Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý cho các vỉa than dày trung bình, dốc đứng thuộc công ty than dương huy

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

NGUYỄN VĂN VẠN

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ KHAI THÁC
HỢP LÝ CHO CÁC VỈA THAN DÀY TRUNG BÌNH, DỐC
ĐỨNG THUỘC CÔNG TY THAN DƯƠNG HUY

Chuyên ngành:Khai thác mỏ
Mã số:60.53.05

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS TS TRẦN VĂN THANH

Hà Nội – 2010


1

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số liệu,
kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào.

Hà Nội, ngày 6 tháng 8 năm 2010
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Vạn

2

MỤC LỤC
Lời cam đoan

1

Danh mục các bảng, biểu

5

Danh mục các hình vẽ

6

Lời cảm ơn

7

MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH VÀ PHÂN LOẠI ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT
MỎ VÀ ĐIỀU KIỆN KHOÁNG SÀNG THAN KHE TAM
1.1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT MỎ

8
11
11

1.1.1. Địa tầng

11

1.1.2. Kiến Tạo

14

1.1.3. Điều kiện địa chất thủy văn, địa chất cơng trình

17

1.2. ĐIỀU KIỆN KHỐNG SÀNG THAN KHE TAM

19

1.2.1. Đặc điểm các vỉa than của khoáng sàng than Khe Tam

19

1.2.2. Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của than

22

1.3. PHÂN LOẠI VỈA

28

1.3.1. Góc dốc vỉa

28

1.3.2. Chiều dày vỉa

30

1.3.3. Đặc tính đá kẹp trong vỉa
32
1.3.4. Cấu tạo và tính chất của vách giả, đá vách trực tiếp và 33
đá vách cơ bản
1.3.5. Cấu tạo và tính chất của đá trụ
36
1.3.6. Khả năng lấp đầy khu vực phá hỏa
37
1.3.7. Công nghệ khai thác
1.4. NHẬN XÉT
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÁC CƠNG NGHỆ KHAI
THÁC ĐÃ ÁP DỤNG CHO CÁC VỈA THAN DÀY TRUNG BÌNH,
DỐC ĐỨNG THUỘC CƠNG TY THAN DƯƠNG HUY. ĐỀ XUẤT
CƠNG NGHỆ KHAI THÁC HỢP LÝ.

38
41
42

2.1. PHÂN TÍCH CÁC CƠNG NGHỆ KHAI THÁC ĐÃ ÁP 42
DỤNG
2.1.1. Công nghệ khai thác lò dọc vỉa phân tầng

42

3

2.1.2. Công nghệ khai thác buồng cột

46

2.2. KINH NGHIỆM KHAI THÁC VỈA THAN DÀY TRUNG 49
BÌNH, DỐC ĐỨNG CỦA MỘT SỐ CƠNG TY THAN THUỘC TẬP
ĐỒN TKV Ở VÙNG QUẢNG NINH VÀ TRÊN THẾ GIỚI. ĐỀ
XUẤT CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HỢP LÝ.
2.2.1. Cơng nghệ khai thác lị dọc vỉa phân tầng, hạ trần sử 49
dụng giá thủy lực di động XDY-1/T2-LY ở Công ty TNHH1TV
than Quang Hanh – TKV
2.2.2. Công nghệ khai thác buồng thượng ở Xí nghiệp than Hà 53
Ráng thuộc Công ty than Hạ Long - TKV
2.2.3. Công nghệ khai thác sử dụng máy bào than

56

2.2.4. Công nghệ khai thác sử dụng thiết bị cưa than

61

Kết luận

63

64

2.2.5. Đề xuất công nghệ khai thác hợp lý
CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN KHU VỰC THỬ NGHIỆM VÀ TÍNH 65
TỐN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA CÔNG NGHỆ
KHAI THÁC SỬ DỤNG THIẾT BỊ CƯA THAN
3.1. Lựa chọn khu vực thử nghiệm
3.2. Sơ đồ công nghệ
3.3. Xác định các thông số công nghệ và tính tốn các chỉ tiêu
kinh tế- kỹ thuật
3.3.1. Xác định các thông số của hệ thống khai thác áp dụng
công nghệ cưa than
3.3.2. Xác định các thông số kỹ thuật của cơng nghệ khai thác
cưa than
3.3.3. Tính tốn các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của công nghệ
khai thác cưa than
3.3.4. Quy trình cơng nghệ khấu than trong buồng khấu và
biện pháp xử lý than treo trong quá trình khấu than

65
67
68
68
71
77
83

3.3.5. Tổ chức sản xuất trong lò chợ và lịch trình thi cơng khu vực

86

3.3.6. Biện pháp kỹ thuật an tồn trong thi cơng

90

3.3.7. Dự tốn chi phí sản xuất trực tiếp

92

KẾT LUẬN
KIẾN NGHỊ

96

TÀI LIỆU THAM KHẢO

98

97


4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
KTKT

- Kinh tế kỹ thuật

CNKT

- Công nghệ khai thác

HTKT

- Hệ thống khai thác

NSLĐ

- Năng suất lao động

TNLĐ

- Tai nạn lao động

KT

- Khai thác

TNHH 1TV

- Trách nhiệm hữu hạn một thành viên

TKV

- Tập đoàn cơng nghiệp than-khống sản Việt Nam


5

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
Trang
Bảng 1.1.

Các chỉ tiêu cơ lý của đá vách các vỉa than

18

Bảng 1.2.

Các chỉ tiêu cơ lý của đá trụ các vỉa than

19

Bảng 1.3.

20

Bảng 1.4.

Bảng thống kê đặc điểm các vỉa than
Thành phần các nguyên tố tạo than

Bảng 1.5.

Bảng thống kê chất lượng các vỉa than

26

Bảng 1.6.

Phân loại đá vách theo đặc tính điều khiển

35

Bảng 1.7.

Độ bền vững của đá vách trực tiếp các vỉa than

36

Bảng 1.8.

Phân loại trụ vỉa

36

Bảng 2.1.

Bảng chỉ tiêu KTKT cơ bản của CNKT lò dọc vỉa hạ trần

52

Bảng 2.2.

Bảng chỉ tiêu KTKT cơ bản của CNKT buồng thượng

55

Bảng 2.3.

Đặc tính kỹ thuật của dàn chống

58

Bảng 2.4.

Đặc tính kỹ thuật của máy bào

59

Bảng 2.5.

Bảng chỉ tiêu KTKT của CNKT sử dụng máy bào than

60

Bảng 2.6.

Đặc tính kỹ thuật của thiết bị UPD

62

Bảng 3.1.

Các chỉ tiêu cơ lý của đá vách và đá trụ vỉa than

66

Bảng 3.2.

Các thông số kỹ thuật cơ bản của CNKT bằng cưa than

77

Bảng 3.3.

Các thông số cơ bản của HTKT áp dụng cưa than

82

Biểu 3.1.

Biểu đồ tổ chức chu kỳ đào lò dọc vỉa

86

Biểu 3.2.

Biểu đồ tổ chức chu kỳ đào lò thượng

87

Biểu 3.3.

Biểu đồ tổ chức sản xuất trong một ca cắt than

88

Bảng 3.4.

Bảng dự toán các chi phí trực tiếp cho 1 tấn than

93

Bảng 3.5.

Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của công nghệ cưa than

94

Bảng 3.6.

Bảng so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của cơng nghệ

95

cưa than với cơng nghệ khai thác lị dọc vỉa phân tầng,hạ
trần sử dụng giá thuỷ lực di động XDY-1/T2-LY

23


6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1.

Thành phần hố học của tro than

24

Hình 1.2.

Phân loại vỉa theo góc dốc

29

Hình 1.3.

Phân loại vỉa theo chiều dày-theo số lượng vỉa

30

Hình 1.4.

Phân loại vỉa theo chiều dày-theo trữ lượng than

31

Hình 1.5.

Phân loại vỉa theo mức độ ổn định về góc dốc và chiều

32

dày của vỉa
Hình 1.6.

Phân loại vỉa theo mức độ cấu tạo vỉa

33

Hình 1.7.

Phân loại vỉa theo cơng nghệ khai thác

40

Hình 2.1.

Sản lượng lị chợ khai thác bằng lị dọc vỉa phân tầng

43

Hình 2.2.

NSLĐ cơng nhân lị chợ khai thác lị dọc vỉa phân tầng

44

Hình 2.3.

Tiêu hao gỗ chống lị cho 1000 tấn than khai thác của lò

44

chợ khai thác bằng lò dọc vỉa phân tầng
Hình 2.4.

Tỷ lệ tổn thất than khai thác bằng lị dọc vỉa phân tầng

45

Hình 2.5.

Số vụ TNLĐ trên 1000 tấn than KT lị dọc vỉa phân tầng

45

Hình 2.6.

Sản lượng lị chợ khai thác buồng cột

46

Hình 2.7.

NSLĐ của cơng nhân lị chợ khai thác buồng cột

46

Hình 2.8.

Tiêu hao gỗ lị cho 1000 tấn than khai thác buồng cột

47

Hình 2.9.

Tỷ lệ tổn thất than hầm lò khi khai thác buồng cột

48

Hình 2.10. Số vụ TNLĐ trên 1000 tấn than khai thác buồng cột

48


7

* Lời cảm ơn
Qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu Trường
Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội, Phòng sau Đại học, Khoa Mỏ, Bộ mơn Khai
thác Hầm Lị và Ban lãnh đạo các Công ty than: Dương Huy, Quang Hanh,
Mạo Khê, Hà Ráng . . . đã giúp đỡ tôi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu
và hồn thành luận văn. Đặc biệt là sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của thầy giáo
hướng dẫn 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 xin chân cảm ơn tới các
nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tơi để hồn thành
luận văn này.


8

MỞ ĐẦU
1- Tính cấp thiết của đề tài
Cơng ty TNHH1TV than Dương Huy-TKV hiện đang khai thác ở mức
+38 ÷ +100 với 2 phân khu chính là khu Trung tâm và khu Đông Nam. Với
các vỉa than dốc thoải và dốc nghiêng ở khu Trung tâm, Công ty đã áp dụng
hệ thống khai thác chia cột dài theo phương, công nghệ phá than bằng khoan
nổ mìn, chống giữ lị chợ bằng giá thuỷ lực di động XDY-1T2-LY. Với các

vỉa dốc nghiêng đứng và dốc đứng ở khu Đông Nam, Công ty đã áp dụng một
số hệ thống khai thác như: lị dọc vỉa phân tầng, buồng cột…, cơng nghệ phá
than bằng khoan nổ mìn, chống lị bằng gỗ. Một số vấn đề tồn tại khi khai
thác các vỉa dày trung bình, dốc nghiêng đứng và dốc đứng là tỷ lệ tổn thất
than quá cao ( trên 40%) và mức độ an tồn kém. Chính vì vậy, việc “Nghiên
cứu lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý cho các vỉa than dày trung bình, dốc
đứng thuộc Cơng ty than Dương Huy” là cấp thiết, khắc phục được các tồn tại
và đáp ứng được yêu cầu của sản xuất.
2 - Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Đánh giá hiệu quả khai thác các vỉa than dày trung bình, dốc đứng đã
áp dụng một số hệ thống khai thác như: lò dọc vỉa phân tầng, buồng cột…,
công nghệ phá than bằng khoan nổ mìn, chống lị bằng gỗ ở Cơng ty than
Dương Huy.
- Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý cho các vỉa than dày
trung bình, dốc đứng thuộc Công ty than Dương Huy để tăng năng suất, giảm
tỷ lệ tổn thất than và đảm bảo an toàn.
3 - Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Đối tượng nghiên cứu là các vỉa than dày trung bình, dốc đứng hiện
đang áp dụng một số hệ thống khai thác như: lò dọc vỉa phân tầng, buồng
cột…
- Phạm vi nghiên cứu là khoáng sàng than Khe Tam.


9

4 - Nội dung nghiên cứu của đề tài
- Phân tích, đánh giá hiện trạng khai thác vỉa dày trung bình, dốc đứng
đã áp dụng một số hệ thống khai thác như: lị dọc vỉa phân tầng, buồng cột…,
cơng nghệ phá than bằng khoan nổ mìn, chống lị bằng gỗ ở Cơng ty than
Dương Huy, tìm ra các vấn đề tồn tại về tổn thất than và công tác an toàn.

- Nghiên cứu các điều kiện địa chất ở khu vực có các vỉa than dày trung
bình, dốc đứng ở Cơng ty than Dương Huy.
- Thống kê, phân tích các kết quả khai thác với điều kiện tương tự của
một số Cơng ty than thuộc Tập đồn TKV ở vùng Quảng Ninh.
- Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý sử dụng thiết bị cưa
than cho các vỉa than dày trung bình, dốc đứng thuộc Cơng ty than Dương
Huy để tăng năng suất, giảm tỷ lệ tổn thất than và đảm bảo an toàn.
5 - Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập tài liệu
- Phương pháp khảo sát điều kiện địa chất
- Phương pháp đánh giá tổng hợp hiện trạng khai thác
- Phương pháp thống kê phân tích các kết quả
- Phương pháp so sánh
6 - Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: đánh giá đúng thực trạng và hiệu quả khai thác các
vỉa than dày trung bình, dốc đứng đã áp dụng một số hệ thống khai thác như:
lò dọc vỉa phân tầng, buồng cột…, công nghệ phá than bằng khoan nổ mìn,
chống lị bằng gỗ thuộc Cơng ty than Dương Huy: tỷ lệ tổn thất than quá cao (
trên 40%) và mức độ an toàn kém. Đề xuất áp dụng công nghệ khai thác sử
dụng thiết bị cưa than


10

- Ý nghĩa thực tiễn: công nghệ khai thác sử dụng thiết bị cưa than là cơ
sở để áp dụng cho các vỉa than dày trung bình, dốc đứng thuộc Cơng ty than
Dương Huy và các Cơng ty có điều kiện tương tự thuộc Tập đoàn TKV.
7 - Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận và kiến nghị được
trình bày trong 98 trang với 17 hình, 23 bảng

11

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH VÀ PHÂN LOẠI ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT MỎ
VÀ ĐIỀU KIỆN KHOÁNG SÀNG THAN KHE TAM
Hiện nay, Công ty TNHH 1 TV than Dương Huy đang tiến hành khai
thác than hầm lò tại khu Trung Tâm và khu Đông Nam Khe Tam. Khu Đông
Nam Khe Tam nằm ở phía Bắc thị xã Cẩm Phả. Phía Bắc và phía Tây Bắc
giáp với cơng trường khai thác của Xí nghiệp khai thác than 86, 35; phía Nam
giáp với sườn núi cao Khe Sim; phía Đơng là Xí nghiệp khai thác than Thăng
Long, 397; phía Tây là khu Bao Gia
Khu Đông Nam Khe Tam nằm trong giới hạn hệ tọa độ Nhà Nước 1972
X = 26.000 ÷ 30.000
Y = 422.800 ÷ 424.800
Về đơn vị hành chính, khu Đơng Nam Khe Tam thuộc xã Dương Huythị xã Cẩm Phả- tỉnh Quảng Ninh.
Dân cư chủ yếu là cán bộ, công nhân đang làm việc tại các Xí nghiệp
khai thác than, ngồi ra có một vài điểm dân cư là người dân tộc Sán Dìu sống
ở các thung lũng bằng nghề nơng nghiệp, trồng rừng.
1.1. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT MỎ
1.1.1. Địa tầng
Trầm tịch chưa than khoáng sàng Khe Tam được xếp vào các giới Cổ
sinh (Paleozoi), giới Trung sinh (Mêzôzôi) và giới Tân sinh (Kainozoi)
1.1.1.1 Giới Cổ sinh
* Hệ Cacbon-Pecmi (C-P)
Trầm tích hệ Cacbon-Pecmi phân bố kéo dài theo Trũng Dương Huy, ở
phía bắc khống sàng, thành phần chủ yếu là Canxit, Đơlơmit với những tầng
dày 30 đến 40m. Chiều dày trầm tích của hệ Cacbon-Pecmi quan sát được từ
200m đến 400m.

12

1.1.1.2. Giới Trung sinh
* Hệ Triat thống trên-Bậc Nori-Reti- Điệp Hòn Gai (T3 n-r hg)
Hệ Triat thống trên-Bậc Nori-Reti- Điệp Hòn Gai (T3 n-r hg) chia ra 3
phụ hệ tầng: Phụ hệ tầng trên (T3 n-r hg3) gần như không xuất hiện trong khu
vực khoáng sàng, hai phụ hệ tầng dưới và giữa được mô tả như sau:
- Phụ hệ tầng Hòn Gai dưới (T3 n-r hg1).
Phân bố thành những dải hẹp ở phía Bắc khu mỏ, thành phần gơm: Cát
kết màu xam, xám đen, xen lẫn các lớp kẹp than, than lẫn sét dạng thấu kính,
chứa nhiều di tích thực vật. Chiều dày của Phụ hệ tầng Hòn Gai dưới (T3 n-r
hg 1) từ 400 đến 500m.
- Phụ hệ tầng Hòn Gai giữa (T3 n-r hg2 ).
Đây là phụ tầng chứa than chính, nằm chỉnh hợp lên phụ hệ tầng Hịn
Gai dưới và bao phủ phần lớn diện tích khống sàng. Phụ hệ tầng Hịn Gai
giữa (T3 n-r hg2)có thể phân chia thành 4 tập trầm tích như sau:
+ Tập thứ nhất (T3n-r hg21)
Từ trụ vỉa 2 A trở xuống dưới, có các vỉa than thay đổi nhiều về chiều
dày, chất lượng và diện phân bố các vỉa phụ thì phân nhánh và thường là thấu
kính. Nham thạch chủ yếu là các loại xám màu, hạt mịn, giàu thành phần
Cácbonát và vật chất thực vật. Hoá thạch thực vật kém phát triển, khoảng
cách địa tầng giữa các vỉa thay đổi tế 30m đến 50m. Tổng chiều dày của tập 1
từ 850m đến 1000m và chứa các vỉa than: 2A, 2C, 2B, 2, 1, 1A, 1B, 1C.
+ Tập thứ 2: (T3n-r hg22)
Từ trụ vỉa 8 đến vỉa 2A, gồm các vỉa than có giá trị cơng nghiệp.
Khoảng cách giữa các vỉa thay đổi từ 58m đến 100m. Các vỉa phụ phát triển
tương đối đồng đều, có vị trí nằm cách các vỉa chính ở trên nó, trong khoảng
địa tầng từ 15 đến 30m. Hoá thạch thực vật phát triển rất phong phú. Nham
thạch xám và xám màu, hạt từ trung đến mịn. Chiều dày tập 2 khoảng1000m,

13

chứa các vỉa than: 8, 8A, 7, 7A, 7B, 6, 6A, 6B, 5, 5A, 5B, 4, 4A, 4B, 3, 3A, 3B, và
vỉa 2.
+ Tập thứ 3: (T3n-r hg23)
Từ vỉa 14 đến vỉa 8, gồm các vỉa than tương đối ổn định. Khoảng cách
giữa các vỉa thay đổi từ 30m đến 40m, vỉa phụ phát triển ít. Nham thạch sáng
màu, hạt từ trung đến mịn. Hoá thạch thùc vật phát triển nhiều. Tập này có
tổng chiều dày khoảng 800m, chứa các vỉa than có triển vùng trữ lưỡng lớn:
là: vỉa 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8 và các vỉa phụ 14A, 10A, 9A.
+ Tập thứ 4: (T3n-r hg24)
Từ vách vỉa 14 đến vỉa 17. Tập này gồm các vỉa than có chiều dày cấu
tạo và chất lượng tương đối ổn định và không ổn định. Nham thạch sáng màu,
hạt từ trung đến thơ. Hố thạch thùc vật kém phát triển. Khoảng cách địa tầng
giữa các vỉa thay đổi từ 15m đến 75m. Chiều dày tập 4 khoảng1000m, có
chứa các vỉa than: 15, 16, 17 và vỉa phụ 15A.
Các vỉa than Khe Tam được chia thành hai nhóm như sau:
- Nhóm vỉa ổn định và có giá trị cơng nghiệp gồm: V1, V2, V3, V4, V5,
V6, V7, V8, V9, V10, V11, V12, V13, V14 (14 vỉa)
- Nhóm vỉa khơng ổn định, ít có giá trị cơng nghiệp gồm: V1c, V1b,
V1a, V2c, V2b, V2a, V3a, V4a, V6a, V6b, V7a, V7b, V12a, V14a, 15, V15a,
V16, V17.
Chiều dày trầm tích phụ hệ tầng Hịn Gai giữa ở khu Khe Tam khoảng
1400m.
1.1.1.3. Giới tân sinh (KZ):
* Hệ Đệ Tứ (Q):
Nằm bất chỉnh hợp lên địa tầng chứa than là lớp phủ Đệ tứ (Q). Trầm
tích Đệ tứ phân bổ trên tồn bé diện tích khu mỏ, với chiều dày từ 3m ÷ 5m.

Thành phần lớp phủ Đệ tứ gồm có: Đất trắng lẫn cuội, sỏi, cát, bột, sét kết và


14

các tảng lớn có kích thước khác nhau, chúng được hình thành chủ yếu do q
trình phong hố tự nhiên, kết hợp với tác động của dòng chảy tạo thành.
1.1.2. Kiến Tạo
Khoáng sàng than Khe Tam nằm trong cấu tạo nếp lõm lớn Khe Tam,
thuộc khối trung tâm Cẩm Phả, được giới hạn bởi đứt gãy A –A ở phía Nam
và đứt gãy Bắc Huy ở phía Bắc. Trên hai cánh nếp lõm phát triển các nếp uốn
bậc cao như nếp lồi, lõm Nam Khe Tam, nếp lồi Tây bắc. Đặc điểm kiến tạo
cụ thể như sau:
* Nếp uốn:
+ Nếp lõm Khe Tam: Cánh bắc nếp lõm được giới hạn bởi đứt gãy Bắc
Huy, cánh Nam được giới hạn bởi đứt gãy F4, nếp lõm có chiều dài khoảng
3000 đến 4000m. Trục của nếp lõm phát triển theo phương Tây Nam - Đông
Bắc. Một trục nếp uốn gần như cắm đứng, các cánh đối xứng, tương đối thoải.
Độ dốc chung hai cánh trong khoảng 25 o - 30 o, tăng dần 35o đến 40o, bị đứt
gãy B-B phân thành hai khối lớn: khối Đông Bắc và khối Bao Gia.
+ Nếp lồi Nam Khe Tam: phân bố từ phía Đơng tuyến TG.VI (Khe
Chàm) sang phÍa Tây tuyến T.II ( Ngã Hai), dài khoảng 700m đến 1000m,
chỗ hẹp còn 100 đến 150m, cánh Bắc bị chặn bởi đứt gãy F4. Trục nếp uốn
theo phương vĩ tuyến và chếch dần theo phương Tây bắc - Đông nam. Mặt
trục nếp uốn cắm đứng, đôi khi hơi chếch về Bắc, với góc dốc 80o đến 85o (
tuyến IIA - IIB ). Độ dốc hai cánh thay đổi từ 30o đến 35o. Các đứt gãy F6, B B chia nếp lồi thành 3 khối.
+ Nếp lõm Nam Khe Tam: Kế tiếp phía Nam nếp lồi Nam Khe Tam, kéo
dài từ tuyến T.V đến T.I và phát triển tiếp tục sang khu Ngã Hai. Trục nếp
lõm có phương vĩ tuyến, mặt trục dốc đứng. Độ dốc vỉa hai cánh tương đối
thoải, thay đổi từ 200- 250. Nếp lõm bị đứt gãy B-B, F5 phân cắt thành ba

khối.


15

+ Nếp lồi Tây Bắc: Phân bố ở phía Tây Bắc khu mỏ, kéo dài từ tuyến
TG.II đến T.I, chiều dài khoảng từ 150m đến 200m, cánh Nam tiếp giáp với
nếp lõm Khe Tam. Trục nếp uốn phát triển theo phương Tây Nam - Đông
Bắc. Mặt trục cắm chếch về Bắc, dốc 70o đến 75o, cánh Bắc dốc hơn cánh
Nam (25o đến 35o ), góc dốc vỉa cánh Nam từ 20o đến 25o.
* Đứt gãy:
Gồm hai hệ thống, theo phương vĩ tuyến, á vĩ tuyến (gồm các đứt gãy
lớn) và hệ thống đứt gãy theo phương kinh tuyến.
Đứt gãy thuận: F.B, F.C, F.T1, F.T3, F.4, F.6, đứt gãy Bắc Huy .
Đứt gãy nghịch: F.A, F.D, F.E, F.1, F.2, F.3, F.5, F.7, F.N, F.T2 .
- Đứt gãy thuận Bắc Huy: Đứt gãy này là ranh giới phía Bắc khống
sàng, phân chia ranh giới tầng chứa than và khơng chứa than phÍa Bắc. Đứt
gãy Bắc Huy là đứt gãy thuận, phát triển theo phương vĩ tuyến, phát triển
sang Khe chàm, Ngã Hai, cắm Nam, dốc 55 0- 600, biên độ dịch chuyển
khoảng trên 1000m, cánh Bắc nâng lên, lộ ra phụ diệp dưới than, canh Nam
hạ, tồn tại các vỉa than thuộc phụ điệp chứa than của khu vực.
- Đứt gãy thuận B-B: Đứt gãy này được hình thành ở phía Đơng Bắc khu
mỏ, trong phạm vi giữa đứt gãy Bắc Huy và đứt gãy F4 phát triển theo phương
Tây Bắc - Đông Nam. Đứt gãy cắm Tây Nam, độ dốc 800 ÷850, biên độ thay
đổi từ 200m ÷ 250m, đới huỷ hoại rộng 15 ÷ 20m.
- Đứt gãy thuận C - C : Xuất hiện ở phân khu Bao Gia, trong phạm vi từ
đứt gãy F4 đến đứt gãy Bắc Huy, phát triển theo phương kinh tuyến. Đứt gãy
có hướng cắm Tây, độ dốc 700 ÷ 75 0, biên độ dịch chuyển từ 30m ÷ 50m.
- Đứt gãy thuận F4 : Xuất hiện ở cánh Nam nếp lõm Khe Tam, kéo dài
theo phương vĩ tuyến và phát triển liên tục sang khu Ngã Hai, khu Khe Chàm

(Là ranh giới giữa phân khu Bao Gia và Nam Khe Tam). Đứt gãy cắm Nam,


16

dốc từ 700 ÷ 750, chiều rộng đới phá huỷ 15m ÷ 20m. Biên độ dịch chuyển
70m ÷ 100m ở phần phía Đơng, phần cịn lại 200 ÷ 250m.
- Đứt gãy thuận F6: Xuất hiện ở phía Đơng Nam khu mỏ, giữa hai đứt
gãy F4 và FA, phát triển theo phương vĩ tuyến, về hai đầu có phương Đơng
Bắc - Tây Nam. Đứt gãy F6 thuận, cắm Tây Nam, góc dốc 700 ÷ 750, biên độ
dịch chuyển từ 150m đến 200m, đới huỷ hoại rộng 20m ÷ 25m . Hai bên cánh
F6 các vỉa than bị biến đổi nhiều.
+ Đứt gãy thuận FT1: Xuất hiện ở khối Bắc Khe Tam, phát triển theo
phương á vĩ tuyến qua tuyến IV a, cắm Nam với góc dốc 70 ÷ 80. Biên độ
dịch chuyển theo mặt trượt 15 ÷ 20m.
+ Đứt gãy nghịch FT2: Xuất hiện ở khối Bắc Khe Tam, phát triển theo
phương á vĩ tuyến, cắm Nam với góc dốc từ 70 ÷ 800. Biên độ dịch theo mặt
trượt 40 ÷ 50m. Đứt gãy có hướng chạy Tây bắc - Đơng bắc.
+ Đứt gãy thuận FT3: Xuất hiện ở khối Bắc Khe Tam, phát triển theo
phương á vĩ tuyến có hướng cắm Nam với góc dốc mặt trươt từ 70 ÷ 800. Biên
độ dịch chuyển nhỏ từ 15 ÷ 20m, xuất phát từ F2, chạy theo hướng Tây sang
Đông và chập vào F2 giữa T.Va và V.
+ Đứt gãy A-A: Là đứt gãy nghịch lớn, là ranh giới thăm dị phía Nam
giữa Khe Tam và Khe Sim. Đứt gãy kéo dài theo phương vĩ tuyến, cắm Nam
với góc dốc mặt trượt từ 800÷ 85 0, đới huỷ hoại rộng 40 ÷ 60m, biên độ dịch
chuyển khoảng1000m. Đứt gãy A-A xuất hiện ở phÍa Nam khu thăm dị, dài
khoảng1500m.
+ Đứt gãy nghịch D-D: Tương ứng là đứt gãy F.KT mỏ Ngã Hai, xuất
hiện ở phÍa Tây khu Bao Gia, trong phạm vi giữa đứt gãy Bắc Huy và F4, phát
triển theo phương kinh tuyến, cắm Đơng, góc dốc 700 ÷750, biên độ dịch

chuyển từ 100m đến 150m, đới huỷ hoại rộng 15m đến 20m.


17

+ Đứt gãy nghịch F1 (F.2NH): Xuất phát từ đứt gãy FE, phát triển theo
phương vĩ tuyến kéo dài sang mỏ Ngã Hai, tương ứng là đứt gãy nghịch F.2
của khống sàng than Ngã Hai. Đứt gãy cắm Nam, góc dốc 75 0 ÷ 800, biên độ
dịch chuyển từ 150m ÷ 200m, đới huỷ hoại nhỏ.
+ Đứt gãy nghịch F2: Xuất hiện ở khu Đông bắc giữa đứt gãy Bắc huy và
FB, phát triển theo phương vĩ tuyến, chếch về Đơng bắc, cắm Nam, góc dốc
mặt trượt 750÷800, biên độ dịch chuyển từ 100m ÷150m, đới huỷ hoại rộng
15m ÷ 20m.
+ Đứt gãy nghịch F3: Xuất hiện ở phân khu Đơng Bắc, có vị trí nằm ở
phía Nam và song song với đứt gãy F2. Hướng cắm Nam với góc dốc α = 75
÷ 800. Biên độ dịch chuyển theo mặt trượt là 150 ÷ 180m, đới huỷ hoại rộng
15 ÷ 20m.
+ Đứt gãy nghịch F7: Xuất hiện ở Đông Nam khu mỏ, giữa đứt gãy A-A
và F4, phát triển theo phương á kinh tuyến, chếch về Tây bắc, hướng cắm
Đơng Nam, góc dốc 750÷ 800, biên độ dịch chuyển từ 20m đến 40m, đới huỷ
hoại rộng 15m đến 20m, đứt gãy F7 mới được phát hiện trong quá trình khai
thác (1998).
Ngồi các đứt gãy đã được mơ tả trên, trong khống sàng than Khe Tam
- Cơng ty TNHH 1 TV than Dương Huy- TKV còn gặp các đứt gãy phân bổ
hạn hẹp, khi đào lò khai thác còn phát hiện các đứt gãy nhỏ đã thể hiện trên
các bản vẽ.
1.1.3. Điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình
Khu Đơng Nam Khe Tam nằm trong tầng chứa nước có áp. Tính áp lực
cục bộ, khi vận động thường mang tính chuyển áp, hệ số thấm nhỏ, tỷ lưu
lượng ít. Mùa khô nước chảy vào công trường khai thác không nhiều. Việc

tháo khô bằng biện pháp tháo nước vẫn thực hiện được.


18

Khai thác lò bằng trên mức +40, áp dụng điều kiện tháo khơ như tháo
khơ lị giếng, vì khơng thể tạo ra điểm thoát tự nhiên ở mức <+40. Khi các
đường lò tầng trên đã lấy hết than, ngừng hoạt động, dễ trở thành nơi tích
đọng nước là mối nguy hiểm cho tầng dưới, cần lưu ý cập nhật để chủ động
xử lý, tránh hiện tượng bục nước đột ngột.
Điều kiện ổn định địa chất cơng trình ở vách và trụ các vỉa than là tương
đương nhau, đồng thời cũng là nơi kém bền vững trong tồn địa tầng. Vì là
nơi có nhiều lớp mỏng sét kết, sét than.
Từ giá trị các chỉ tiêu áp lực mỏ lên nóc lị cho thấy điều kiện địa chất
cơng trình ở mức độ bền vững trung bình.

Bảng 1.1. Các chỉ tiêu cơ lý của đá vách các vỉa than
CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ

STT

TÊN VỈA THAN

Tỷ trọng
γ

Cường độ Cường độ Lực dính
kháng nén kháng kéo

Góc nội

kết

ma sát

σn

σk

C

φ

(g/cm3)

(kg/cm2)

(kg/cm2)

(kg/cm2)

(độ)

75,27

182,25

1

V 12

2,68

991,87

2

V 11

2,6

1637,78

3

V 10

2,65

623,96

4

V9

2,63

475,52

5

V8

2,63

713,37

6

V7

2,68

570,31

7

V6

2,68

457,09

8

V5

2,65

664,18

9

V4

2,71

646,7

10

V3

2,62

256,6

30038'


19

Bảng 1.2. Các chỉ tiêu cơ lý của đá trụ các vỉa than
CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ

STT

TÊN VỈA THAN

Tỷ

Cường độ

Cường độ

trọng

kháng nén

kháng kéo

kết

ma sát

γ

σn

σk

C

φ

(g/cm3)

(kg/cm2)

(kg/cm2)

(kg/cm2)

(độ)

118

487,5

34 075'

Lực dính Góc nội

1

V 12

2,63

1080,68

2

V 11

2,65

671,63

3

V 10

67

381,97

4

V9

2,72

808,5

5

V8

2,62

529,92

6

V7

2,64

480

66,68

151,4

30 018'

7

V6

2,64

533,44

45

137

33 010'

8

V5

2,53

544,55

9

V4

2,65

647,53

10

V3

2,65

413,03

1.2. ĐIỀU KIỆN KHỐNG SÀNG THAN KHE TAM
Khống sàng than Khe Tam -Công ty TNHH 1TV than Dương Huy bao
gồm 34 vỉa than, được chia thành 2 nhóm.
Nhóm có giá trị cơng nghiệp gồm 14 vỉa: V.14, V.13, V.12, V.11, V.10,
V.9, V.8, V.7, V.6, V.5, V.4, V.3, V2, V1
Nhóm ít có giá trị cơng nghiệp gồm 20 vỉa: V.17, V.16, V15, V.15A,
V.14A, V12A, V.10A, V.8A, V8B, V.6A, V6B, V.5A, V.4A, V.3A, V2A,
V2B, V2C, V1A, V1B, V1C.
1.2.1. Đặc điểm các vỉa than của khoáng sàng than Khe Tam
Theo thứ tự từ trên xuống, đặc điểm về chiều dày, chiều dày riêng than,
chiều dày đá kẹp, số lớp kẹp, góc dốc vỉa, mức độ ổn định và cấu tạo các vỉa


20

than của khống sàng than Khe Tam thuộc Cơng ty TNHH 1TV than Dương
Huy - TKV được trình bày trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Bảng thống kê đặc điểm các vỉa than
Khống sàng than Khe Tam - Cơng ty than Dương Huy - TKV
Tên
Vỉa
16

15

Chiều dày

Chiều dày Chiều dày Số lớp Độ dốc

tổng quát

riêng than

đá kẹp

kẹp

vỉa

Mức

Cấu tạo

của vỉa (m)

(m)

(m)

(số lớp)

(độ)

ổn định

vỉa

0.17-1.57

0.17-1.26

0.00-0.31

0-1

15-40

Không ổn
định

0.97(6)

0.92

0.05

0

29

0.79-6.95

0.79-6.95

0.00-0.83

0-2

7-75

2.13(33)

2.15

0.07

0

28

0.22-2.40

0.00-0.54

0-1

8-86

1.17

0.06

0

34

0-6

6-72
29

15A 0.22-2.40
1.24(16)
14

0.49-17.82 0.49-17.82 0.00-2.75
5.82(107)

5.36

0.47

1

0.51-9.21

0.00-1.50

0-1

2.40(17)

2.26

0.14

0

28

0.36-7.79

0.36-6.02

0.00-4.39

0-3

3-72

2.54(102)

2.28

0.25

0

25

0.26-7.56

0.26-6.84

0.00-1.19

0-4

5-65

2.45(122)

2.4

0.05

0

27

0.28-7.52

0.28-6.20

0.00-1.98

0-5

5-75

3.06(128)

2.89

0.18

1

26

0.10-8.19

0.1-6.56

0.00-2.70

0-2

5-75

2.15(118)

2

0.15

0

28

0.30-1.65

0.00-0.43

0-1

10-65

14A 0.51-10.71

13

12

11

10

10A 0.30-2.08

Phân loại

Đơn giản

Không ổn Tương đối

định

đơn giản

TĐ ổn định Đơn giản
TĐ ổn định Tương đối
phức tạp

12-50 TĐ ổn định Đơn giản
TĐ ổn định Đơn giản
Không ổn Tương đối
định

đơn giản

TĐ ổn định Tương đối
đơn giản
TĐ ổn định Đơn giản
Không ổn Đơn giản


21

0.95(21)
9

8

7

6B

5

9-63

0

26

0.35-8.07

0.00-7.12

0.00-1.79

0-6

9-61

3.06(139)

2.83

0.24

1

27

0.28-4.91

0.00-1.36

0-3

1.51(88)

1.46

0.06

0

29

0.18-7.91

0.00-6.15

0.00-1.76

0-1

9-60

1.51(38)

1.4

0.11

0

28

0-4

3-70
27

0.32-14.62 0.00-14.17 0.00-4.54
0.25

1

0.23-4.42

0.00-0.49

0-1

1.34(73)

1.33

0.01

0

24

0.27-10.08

0.27-7.81

0.00-3.16

0-7

0-56

3.10(120)

2.67

0.43

1

27

0.06-8.62

0.00-5.28

0.00-3.71

0-4

7-50

1.77(72)

1.62

0.15

0

25

0.56-3.48

0.00-3.48

0.00-0.56

0-1

2.34(8)

2.14

0.21

1

27

0.38-6.90

0.38-5.96

0.00-0.27

0-2

5-55

2.60(101)

2.4

0.19

0

27

0.26-3.11

0.00-0.17

0-1

7-75

1.31

0.01

0

28

0-8

2-58

0.14-12.29 0.00-10.43 0.00-2.66

định
TĐ ổn định Tương đối
đơn giản
TĐ ổn định

Tương đối
phức tạp

10-68 TĐ ổn định Đơn giản

2.85

1.32(24)

4A

0-4

0.16

5A 0.26-3.11

4

30

2.47

7A 0.23-4.42

6A

0

2.63(120)

3.11(141)

6

0.04

0.19-13.85 0.00-10.57 0.00-3.28

8A 0.28-4.91

8B

0.91

TĐ ổn định Đơn giản
TĐ ổn định Tương đối
đơn giản

10-53 TĐ ổn định Đơn giản
TĐ ổn định Tương đối
đơn giản
TĐ ổn định Tương đối
đơn giản

20-47 TĐ ổn định Tương đối

2.98(92)

2.86

0.12

0

23

0.27-2.29

0.00-2.23

0.00-0.13

0-1

2-45

đơn giản
TĐ ổn định Tương đối
đơn giản
Không ổn Đơn giản
định
TĐ ổn định Tương đối
phức tạp
Không ổn Tương đối


22

3

1.04(32)

0.95

0.1

0

24

0.35-5.79

0.00-5.06

0.00-1.22

0-1

5-51

1.48(67)

1.38

0.1

0

25

0.00-5.11

0-1.99

0-1

8-60

1.49(45)

1.23

0.26

0

27

0.37-4.14

0.00-3.96

0.00-0.58

0-1

7-50

1.46(24)

1.38

0.07

0

27

0.35-4.94

0.35-3.03

0.00-1.91

0-2

7-50

1.52(12)

1.27

0.25

0

30

1.00-1.69

0.00-1.69

0.00-1.00

0-1

7-43

1.36(5)

1.11

0.25

0

24

0.91-3.99

0.91-3.99

0

0

7-43

1.66(6)

1.66(6)

0.74-1.45

0.74-1.45

1.09(3)

1.09

28

0.63-1.81

0.63-1.81

25-35

1.25(3)

1.25

38

1.39-1.39

1.39-1.39

35-35

1.39(5)

1.39

35

0.33-2.29

0.33-2.29

0.00-0.53

0-1

15-45

1.17(2)

1.08

0.09

0

34

3A 0.17-5.11

2

2A

2B

2C

1

1A

1B

1C

định

phức tạp

TĐ ổn định Tương đối
đơn giản
Không ổn Đơn giản
định
TĐ ổn định Tương đối
đơn giản
TĐ ổn định Tương đối
đơn giản
TĐ ổn định Tương đối
đơn giản

24
25-35 TĐ ổn định Tương đối
đơn giản
Không ổn Tương đối
định

phức tạp

Không ổn Tương đối
định

phức tạp

Rất khơng Tương đối
ổn định

phức tạp

1.2.2. Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của than
Qua kết quả phân tích các chỉ tiêu công nghiệp của từng mẫu than, trong
các giai đoạn thăm dị, để tính tốn các trị số trung bình và chất lượng than.
Trong q trình tính tốn đã loại trừ những mẫu có trị số đột biến do phân tích
sai, mẫu bị phong hố, mẫu lấy khơng chính xác ... các mẫu được tham gia


23

tính tốn đều nằm trong khoảng biến thiên đặc trưng của kết quả phân tích
mẫu. Cụ thể tính tốn các trị số thể hiện dưới bảng sau:
Đặc điểm vật lý thạch học của than:
Kết quả nghiên cứu cho thấy, than chủ yếu là loại antraxit và bán antraxit
có màu đen ánh kim loại mạnh, vết vạch có màu xám và xám đen, than rắn
chắc, có vết vỡ dạng vỏ sị, vỏ chai hoặc bậc thang, cấu tạo dạng dải.
Thành phần khoáng vật của than:
Thành phần khoáng vật của than bao gồm vật chất hữu cơ chiếm 90 ÷
98%, vật chất vơ cơ chiếm từ 2 ÷ 10%. Vật chất hữu cơ cấu tạo bằng chất keo
hoá dạng vitren hoặc xilovitren. Vật chất vơ cơ trong than ít gồm các khống
vật sét và cacbonnat.
Thành phần các nguyên tố tạo than:
Bao gồm các nguyên tố cơ bản như: Hydrro, Cacbon, Ôxi và Nitơ.
Ngồi ra, trong than cịn có các ngun tố hiếm chiếm tỷ lệ rất nhỏ (khoảng
0.001%) như Barium, Galium... Các trị số tổng quát của các nguyên tố cơ bản
như trong bảng sau:

Bảng 1.4. Thành phần các nguyên tố tạo than
G.trị nhỏ nhất

G.trị lớn nhất

Giá trị T. bình

(%)

(%)

(%)

Cacbon (Cch)

81.92

99.84

91.82

Hydrro (Hch)

0.49

9.53

3.20

Oxy (Och)

0.00

12.46

3.13

Nitơ (Nch)

0.36

4.85

1.42

Tên nguyên tố

Thành phần hoá học
Thành phần hoá học của tro than bao gồm các loại: Oxit Nhôm (AI2O3),
Oxit Sắt (Fe2 O3), Oxit Silic (SiO2), Oxit Manhê (MgO), Oxit Canxi (CaO),


24

Oxit Mangan (MnO), Oxit Titan (TiO2). Hàm lượng của các Oxit đó được thể
hiện trong biểu đồ sau:
2,21 3,19 0,64
Oxit Nhơm
20,20

Oxit Sắt
Oxit Mangan
Oxit Silic

41,16

Oxit Menhe
23,24

Oxit Can xi
Oxit Titan

0,26

Hình 1.1. Thành phần hóa học của tro than
Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của than như sau:
+ Độ ẩm (WPt)
Các trị số độ ẩm phân tích của than khống sàng than Khe Tam thay
đổi trong giới hạn hẹp, từ 0,20% đến 16.02, trung bình: 3.41%. Các vỉa than ở
đây thuộc nhóm có độ ẩm thấp ( < 5%).
+ Độ tro (AK)
Các vỉa than có cấu tạo từ đơn giản đến tương đối phức tạp, hầu hết đều
có lớp đá kẹp xen trong vỉa. Kết quả tính tốn các mẫu hố nghiệm than trong
toàn mỏ cho thấy: Độ tro của riêng than thay đổi từ 0,01 ÷ 39,78%, trung bình
15,73%. Trị số độ tro trung bình giữa các vỉa thay đổi từ 5,93% (vỉa 7B) đến
26,50% (vỉa 5). Các vỉa than khu Đơng Nam Khe Tam thuộc nhóm vỉa có độ
tro trung bình.
Chất lượng than của các vỉa và sự ảnh hưởng của các lớp đất đá kẹp đến
chất lượng than trong q trình khai thác. Sau khi đã tiến hành tính độ tro