thuộc nhóm này để khai thác vỉa dày như: Nhật Bản 93%,
Pháp 80%, Ba Lan 87%, Nam tư 70%, Liên Xô 80% và Việt Nam gần 100%.
Công nghệ này tạo điều kiện cơ giới hóa đồng bộ cao, tập trung hóa sản xuất
nhưng nhược điểm chủ yếu của nó là tổn thất than vẫn cịn cao (trung bình 25%).
Tổn thất trong khai thác vỉa dày chủ yếu gồm:
- Than để lại ở trụ bảo vệ: 3

8%.

- Than tổn thất do không lấy hết chiều dày 5

15%, như vậy sơ bộ thấy tổn thất

theo chiều dày vỉa gấp 2 lần tổn thất do để lại trụ bảo vệ
Thế giới giải quyết giảm tổn thất than theo ba hướng chính:


14
+ Hướng thứ nhất: áp dụng vách giả nhân tạo như lưới thép, tấm đan v.v.. để ngăn
cách thay lớp than ở lại.
+ Hướng thứ hai: Sử dụng dung dịch làm gắn kết đá vách đã bị sập đổ ở lớp thứ nhất
thay lớp để lại.
+ Hướng thứ ba: Lợi dụng áp lực mỏ và thời gian để đá sập đổ ở lớp vách tự gắn kết.
Tuy nhiên chỉ áp dụng trong trường hợp đá có tính tự gắn kết.
- Việc cơ giới hóa đồng bộ dưới các lớp vách nhân tạo đã đưa năng suất lò chợ lên
rất cao, trung bình đạt từ 1300

1800T/ngày, cá biệt 4000

5000T/ngày. Một số

nước phổ biến phương pháp khoan nổ mìn thu hồi lớp giữa dưới những vì chống đặc
biệt có hoặc khơng có vách giả như Liên Xô, Pháp, Nam Tư khi khai thác vỉa thoải và
nghiêng có chiều dày trên 5m.
Trong cơng nghệ chia lớp, thu hồi lớp giữa có một số chỉ tiêu quan trọng như:
chiều cao thu hồi, chiều dài lị chợ, khoảng cách vượt trước giữa các gương lị
chợ...Nói chung các chỉ tiêu này phụ thuộc vào điều kiện kỹ thuật và địa chất mỗi nơi,
thường chọn theo kinh nghiệm thực tế: như ở Anh, Pháp, Nhật, Tây Đức, Nam Tư
khoảng cách vượt trước 15
và Rumani 60

25m, Hunggari gần 30m, Liên Xơ 40

60m, Tiệp Khắc

80m. Cịn chiều cao thu hồi lớp giữa như ở Hunggari (trong điều kiện

thủ công chống vì sắt) là khơng q 4m. Ở một số nước khác dao động từ 2 đến 12m
phụ thuộc vào công nghệ khai thác dưới vách nhân tạo và độ dốc vỉa. Với chiều dài lò
chợ phụ thuộc nhiều yếu tố trong đó thiết bị để khấu than, độ dốc vỉa có vị trí quan
trọng ở Nam Tư với vỉa nghiêng, khơng cơ giới hóa cao, chiều dài lị chợ 70
các nước khác 60

100m,

200m.

2.2. Phân tích lựa chọn hệ thống khai thác.
Vì chiều dài theo phương của vỉa dài 160m và chiều dài theo hướng dốc 20m
nên ở đề tài này tác giả chọn hệ thống khai thác gương ngắn là hợp lý.
Dựa vào điều kiện địa chất và cấu tạo vỉa tác giả đưa ra 2 hệ thống khai thác:
Hệ thống khai thác cột dài theo phương lò chợ bằng bám trụ thu hồi than nóc và hệ


15
thống khai thác chia lớp bằng, khấu 1 lớp bám vách trải lưới B40, 1 lớp bám trụ sau
đó thu hồi than lớp giữa.
2.2.1. Ưu nhược điểm của 2 hệ thống khai thác.
A ) Hệ thống khai thác cột dài theo phương lò chợ bằng bám trụ thu hồi than nóc.
*Ưu điểm:
- Khối lượng đào đường lị chuẩn bị nhỏ.
- Sơ đồ thơng gió đơn giản
* Nhược điểm:

- Tổn thất than lớn, thu hồi than kém.
B ) Hệ thống khai thác chia lớp bằng : Khai thác 1 lớp bám vách dày 2,2m trải lưới
B40 và khai thác 1 lớp bám trụ dày 2,2 thu hồi than lớp giữa.
* Ưu điểm:
- Tổn thất than ít do thu hồi than lớp giữa nhờ có lưới B40.
* Nhược điểm:
- Sơ đồ thơng gió phức tạp
- Khối lượng đào các đường lị chuẩn bị lớn.
2.2.2. Phân tích lựa chọn.
2.2.2.1. Hệ thống khai thác cột dài theo phương lò chợ bằng bám trụ thu hồi than nóc
Cơng tác thơng gió, vận tải, vận chuyển vật liệu và thốt nước.
+ Cơng tác thơng gió: Sử dụng phương pháp thơng gió hút và mạng gió chung
của khu vực. Gió sạch từ ngồi trời
tải +54/-10

Lị vận chuyển -10

Lị vận chuyển chính mức +54
Lị XV -10

Ngầm -10/-27

Ngầm trục

XV -14 số 1

Lò DV -14 cánh Nam

Gương lò chợ -14. Gió thải từ cuối lị chợ bằng -14

dọc vỉa -14 cánh Bắc

Lị XV -14 số 2

10/+54

Thượng thơng gió +54/+162

+ Cơng tác vận tải:

Thượng -27/-10
Cửa lị +162

Lị

Thượng thơng gió -

Ra ngồi.


16
Than khai thác từ lò chợ bằng -14 được vận chuyển bằng máy cào lò chợ
cào lò dọc vỉa -14 cánh Nam
27/-10

03 băng tải DV -14 cánh Nam

Máy

Băng tải thượng -

sau đó than được rót lên xe gịong lị VC -10 và được đổ vào Bun ke qua

Băng tải chính đặt tại ngầm băng tải +48/-10

ra ngoai mặt bằng + 48.

+ Vận chuyển vật liệu:
Gỗ và vật liệu được đưa vào lò VC +54
chuyển -10

Ngầm -10/-27

Lò XV -10

Ngầm trục tải +54/-10
XV -14 số 1

Lò vận

Lò DV -14 cánh Nam

Gương lò chợ -14.
+ Cơng tác thốt nước: Nước tại khu vực khai thác được dẫn qua lò DV -14 cánh
Bắc

Qua XV -14

Dẫn xuống Ngầm -10/-27 và được gom tại Hầm bơm mức -30

sau đó được bơm lên mức -10 và tại mức -10 nước được bơm tiếp lên mức +54 và
thoát ra ngồi cửa lị bằng hệ thống rãnh nước dọc hơng lị VC +54.
+ Tính tốn các chỉ tiêu kinh tế -kỹ thuật
1. Sản lượng 1 luồng khấu.
Q1 = L . r . mK .

. K ; (tấn)

Trong đó:
L - Chiều dài lò chợ ; L = 20 mét.
r - Tiến độ 1 luồng khấu ; r = 0,8 mét
mK - Chiều cao khấu ; mK = 2,2 mét.
- Tỷ trọng than. = 1,53 T/m3
K- Hệ số khai thác ; K = 0,9
Thay số:
Q1 = 20 x 0,8 x 2,2 x 1,53 x 0,9= 48 tấn.
2. Sản lượng thu hồi 1 luồng.
Q2 = L . rth . ht .

. K2 , tấn

Trong đó:
rth- Bước thu hồi 1 chu kỳ : rth = 1,6 mét