Nghiên cứu điều kiện địa chất mỏ và điều kiện công nghệ ảnh hưởng tới khai thác trong điều kiện xuống sâu từ mức 50 đến 300 công ty cổ phần than hà lâm tkv

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO
TRƯờNG ĐạI HọC Mỏ - ĐịA CHấT
----------------o0o---------------

Trần quang vinh

Nghiên cứu điều kiện địa chất - mỏ
v điều kiện công nghệ ảnh hởng tới khai thác
trong điều kiện xuống sâu từ mức -50 -:- -300
Công ty Cổ phần Than H Lầm - TKV

Chuyên ngành
M số

:
:

khai thác mỏ
60.53.05

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Cán bộ hớng dẫn khoa học
PGS - TS Trần Văn Thanh

Hà Nội - 2010


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 cha từng đợc ai công bố trong bất
kỳ công trình nào.
Hà Nội, ngày 10 tháng 9 năm 2010
Tác giả luận văn

Trần Quang Vinh


Mục lục
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình vẽ

Mở đầu

1

Chơng 1. Tổng quan về điều kiện địa chất và hiện trạng khai thác

4

Công ty Cổ phần Than Hà Lầm TKV
1.1. Tổng quan về điều kiện địa chất

4

1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên

4

1.1.2. Đặc điểm địa chất mỏ

5

1.1.3. Đặc điểm chung các vỉa than và tập than

5

1.1.4. Đặc điểm địa chất thuỷ văn - Địa chất công trình

8

1.1.5. Đặc điểm độ chứa khí

14

1.1.6. Trữ lợng than địa chất

15

1.2. Hiện trạng khai thác - Công ty CP than Hà Lầm-TKV

20

1.2.1. Công tác mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ

20

1.2.2. Công tác khai thác hầm lò

23

1.3. Nhận xét

29

Chơng 2. Nghiên cứu điều kiện địa chất - mỏ và điều kiện công

31

nghệ ảnh hởng tới khai thác trong điều kiện xuống sâu từ mức
-50 -:- -300 tại Công ty CP than Hà Lầm-TKV.
2.1. Các điều kiện địa chất mỏ ảnh hởng đến công nghệ khai thác

31

2.1.1. ChiỊu dµy vØa

31

2.1.2. Gãc dèc vØa

36


2.1.3. áp lực mỏ

42

2.1.4. Cấu tạo và tính chất của đá vách

46

2.1.5. Cấu tạo và tính chất của đá trụ

49

2.1.6. Độ chứa khí

52

2.1.7. Đặc điểm địa chất thuỷ văn

54

2.1.8. Đặc tính đá kẹp trong vỉa

64

2.1.9. Trữ lợng, kích thớc và hình dạng khu vực

65

2.1.10. Đứt gÃy

67

2.2. Các điều kiện công nghệ ảnh hởng đến công nghệ khai thác

67

khi khai thác xuống sâu mức -50-:- -300
2.2.1. Chuẩn bị khu khai thác, hớng khấu và chiều dài lò chợ

67

2.2.2. Điều kiện về hệ thống vận tải

69

2.2.3. Điều kiện vì chống ở lò chợ

70

2.2.4. Điều khiển áp lực

70

2.2.5. Một số yêu cầu kỹ thuật - công nghệ khác

72

2.2.6. Yêu cầu tổ chức, đào tạo nhân lực

73

2.3. Nhận xét và đề xuất

75

Chơng 3. Thiết kế công nghệ khai thác cơ giới hoá đồng bộ cho

82

®iỊu kiƯn vØa 11, møc -100-:- -80
3.1. Khu vùc thiÕt kế

82

3.1.1. Giới hạn khu vực áp dụng

82

3.1.2. Đặc điểm địa chất khu vực thiết kế

82

3.1.3. Trữ lợng duy trì

84

3.2. Công tác mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ

85

3.2.1. Công tác chuẩn bị

85

3.2.2. Công tác vận tải, thông gió và thoát nớc

86

3.2.3. Các thông số cơ bản của hệ thống khai th¸c

87


3.3. Quy trình công nghệ khai thác

89

3.3.1. Công nghệ khai thác

89

3.3.2. Hộ chiếu chống giữ lò chợ

94

3.3.3. Công tác tổ chức sản xuất

100

3.4. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

106

Kết luận

115
Tài liệu tham khảo

116


danh mục các bảng biểu
Trang
Bảng 1.1. Bảng thống kê đặc điểm các vỉa than

8

Bảng 1.2. Bảng tính lợng nớc chảy vào 1m lò giếng

10

Bảng 1.3. Bảng chỉ tiêu cơ lý của đá sạn kết

11

Bảng 1.4. Bảng chỉ tiêu cơ lý của đá cát kết

12

Bảng 1.5. Bảng chỉ tiêu cơ lý của đá bột kết

12

Bảng 1.6. Bảng chỉ tiêu cơ lý của sét kết và sét than

13

Bảng 1.7. Bảng tổng hợp chiều đá vách, trụ vỉa than

14

Bảng 1.8. Bảng tổng hợp trữ lợng than địa chất từ mức -50 đến đáy
tầng than mỏ than Hà Lầm
Bảng 1.9. Bảng tổng hợp trữ lợng than địa chất từ mức -50 đến mức
-300 mỏ than Hà Lầm
Bảng 1.10. Phân chia trữ lợng địa chất từ mức -50 đến đáy tầng
than mỏ than Hà Lầm theo chiều dày vỉa
Bảng 1.11. Phân chia trữ lợng địa chất từ mức -50 đến -300 mỏ than
Hà Lầm theo chiều dày vỉa
Bảng 1.12. Phân chia trữ lợng địa chất từ mức -50 đến đáy tầng
than mỏ than Hà Lầm theo góc dốc vỉa
Bảng 1.13. Phân chia trữ lợng địa chất từ mức -50 đến mức

-300

mỏ than Hà Lầm theo góc dốc vỉa
Bảng 1.14. Tổng hợp trữ lợng công nghiệp khoáng sàng than Hà
Lầm từ mức -50 đến đáy tầng than
Bảng 1.15 : Bảng tổng hợp sản lợng than khai thác theo công nghệ
chống giữ từ năm 2005-:- 2009
Bảng 1.16. Bảng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật chủ yếu của các công
nghệ khai thác
Bảng 2.1. Bảng phân bố trữ lợng theo chiều dày và góc dốc vỉa

16
17
17
18
18
19
19
24
28
38


Bảng 2.2. Bảng phân bố tỷ lệ trữ lợng theo chiều dày và góc dốc vỉa

39

Bảng 2.3: Giá trị áp lực mỏ lên 1m2 đờng lò theo mức sâu khai thác

43

Bảng 2.4: Giá trị áp lực tác động lên 1m2 lò chợ theo mức sâu khai
thác

46

Bảng 2.5. Phân loại đá vách theo đặc tính điều khiển

48

Bảng 2.6. Chỉ tiêu cơ lý của đá vách trực tiếp các vỉa than Hà Lầm

49

Bảng 2.7. Phân loại đá trụ vỉa

49

Bảng 2.8. Chỉ tiêu cơ lý của đá trụ các vỉa than Hà Lầm

50

Bảng 2.9. Giá trị diện tích đế chân cột chống lò chợ tối thiểu theo
các vỉa than và mức sâu khai thác
Bảng 2.10: Bảng tổng hợp hàm lợng và độ chứa khí theo mức cao
Bảng 2.11: Lu lợng nớc chảy vào 1m lò giếng theo mức sâu khai
thác
Bảng 2.12: Lu lợng nớc chảy vào mỏ theo mức sâu khai thác
Bảng 2.13: Lu lợng trạm bơm thoát nớc yêu cầu theo mức sâu khai
thác

52
53
61
63
64

Bảng 2.14. áp lực mỏ tác dụng lên vách trực tiếp

71

Bảng 2.15. Giá trị thực tế sản xuất đối với điều khiển áp lực

72

Bảng 3.1. Đặc tính kỹ thuật của dàn tự hành VINALTA-2.0/3.15

89

Bảng 3.2. Đặc tính kỹ thuật của máy khấu MB12-2V2P/R-450E

90

Bảng 3.3. Đặc tính kỹ thuật của máng cào DSS 260

90

Bảng 3.4. Đặc tính kỹ thuật máy bơm nhũ hoá HA 80/320 P1

91

Bảng 3.5. Đặc tính kỹ thuật bơm phun sơng 22-850-FIL-TRACE

92

Bảng 3.6. Đặc tính kỹ thuật của máy chuyển tải DSS 190

92

Bảng 3.7. Đặc tính kỹ thuật của máy nghiền DUK2 P1

92

Bảng 3.8. Đặc tính kỹ thuật thiết bị dịch chuyển SAK1

93

Bảng 3.9. Đặc tính kỹ thuật của bằng tải SDJ(SSD)80/2ì40-X

93

Bảng 3.10. Đặc tính kỹ thuật m¸y cÊp liƯu

94


Bảng 3.11. Đặc tính kỹ thuật các loại cột thuỷ lực đơn
Bảng 3.12. Tổng hợp các loại thiết bị khấu gơng và chống giữ lò
chợ

94
99

Bảng 3.13. Bảng tính toán số công nhân chu kỳ sản xuất

105

Bảng 3.14. Bảng Dự toán chi phí mua sắm thiết bị vật t

111

Bảng 3.15. Bảng chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật lò chợ cơ giíi hãa ®ång
bé

113


danh mục các hình vẽ
Trang
Hình 1.1. Sản lợng khai thác từ năm 2005-:- 2009 theo công nghệ
chống giữ

25

Hình 1.2. Hiện trạng sơ đồ mở vỉa và khai thác Công ty CP than Hà
Lầm - TKV
Hình 1.3. Sơ đồ mở vỉa và khai thác áp dụng hệ thống khai thác cột
dài theo phơng chống giá TLDĐ tại khu VII-Vỉa 10
Hình 1.4. Sơ đồ mở vỉa và khai thác áp dụng hệ thống khai thác chia
lớp nghiêng theo vỉa chống giá TLDĐ tại khu II-Vỉa 14
Hình 1.5. Sơ đồ mở vỉa và khai th¸c ¸p dơng hƯ thèng khai th¸c chia
líp ngang nghiêng chống giá TLDĐ tại khu II-Vỉa 10
Hình 1.6. Sơ đồ mở vỉa và khai thác áp dụng hệ thống khai thác cột
dài theo phơng chống giá khung GK tại khu VII-Vỉa 10
Hình 2.1. Biểu đồ phân loại vỉa theo chiều dày trung bình

32

Hình 2.2. Biểu đồ phân bổ trữ lợng than theo chiều dày vỉa

32

Hình 2.3. Biểu đồ phân loại vỉa theo mức độ ổn định chiều dày và
góc dốc vỉa

33

Hình 2.4. Phân bổ trữ lợng than theo các nhóm chiều dày vỉa

35

Hình 2.5. Phân bố trữ lợng theo điều kiện góc dốc vỉa

37

Hình 2.6: Biểu đồ phân bố trữ lợng theo chiều dày và góc dốc

39

Hình 2.7: Biểu đồ phân bố tỷ lệ trữ lợng theo chiều dày và góc dốc

40

Hình 2.8. Biểu đồ áp lực mỏ tác động lên các đờng lò theo mức sâu
khai thác
Hình 2.9. Sơ đồ tính tải trọng tác động lên vì chống lò chợ
Hình 2.10. Biểu đồ áp lực tác động lên vì chống lò chợ theo mức sâu
khai thác
Hình 2.11. Phân loại vỉa theo mức độ phức tạp cấu tạo vỉa

43
44
46
65


Hình 2.12. Biểu đồ mối tơng quan giữa phạm vi giới hạn chiều dài
theo phơng với trữ lợng địa chất trong phạm vi đánh giá
Hình 2.13. Biểu đồ mối tơng quan giữa phạm vi giới hạn chiều dài
theo độ dốc với trữ lợng địa chất trong phạm vi đánh giá
Hình 3.1 : Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị lò chợ mức -100-:- -80 khu IIIVỉa 11
Hình 3.2 : Hộ chiếu lắp đặt dàn vinalta vào lò chợ mức -100 -:-80 khu III-Vỉa 11
Hình 3.3 : Hộ chiếu lắp đặt máy Combai MB-122/V2P/R-450E vào
lò chợ mức -100-:- -80 khu III-Vỉa 11
Hình 3.4 : Hộ chiếu khai thác lò chợ cơ giới hóa
Hình 3.5 : Biểu đồ tổ chức chu kỳ sản xuất
Hình 3.6 : Biểu đồ bố trí nhân lực

66
66


-1Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Trong những năm vừa qua, mỏ than Hà Lầm hiện đang khai thác từ -50-:Lộ vỉa với sản lợng hầm lò bình quân 1,1 triệu tấn/năm. Với tốc độ tăng trởng
bình quân của nền kinh tế quốc dân trong những năm gần đây, nhu cầu tiêu thụ
than ngày càng gia tăng để phục vụ sản xuất điện, xi măng, thép trong nớc và
xuất khẩu. Trên cơ sở kế hoạch sản xuất của Công ty nói riêng và của toàn ngành
than nói chung, tăng sản lợng khai thác hầm lò của Công ty trong các năm tới
từ 1,1 triệu tấn lên 1,4 triệu tấn (năm 2010) và dự kiến đạt công suất 2,4 triệu tấn

vào năm 2015. Với trữ lợng phần từ -50-:- Lộ vỉa đà dần cạn kiệt thì việc đầu t
khai thác phần trữ lợng dới mức -50 là điều tất yếu để góp phần đảm bảo kế
hoạch sản lợng than và nhu cầu tiêu thụ than trong nớc.
Trong điều kiện khai thác ngày càng xuống sâu của mỏ các điều kiện khai
thác đều khắc nghiệt hơn so với khai thác phần khoáng sàng ở phần nông, trong
đó có yếu tố địa chất ảnh hởng không nhỏ đến công nghệ khai thác nh: cấu
trúc địa chất, cấu tạo các vỉa than, địa chất công trình, địa chất thuỷ văn và khí
mỏ,
Để áp dụng hiệu quả các công nghệ khai thác than trong quá trình khai
thác xuống sâu từ mức -50 -:- -300 Công ty Cổ phần Than Hà Lầm - TKV thì Đề
tài Nghiên cứu điều kiện địa chất mỏ và điều kiện công nghệ ảnh hởng tới
khai thác trong điều kiện xuống sâu từ mức -50 -:- -300 Công ty Cổ phần
Than Hà Lầm - TKV là vấn đề cấp bách.
2. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tợng nghiên cứu của luận văn là đặc điểm địa chất mỏ, điều kiện
công nghệ ảnh hởng tới khai thác.
Phạm vi nghiên cứu: Đặc điểm địa chất mỏ từ mức -50-:- -300 và điều
kiện công nghệ tại Công ty CP than Hà Lầm TKV.


-23. Các nội dung nghiên cứu
+ Phân tích trên cơ sở đặc điểm địa chất - mỏ, đánh giá điều kiện địa chất
ảnh hởng đến công nghệ khai thác hầm lò.
+ Phân tích trên cơ sở điều kiện kỹ thuật, đánh giá điều kiện kỹ thuật ảnh
hởng đến công nghệ khai thác hầm lò.
+ Đề xuất áp dụng công nghệ khai thác phù hợp với điều kiện địa chất
mỏ từ mức -50-:- -300 tại Công ty cổ phần than Hà Lầm- TKV và phù hợp với
điều kiện công nghệ hiện nay.
4. Phơng pháp nghiên cứu
Trong luận văn đà sử dụng tổng hợp các phơng pháp nghiên cứu bao

gồm: thống kê - phân tích; đánh giá tổng hợp qua tài liệu và thực tế; tính toán lý
thuyết, sử dụng các phần mềm máy tính để thực hiện.
5. ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
- Việc phân tích, đánh giá điều kiện địa chất - mỏ từ mức -50-:- -300 và
điều kiện công nghệ nhằm đề xuất các công nghệ khai thác phù hợp sẽ mang lại
hiệu quả kinh tế, đảm bảo an toàn trong quá trình khai thác xuống sâu mỏ Hà
Lầm trong thời gian tới.
Những điểm mới của luận văn:
- Luận văn đà nghiên cứu, đa ra, đánh giá đợc tổng quát về điều kiện
địa chất - mỏ mức -50-:- -300 và điều kiện công nghệ mỏ- Công ty CP than Hà
Lầm - TKV.
- Đề xuất các công nghệ khai thác hợp lý cho điều kiện địa chất - mỏ từ
mức -50-:- -300 và điều kiện công nghệ của Hà Lầm.
6. Cấu trúc luận văn
Luận văn bao gồm 3 chơng:
+ Chơng 1: Tổng quan về điều kiện địa chất - mỏ và hiện trạng khai thác
Công ty CP than Hà Lầm - TKV.


-3+ Chơng 2: Phân tích điều kiện địa chất - mỏ và điều kiện công nghệ ảnh
hởng tới khai thác khi khai thác xuống sâu từ mức -50-:- -300 tại Công ty CP
than Hà Lầm TKV.
+ Chơng 3: Đề xuất công nghệ khai thác cho điều kiện vỉa 11, mức
-100-:- -80: áp dụng công nghệ khai thác cơ giới hóa đồng bộ.
Bản luận văn đợc hoàn thành dới sự hớng dẫn của PGS.TS. Trần Văn
Thanh, các thầy giáo trong Bộ Môn Khai Thác Hầm Lò, với sự giúp đỡ của các
cán bộ kỹ thuật, nghiệp vụ trong Công ty CP than Hà lầm - TKV, Viện Khoa học
công nghệ mỏ - TKV, các bạn đồng nghiệp trong lớp Khai thác má K45 (2000 2005), Cao häc kho¸ 14 – Khai thác mỏ (2008 - 2010).
Tác giả xin chân thành cám ¬n !

-4Chơng 1:
TổNG QUAN Về ĐIềU KIệN ĐịA CHất V HIệN TRạNG
KHAI THáC CÔNG TY Cổ PHầN THAN H LầM - TKV
1.1. TổNG QUAN Về ĐIềU KIệN ĐịA CHấT
1.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên
Công ty Cổ phần Than Hà Lầm thuộc phờng Hà Lầm, thành phố Hạ Long,
tỉnh Quảng Ninh, cách thành phố Hạ Long 7 km về phía Đông Bắc.
Phía Bắc giáp Xí nghiệp Than 917 - Công ty Than Hòn Gai, phía Tây giáp
Xí nghiệp Than Thành Công - Công ty Than Hòn Gai, phía Đông giáp Công ty
Cổ phần Than Hà Tu và phía Nam là thành phố Hạ Long.
Đợc giới hạn bởi toạ độ sau:
X: 18.000 ữ 21.850
Y: 407.400 ữ 410.400
Z : Lộ vỉa ữ Đáy tầng than
(Theo hệ toạ độ, độ cao nhà nớc năm 1972)
Diện tích khoảng 10 km2
Địa hình khu mỏ phần lớn không còn nguyên thuỷ, bao gồm các tầng đá
thải, các moong khai thác và các đồi núi trọc. Hiện tại trong khu vùc cã c¸c vØa
than: 14(10), 13(9), 11(8), 10(7), 9(6), 8(5), 7 (4), 6(3), 5(2), 4(1).
KhÝ hËu khu vùc mang đặc điểm khí hậu vùng Đông Bắc Việt Nam, một
năm có hai mùa rõ rệt. Mùa hè kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10, nhiệt độ thay đổi
từ 24o - 35oC, trung b×nh 28o - 30oc , nãng nhất trên 38oc. Mùa khô kéo dài từ
tháng 11 đến tháng 3 năm sau, nhiệt độ thay đổi từ 16o - 21oc, thấp nhất có năm
đến 4oC. Độ ẩm trung bình 72% - 87%. Lợng ma trung bình hàng năm hơn
2000 mm, lợng ma cao nhất tập trung vào tháng 7 và tháng 8.
Cơ sở hạ tầng và điều kiện giao thông hết sức thuận tiện và đợc hoàn thiện
từ lâu, đáp ứng rất tốt cho công tác khai thác má.

-51.1.2. Đặc điểm địa chất mỏ
1.1.2.1. Địa tầng
Theo kết quả nghiên cứu địa tầng của các báo cáo địa chất trớc đây cho
thấy: Địa tầng mỏ than Hà Lầm đợc xếp vào giới Cổ sinh (Paleozoi), giới Trung
sinh (Mêzôzôi) và Tân sinh (Kainozoi).
Địa tầng chứa than của mỏ than Hà Lầm nằm trong điệp Hòn Gai (Phụ
điệp giữa). Chiều dày trầm tích thay đổi từ 500 ữ 700m, trung bình 540m. Thành
phần chủ yếu gồm: bột kết, cát kết, sạn kết ít sét kết cuội kết và các vỉa than .
Trong địa tầng chứa than tồn tại 10 vỉa than, các vỉa than có chiều dày từ
mỏng, trung bình đến dày và rất dày. Các vỉa 9(6); 7(4); 6(3); 5(2); 4(1) là những
vỉa không duy trì liên tục trên toàn khu mỏ, các vỉa 10(7); 11(8); 13(9); 14(10) là
các vỉa duy trì liên tục, trong biên giới khai thác các vỉa này đều có trữ lợng
công nghiệp tơng đối lớn. Nhìn chung các vỉa than có cấu tạo rất phức tạp.
1.1.2.2. Kiến tạo
Mỏ Hà Lầm là một phần của dải than Đông Triều - Mạo Khê - Hòn Gai Cẩm Phả. Vì vậy, về mặt kiến tạo khu mỏ cũng mang những đặc điểm kiến tạo
phức tạp chung của toàn dải than.
- Nếp uốn:
Nếp uốn phát triển nhiều, quy mô khác nhau, phơng trục nếp uốn không
ổn định. Các nếp lõm thờng phát triển phức tạp. Phần lớn các nếp uốn trong khu
mỏ có phơng trục á kinh tuyến, khu mỏ có một số nếp uốn đặc trng nh: Nếp
lồi Hà Lầm, nếp lõm Hà Lầm và nếp lồi 158.
- Đứt gy:
Các đứt gÃy phát triển tơng đối nhiều, có quy mô rất khác nhau, phần lớn
là đứt gÃy thuận (®øt g·y thuËn cã ®øt g·y A; B; G; T; E; M; L và đứt gÃy Hà Tu,
đứt gÃy nghịch có đứt gÃy K) có phơng phát triển á kinh tuyến hoặc á vĩ tuyến.
1.1.3. Đặc điểm chung các vỉa than vµ tËp than


-6Trên cơ sở tổng hợp tài liệu địa chất của các báo cáo địa chất, khoáng sàng
than Hà Lầm tồn t¹i 11 vØa than: 14B, 14(10), 13(9), 11(7), 10(6), 9(6), 8(5),

7(4), 6(3), 5(2) và 4(1) đợc chia thành 02 nhóm:
- Nhóm có giá trị công nghiệp gồm 8 vỉa: 14(10), 13(9), 11(8), 10(7), 9(6),
7(4), 6(3) vµ 5(2).
- Nhãm Ýt cã giá trị công nghiệp gồm 3 vỉa: 14B, 8(5) và 4(1).
Đặc điểm 8 vỉa than khu mỏ Hà Lầm có giá trị công nghiệp theo thứ tự từ
dới lên cụ thể nh sau:
- Vỉa 5(2): Vỉa này không duy trì trên toàn diện tích khu mỏ. Chiều dày vỉa
5(2) thay đổi từ 0,17 ữ 8,00 m trung bình 2,95 m, đá kẹp trong vỉa chủ yếu là sét
kết từ lớp đến lớp, có chiều dày thay đổi từ 0,00 ữ 2,86 m, trung bình 0,50 m.
- Vỉa 6(3): Vỉa này không ổn định, nhiều cửa sổ không than, nó hình thành
hai khối phía Đông Bắc và phía Tây Nam khu mỏ. Vỉa có chiều dày thay đổi từ
0,2 ữ 18,79 m, trung bình 2,82 m.
- Vỉa 7(4): Vỉa 7(4) là vỉa dày, phân bố hầu khắp trong khu mỏ, tơng đối
ổn định về đờng phơng thế nằm của vỉa, vỉa có cấu tạo tơng đối đơn giản, số
lớp kẹp trong vỉa có từ 1 ữ 10 lớp kẹp đồng thời chiều dày lớp kẹp thay đổi khá
lớn từ 0,00 ữ 7,91 m. Chiều dày toàn vỉa không ổn định thay đổi từ 0,34 ữ 49,20
m, trung bình 14,92 m, vỉa có xu hớng vát dần về phía Đông Bắc và dày hơn ỏ
phía Tây Bắc và Tây Nam.
- Vỉa 9(6): Vỉa duy trì không liên tục, có nhiều cửa sổ không than, bị tách
thành hai khối ở phía Tây Bắc và khối Đông Nam. Vỉa có cấu tạo phức tạp, sè
líp kĐp trong vØa cã tõ 1 ÷ 6 líp, chiều dày lớp kẹp thay đổi từ 0,00 ữ 6,86 m.
Chiều dày vỉa thay đổi từ 0,35 ữ 19,84 m, trung bình 1,76 m.
- Vỉa 10(7): Vỉa này duy trì khá tốt và tơng đối ổn định trên khu mỏ. Diện
phân bố chủ yếu từ trung tâm lên phía Bắc và một phần phía Đông Nam khu mỏ.
Vỉa có chiều dày không ổn định thay đổi từ 0,66 ữ 27,82 m, trung b×nh 7,40 m.


-7Vỉa có cấu tạo phức tạp, chất lợng tơng đối tèt, sè líp kĐp trong vØa cã tõ 1 ÷ 6
lớp, chiều dày từ 0,00 ữ 4,57 m.
- Vỉa 11(8): Vỉa này phân bố trên hầu hết diện tích khu mỏ từ đứt gÃy L - L

về phía Bắc. Vỉa thuộc loại có chiều dày lớn nhng không ổn định. Chiều dày vỉa
thay đổi từ 0,97 ữ 29,75 m, trung bình 10,46 m. Trong các phân vỉa có chứa
nhiều lớp kẹp mỏng, thờng là các lớp bột kết, sét kết, sét than độ tro cao trên
50%. Số lợng lớp kẹp thay đổi từ 1 ữ 13 lớp, trung bình 3 lớp, chiều dày các
lớp đá kẹp thay đổi từ 0,00 ÷ 11,03 m, trung b×nh 2,32 m. VØa cã cÊu tạo tơng
đối đơn giản, chất lợng tơng đối tốt. Khu vực phía Tây vỉa tồn tại các lớp kẹp
có chiều dày lớn từ 2,5 ữ 3 m, nhng các lớp kẹp này duy trì trong phạm vi hẹp.
- Vỉa 13(9): Phân bố phần lớn ở trung tâm khu mỏ. Chiều dày vỉa 13(9)
thay đổi từ 0,16 ữ 20,67 m trung bình 3,59 m, thuộc nhóm vỉa có chiều dày
trung bình. Vỉa có từ 1 đến 6 lớp đá kẹp, chiều dày thay đổi từ 0,00 ữ 10,75 m,
thành phần đá kĐp chđ u lµ bét kÕt, sÐt kÕt. VØa13(9) thc loại vỉa không ổn
định, cấu tạo phức tạp, không duy trì về chiều dày có nhiều cửa sổ.
- Vỉa 14(10): Phân bố phần trung tâm và phía Đông nếp lồi 158. Vỉa 14(10)
có chiều dày lớn thay đổi từ 0,48 ÷ 53,19 m, trung b×nh 15,20 m, gãc dèc vØa
thay đổi từ 00 ữ 650 trung bình 250. Vỉa tơng đối ổn định, cấu tạo phức tạp.


-8Bảng 1.1. Bảng thống kê đặc điểm các vỉa than
Chiều dày
Tên tổng quát
vỉa

của vỉa
(m)

14

13

11

10

9

7

6

5

Chiều dày
riêng than
(m)

Chiều
dày đá
kẹp
(m)

Số

Độ

lớp

dốc

kẹp

vỉa

(lớp) (độ)

Phân loại
Mức ổn
định

0,48-53,19 0,48-46,76 0,00-14,17 0-17 0-65 Tơng đối
15,20(128)

10,52

4,48

8

0,16-20,67 0,16-9,70 0,00-10,75 0-6
3,59(102)

2,76

0,84

2

25

ổn định

5-70

Không

25

ổn định

Cấu tạo

Phức tạp

Phức tạp

0,97-29,75 0,97-25,21 0,00-11,03 0-13 5-60 Tơng đối Tơng đối
10,46(157)

8,13

2,32

3

0,66-27,82 0,66-23,75 0,00-4,57 0-6
7,40(209)

6,57

1,51

3

0,35-19,84 0,35-12,98 0,00-6,86 0-6
1,76(50)

1,54

0,43

1

25

ổn định

đơn giản

5-70

Không

26

ổn định

8-75

Không

Tơng đối

27

ổn định

đơn giản

Phức tạp

0,34-49,20 0,34-45,81 0,00-7,91 0-10 10-70 Tơng ®èi T−¬ng ®èi
14,92(71)

13,46

1,45

3

26

0,20-18,79 0,20-13,34 0,00-5,45 0-4 10-70
2,82(45)
0,17-8,00
2,95(35)

2,32

0,50

1

26

0,17-6,95 0,00-2,86 0-4 15-32
2,45

0,50

1

20

ỉn định

đơn giản

Không

Tơng đối

ổn định

đơn giản

Không

Tơng đối

ổn định

đơn giản

1.1.4. Đặc điểm địa chất thuỷ văn - Địa chất công trình
1.1.4.1. Đặc điểm địa chất thuỷ văn
Do ảnh hởng của quá trình khai thác lộ thiên và hầm lò một số nơi mặt địa
hình khu mỏ Hà Lầm bị rạn nứt và sụt lún đà tạo điều kiện cho nớc mặt, nớc
ma ngấm xuống bổ sung cho nớc dới đất và chảy vào lò khai thác.
Tổng lợng ma hàng năm giao động từ 1500 ữ 2500 mm đà cung cấp cho
nớc dới đất thông qua các khe nứt, đới sụt lún.


-9Căn cứ vào đặc điểm thành phần thạch học, tính chất chứa và thấm nớc,
đặc điểm thành phần hoá học có thể chia ra các phân vị địa tầng địa chất thuỷ
văn khu mỏ và chúng có đặc điểm nh sau:
* Nớc trong trầm tích Đệ tứ (Q)
Trầm tích Đệ Tứ trớc đây bao phủ hầu hết diện tích khu mỏ, hiện tại trầm
tích đệ tứ chỉ còn tồn tại một phần diện tích ở phía Nam và phía Bắc khu mỏ.
Thành phần đất đá gồm đất đá thải, cát, cuội, sỏi lẫn sét, màu vàng nhạt đến nâu
sẫm, nguồn gốc Eluvi, Đềluvi. Chiều dày biến đổi, ở khu vực phía Bắc địa hình
cao lớp phủ có chiều dày mỏng, ở các thung lũng suối dày đến 5m. Nớc dới
đất đợc chứa trong các lỗ hổng của đất đá, do đặc điểm thành phần có chứa
nhiều sét và chiều dày mỏng nên khả năng chứa nớc và thấm nớc kém.
* Tầng chứa nớc khe nứt trong phụ hệ tầng Hòn Gai giữa T3(n-r)hg2
Các trầm tích của phụ hệ tầng Hòn Gai giữa đợc lộ ra chiếm phần lớn diện
tích khu mỏ, chiều dày trung bình biến đổi từ 540 ữ 700 m, bao gồm các lớp sạn
kết, cát kết, bột kết, sét kết và các vỉa than, nằm nghiêng tạo nên các nếp uốn.
Các lớp sạn kết,cát kết thờng nằm xa vách trụ các vỉa than, cấu tạo phân lớp
dày, độ hạt từ vừa đến lớn. Chiều dày các lớp biến đổi từ vài mét đến hàng chục
mét và tơng đối duy trì theo cả đờng phơng và hớng dốc, kẽ nứt tách phát
triển, nớc dới đất đợc tồn tại chủ yếu trong các lớp này. Các lớp bột kết và sét

kết cấu tạo đặc xít, kẽ nứt kín và thờng nằm sát vách trụ các vỉa than và đợc
coi là những lớp cách nớc.
* Nớc trong các đới ảnh hởng của đứt gÃy kiến tạo
Kết quả nghiên cứu địa chất cho thấy trớc đây hoạt động kiến tạo trong
khu mỏ xảy ra tơng đối mạnh mẽ, đà phát hiện ®−ỵc mét sè ®øt g·y nh− FA, FE,
FB, FC, , FD, FM, FL, đứt gÃy Hà Tu... Biên độ dịch chuyển của các đứt gÃy từ 10 ữ
100 m, đới phá hủy rộng từ 20 ữ 80 m. Nham thạch trong đới bị cà nát vỡ vụn,
nên khả năng chứa nớc và thấm nớc tốt. Đặc biệt một số công trình lò khai
thác đào ở khu vực FD lợng nớc chảy ra tơng đối lớn. Do vậy trong quá trình


- 10 khai thác đối với các công trình đào trong khu vực đứt gÃy cần có biện pháp
phòng chống hiện tợng bục nớc gẫy mất an toàn cho ngời và thiết bị.
Bảng 1.2. Bảng tính lợng nớc chảy vào 1m lò giếng
Mức sâu
khai thác

Các thông số tham gia tính toán

Q1

Q2

Ktb

H

R0

M

trung bình

mùa ma

(m/ng)

(m)

(m)

(m)

(m3/h)

(m3/h)

-50

0,034

94,0

336

54

0,030

0,10

-100

0,034

144,0

637

82

0,038

0,12

-150

0,034

194,0

996

110

0,044

0,14

-200

0,034

244,0

1406

139

0,049

0,16

-250

0,034

294,0

1859

167

0,054

0,18

-300

0,034

344,0

2353

196

0,058

0,19

Kết quả dự tính lợng nớc chảy vào trờng mỏ cha kể đến lợng nớc đột
biến nh nớc ma ngấm xuống thông qua đới sập lở chảy vào công trình khai
thác, lợng nớc tích đọng trong các lò khai thác cũ. Do vậy về mùa ma lợng
nớc chảy vào công trình khai thác mỏ sẽ tăng đáng kể. Vì vậy trong quá trình
khai thác về mùa ma cần tăng cờng thêm thiết bị tháo khô mỏ, đồng thời cần
áp dụng công nghệ khai thác hợp lý để hạn chế lợng nớc thông qua đới sập đổ
chảy vào công trình khai thác.
1.1.4.2. Đặc điểm địa chất công trình
* Đặc điểm tính chất địa chất công trình của các lớp đất đá trong khu
mỏ
+ Đất Đệ tứ (Q):
Đất Đệ tứ có thành phần chủ yếu là cát, sạn, sỏi lẫn sét, mức độ liên kết
yếu, chúng chịu tác động mạnh mẽ của các hoạt động xâm thực bào mòn do
dòng mặt , dòng chảy tạm thời về mùa ma gây nên.
Tầng đá thải: Chiếm một phần diện tích phía đông bắc khu mỏ, có chiều
dày trung bình 30 ữ 60 m, cá biết có chỗ đến 80 m, thành phần gồm các tảng,


- 11 hòn đá cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết và sét kết kích thớc không đồng đều,

sắp xếp rất hỗn độn. Đây là sản phẩm của quá trình khai thác lộ thiên vỉa 10 mỏ
Hà Tu đổ ra tạo nên, tầng này cha ổn định, có nhiều hang hốc nhỏ, chính vì vậy
khi xây dựng các công trình trên mặt mỏ cần chú ý.
+ Đặc điểm địa chất công trình của các lớp đá trong tầng chứa than
Đá của tầng chứa than gồm : Cát kết, bột kết, sét kết, cuội kết, sét than và
các vỉa than, chúng nằm xen kẽ nhau. Các lớp đá có độ gắn kết rắn chắc, thuộc
loại đá cứng bền vững. Các lớp đá có thế nằm đơn nghiêng với góc dốc biến đổi
từ 200 ữ 400, tạo nên các cánh của nếp uốn. Nhìn chung các lớp đá có đặc điểm
và tính chất cơ lý nh sau:
- Sạn kết: Thờng có màu xám sáng, chiến tỷ lệ trung bình 13,4% trong địa
tầng, phân bố chủ yếu ở khoảng giữa địa tầng các vỉa than, chiều dày biến đổi từ
1,5 ữ 7,0 m. Thành phần chủ yếu là các hạt thạch anh, đợc gắn kết bằng xi
măng silíc bền vững, rất rắn chắc.
Bảng 1.3. Bảng chỉ tiêu cơ lý của đá sạn kết

Giá
trị

Cờng

Cờng

Khối

độ

độ

lợng

kháng

kháng

thể

nén

kéo

tích

(Kg/cm2) (Kg/cm2) (g/cm3)

Khối

Lực

lợng

dính

riêng

kết

(g/cm3) (Kg/cm2)

Góc nội
ma sát

(độ)

Lớn nhất

3733,00

199,00

2,91

2,95

1000,0

38o00'

Nhỏ nhất

37,00

2,50

2,28

2,53

9,30

22o30'

1375,63

110,98

2,57

2,66

415,23

33o56'

Trung bình

- Cát kết: Thờng có màu xám tro, xám sáng, cấu tạo phân lớp dày, đôi nơi
cấu tạo khối, kẽ nứt phát triển. Chiều dày biến đổi phức tạp từ 0,5 ữ 15 m, cá biệt
có những lớp chiều dày đến 25 m duy trì khá liên tục theo cả đờng phơng và
hớng dốc, hạt từ mịn đến thô đợc gắn kết bằng xi măng silíc rất bền vững. Các
lớp cát kết thờng nằm khoảng cách giữa hai vỉa than.


- 12 Bảng 1.4. Bảng chỉ tiêu cơ lý của đá cát kết

Giá
trị

Cờng

Cờng

Khối

độ

độ

lợng

kháng

kháng

thể

nén

kéo

tích

(Kg/cm2) (Kg/cm2) (g/cm3)

Khối

Lực

lợng

dính

riêng

kết

(g/cm3) (Kg/cm2)

Góc nội
ma sát
(độ)

Lớn nhất

3184,00

500,00

3,07

3,10

950,00

38o30'

Nhỏ nhất

86,00

6,20

2,21

2,57

4,30

18o30'

1171,92

104,24

2,63

2,70

364,89

34o04'

Trung bình

- Bột kết: Màu xám tro, xám đen chiếm tỷ lệ trung bình 32,8% trong địa tầng,
thành phần chủ yếu là các khoáng vật sét và các hạt thạch anh hạt mịn, đợc gắn
kết bằng keo silíc rắn chắc. Cấu tạo phân lớp dày, đôi nơi dạng khối đặc xít.
Chiều dày các lớp bột kết biến đổi rất phức tạp, từ 0,3 ữ 20 m và thờng nằm gần
vách trụ các vỉa than.
Bảng 1.5. Bảng chỉ tiêu cơ lý của đá bột kết

Giá

trị

Cờng

Cờng

Khối

độ

độ

lợng

kháng

kháng

thể

nén

kéo

tích

(Kg/cm2) (Kg/cm2) (g/cm3)

Khối

Lực

lợng

dính

riêng

kết

(g/cm3) (Kg/cm2)

Góc nội
ma sát
(độ)

Lớn nhất

2104,96

1485,00

3,25

3,44

710,00

38o30'

Nhỏ nhất

2,48

2,80

2,18

2,46

9,90

16o00'

606,63

59,23

2,65

2,72

184,72

32o30'

Trung bình

- Sét kết và sét than: Màu xám đen chiếm tỷ lệ khoảng 6.0% trong địa tầng,
cấu tạo phân lớp mỏng là chủ yếu, chiều dày lớp biến đổi 0,3 ữ 3 m, cục bộ có

nơi lên đến 4 m. C¸c líp sÐt kÕt th−êng n»m s¸t v¸ch trơ c¸c vỉa than, thuộc loại
đá nửa cứng đến cứng.


- 13 Bảng 1.6. Bảng chỉ tiêu cơ lý của sét kết và sét than

Giá
trị

Cờng

Cờng

Khối

độ

độ

lợng

kháng

kháng

thể

nén

kéo

tích

(Kg/cm2) (Kg/cm2) (g/cm3)

Khối

Lực

lợng

dính

riêng

kết

(g/cm3) (Kg/cm2)

Góc nội
ma sát
(độ)

Lớn nhất

1987,00

103,13

2,82

2,93

315,00

34o15'

Nhỏ nhất

60,00

5,50

1,79

2,03

11,60

21o00'

Trung bình

353,26

32,86

2,58

2,67

92,82

29o40'

* Đặc điểm tính chất địa chất công trình của đá vách trụ các vỉa than
Đá vách, trụ vỉa than thờng là các lớp bột kết, sét kết, đôi chỗ là các lớp
cát kết. Các lớp đá này không ổn định, chỗ dày, mỏng khác nhau, đôi chỗ tạo
thành các thấu kính. Chính vì vậy trong quá trình khai thác cần cập nhật, bổ sung
thờng xuyên lên bản đồ, mặt cắt nham thạch. Đặc biệt một số ít điểm đá vách,
trụ trực tiếp là lớp sét than mỏng, lớp này độ liên kết yếu, khi gặp nớc dễ bị
trơng nở.


- 14 Bảng 1.7. Bảng tổng hợp chiều đá vách, trụ vỉa than
Chiều dày đá vách (m)

Vỉa
than

Sét, sét
than

14
13

11

0.12-21.28
2.35

0.18-13.14
2.11
0.15-4.37
1.23
0.09-80.16

10
9
7
6
5

3.11
0.10-11.92
3.12
0.29-1.69

Bột kết

Cát kết

0.04-60.75 0.36-56.73
7.60

9.45

0.14-53.98 1.09-32.59
10.16

10.16

0.15-78.94 0.15-77.99
8.48

16.72

0.19-34.20 1.73-51.50
7.36

10.07

0.38-11.52 0.46-31.04
3.99

8.55

0.39-18.20 0.89-14.08

Chiều dày đá trụ (m)
Sét, sét
than
0.04-40.8
1.85
0.09-7.63
1.40
0.09-78.99
2.67
0.09-6.57
1.28
0.19-12.78

Bột kết

Cát kết

0.25-49.62 0.16-29.77
6.26

5.49

0.08-78.94 0.29-40.27
6.75

8.31

0.19-42.45 0.42-15.79
4.18

4.60

0.28-37.90 0.09-61.31
4.12

9.88

0.19-21.71 1.44-12.87

2.52

5.59

7.16

0.16-2.14

0.10-9.98

0.24-4.19

1.82

3.82

5.69

0.62

1.81

1.74

0.42-0.94

0.39-7.68

3.12-6.89

0.35-2.16

0.59-11.62

0.40-6.21

0.63

3.54

4.80

1.03

3.65

3.23

0.66-6.18

1.08-13.81

0.34-2.13

0.19-11.25

4.53-7.71

2.02

6.50

1.13

2.94

6.41

0.43

1.1.5. Đặc điểm độ chứa khí
Trong các vỉa than và đá vây quanh thuộc khu mỏ Hà Lầm có chứa các loại
khí thiên nhiên chủ yếu đặc trng cho quá trình trầm tích và biến chất của than,
đó là các loại khí: Nitơ (N2), Cácboníc (CO2), Hyđrô (H2), Mêtan (CH 4 ).
* Hàm lợng và độ chứa khí tự nhiên của các vỉa than
+ Khí Nitơ (N2): Hàm lợng khí Nitơ thay đổi từ 11,44 ữ 97,40 %, trung
bình 61,71%.
+ Khí Cácboníc (CO2)
- Hàm lợng khí CO2 thay đổi từ 0,30 ữ 47,94 %, trung b×nh 10,49 %.


- 15 - Độ chứa khí tự nhiên thay đổi từ 0,003 ữ 2,090 cm3/gkc, trung bình
0,32cm3/gkc.
+ Khí Hyđrô (H2): Hàm lợng khí H2 thay đổi trong phạm vi rất lớn từ 0 ữ
36,60%, trung bình 4,85 %.
+ Hỗn hợp khí H2 + CH4
- Hàm lợng thay đổi từ 1,18 ữ 88,18 %, trung bình 28,13 %.
- Độ chứa khí tự nhiên thay đổi từ 0,01 ữ 4,89 cm3/gkc, trung bình 0,86
cm3/gkc.
* Hàm lợng và độ chứa khí tự nhiên của đá kẹp trong than
+ Khí Nitơ (N2): Hàm lợng thay đổi từ 32,56 ữ 94,12%, trung bình 66,00
%.
+ Khí Cácboníc (CO2):

- Hàm lợng thay đổi từ 0,24 ữ 22,14%, trung bình 8,23 %.
- Độ chứa khí tự nhiên thay đổi từ 0,00 ữ 1,03 cm3/gkc, trung bình
1,31cm3/gkc.
+ Hỗn hợp khí H2 + CH4
- Hàm lợng thay đổi từ 1,42 ữ 65,50 %, trung bình 25,11%.
- Độ chứa khí tự nhiên thay đổi từ 0,023 ữ 1,72 cm3/gkc, trung bình
0,77cm3/gkc.
Nh vậy theo quy định phân cấp mỏ dựa vào độ thoát khí tơng đối, với số
lợng mẫu và chiều sâu nghiên cứu hiện tại khí mỏ Hà Lầm thuộc loại I theo khí
Mê tan. Tuy nhiên cần lu ý sự tích tụ khí cục bộ cố chỗ đạt cấp II.
1.1.6. Trữ lợng than địa chất
1.1.6.1. Ranh giới và đối tợng tính trữ lợng
Ranh giới trên mặt tính theo biên giới mỏ đợc Tổng Công ty Than Việt
Nam giao quản lý (Quyết định số 651 TVN/DDCTDD2 ngày 07/5/1996).