Đánh giá hiện trạng mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ than hầm lò quảng ninh và đề xuất phương án cải tạo mở rộng để đáp ứng sản lượng trong tương lai

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

VŨ MẠNH HÙNG

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG MỞ VỈA VÀ CHUẨN BỊ
RUỘNG MỎ THAN HẦM LÒ QUẢNG NINH VÀ ĐỀ
XUẤT PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO MỞ RỘNG ĐỂ ĐÁP
ỨNG SẢN LƯỢNG TRONG TƯƠNG LAI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI 2008


Lời Cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
tài liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và không phải là kết quả
của bất kỳ một công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 15 tháng 8 năm 2008
Tác giả luận văn

Vũ Mạnh Hùng


Mục lục
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục

Danh mục các hình vẽ
Danh mục các bảng
Mở đầu
Chơng 1. Đặc điểm địa chất vùng than Quảng Ninh

4

1.1.

Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên

4

1.2.

Đặc điểm điều kiện địa chất vùng than Quảng Ninh

4

1.2.1.

Tính chất cơ lý của đá và than

4

1.2.2.

Điều kiện địa chất công trình, địa chất thuỷ văn

5

1.2.3.

Độ chứa khí và tính tự cháy của than

7

1.2.4.

Chất lợng than của bể than Quảng Ninh

7

1.2.5.

Trữ lợng

8

1.3.

Đánh giá chung về điều kiện địa chất mỏ vùng Quảng Ninh

10

Chơng 2. Tổng quan về hệ thống mở vỉa và chuẩn
bị ruộng mỏ
2.1.
2.1.1.
2.1.2.

2.2.

2.2.1.

Hệ thống mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ của một số mỏ
trên thế giới
Tình hình than đá trên thế giới
Công tác mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ chủa một số mỏ
trên thế giới
Hệ thống mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ của một số mỏ
than hầm lò vùng Quảng Ninh
Tổng quan về sơ đồ mở vỉa và phơng pháp chuẩn bị
ruộng mỏ

12

12
12
13
19
19


2.2.2.

2.3.

Chơng 3.

Hệ thống mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ của một số mỏ

than hầm lò vùng Quảng Ninh
Đánh giá chung về công tác mở vỉa của một số mỏ than
hầm lò vùng than Quảng Ninh
Nghiên cứu lý thuyết liên quan đến công
tác mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ

22

48

50

3.1.

Các yếu tố địa hình, địa chất

50

3.1.1.

Yếu tố địa hình

50

3.1.2.

Điều kiện địa chất

50

3.1.3.

Kỹ thuật sản xuất

51

3.1.4.

Công suất và sự chuyển tiếp của khu khai thác

51

3.1.5.

Yếu tố kinh tế

52

3.2.

Công tác mở vỉa ruộng mỏ

52

3.2.1.

Phân loại sơ đồ và phơng pháp mở vỉa

52

3.2.2.

Các phơng pháp mở vỉa

53

3.3.

Công tác chuẩn bị ruộng mỏ

55

3.3.1.

Chia cánh

56

3.3.2.

Chia thành mức

56

3.3.3.

Chia thành từng khối blốc

57

3.3.4.

Chia ruộng mỏ thành tầng

58

3.3.5.

Chia ruộng mỏ thành khoảnh

61

3.3.6.

Chia cột theo chiều dốc

62

3.4.

Xác định kích thớc ruộng mỏ

63

3.4.1.

Đặt vấn đề

63

3.4.2.

Xây dựng phơng trình hàm mục tiêu (Hàm chi phí)

65

3.5.

Khảo sát hàm mục tiêu

70

3.5.1

Phơng pháp đồ thÞ

70


3.5.2.
3.6.

Phơng pháp giải tích
Xác định kích thớc hợp lý của ruộng mỏ tại Công ty
than Nam Mẫu

71
75

3.6.1.

Sản lợng khai thác của Công ty đạt 1,5 triệu tấn/năm

76

3.6.2.

Sản lợng khai thác của Công ty đạt 2 triệu tấn/năm

80

3.6.3.

Sản lợng khai thác của Công ty đạt 2,5 triệu tấn/năm

82

3.6.4.
3.7.

Kích thớc hợp lý của ruộng mỏ khi tăng sản lợng từ
1,5 triệu tấn/năm lên 2,5 triệu tấn/năm
Nhận xét

83
84

định hớng cải tạo mở vỉa và chuẩn bị
Chơng 4.

ruộng mỏ để đáp ứng sản lợng khai
thác trong tơng lai tại công ty than

86

nam mẫu
4.1.

Đặc điểm chung về điều kiện tự nhiên của mỏ

86

4.1.1.

Đặc điểm địa lý tự nhiên

86

4.1.2.

Đánh giá chung về điều kiện địa chất

88

4.2.

Hiện trạng

88

4.2.1.

Tài nguyên

88

4.2.2.

Khai thông và chuẩn bị khai trờng

88

4.2.3.

Công nghệ khai thác

89

4.2.4.

Thông gió mỏ

89

4.2.5.

Vận tại mỏ

89

4.2.6.

Sàng tuyển than

90


4.2.7.

Cung cấp điện

90

4.2.8.

Tổng mặt bằng và các công trình trên mặt

90

4.3.

Chế độ làm việc, công suất thiết kế và tuổi thọ mỏ

91

4.3.1.

Chế độ làm việc

91

4.3.2.

Công suất thiết kế

91

4.3.3.

Tuổi thọ mỏ

93

4.4.

Khai thông khai trờng

93

4.4.1.

Nguyên tắc chung

93

4.4.2.

Mặt bằng cửa giếng, mức khai thác

94

4.5.

Các giếng mỏ, sân ga và hầm trạm

102

4.5.1.

Bố trí các giếng mỏ

102

4.5.2.

Sân ga và hầm trạm

103

4.5.3.

Công tác vận tải qua giếng

104

4.6.

Chuẩn bị khai trờng

106

4.5.1.

Nguyên tắc chung

106

4.5.2.

Chuẩn bị khai trờng

106

4.7.

Cơ giới hoá đào lò chuẩn bị

109

4.8.

Nhận xét

109

Kết luận

111

Danh Mục Công trình Công bố

113

Tài liệu tham khảo

114


danh mục các hình vẽ

Hình

Tên hình

Hình 1.1. Phân bố trữ lợng địa chất các mỏ hầm lò Quảng Ninh theo
chiều dày và độ dốc của vỉa
Hình 1.2. Phân bố trữ lợng địa chất các mỏ hầm lò Quảng Ninh theo
kích thớc đờng phơng khu khai thác
Hình 1.3.

Phân bố trữ lợng địa chất các mỏ hầm lò Quảng Ninh theo
hình dạng khu khai thác

Hình 2.1. Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ, mỏ than IKESHIMA
Hình 2.2. Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ, mỏ than số 7 cục khoáng
vụ Bình Định Sơn (Trung Quốc)
Hình 2.3. Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ, mỏ than số 1 cục khoáng
vụ Bình Định Sơn (Trung Quốc)
Hình 2.4.

Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ Công ty than Mông
Dơng

Trang
9

9
10
15
17

18
24

Hình 2.5. Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ Công ty than Thống Nhất

27

Hình 2.6. Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ Công ty than Hà Lầm

31

Hình 2.7. Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ Công ty than Mạo Khê

34

Hình 2.8. Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ Công ty than Khe Chàm

37

Hình 2.9. Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ Công ty than Vàng Danh

40

Hình 2.10. Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ C. ty than Dơng Huy

42

Hình 2.11. Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng má C«ng ty than Quang Hanh

44


Hình 2.12. Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ Công ty than Nam Mẫu

47

Hình 3.1. Phân loại sơ đồ mở vỉa và các phơng án khác nhau

53

Hình 3.2. Công tác chuẩn bị ruộng mỏ chia cánh

56

Hình 3.3. Công tác chuẩn bị ruộng mỏ chia thành mức

56

Hình 3.4. Công tác chuẩn bị ruộng mỏ chia thành khối (blốc)

58

Hình 3.5. Sơ đồ chuẩn bị ruộng mỏ chia tầng Công ty than Dơng Huy

60

Hình 3.6. Sơ đồ chuẩn bị ruộng mỏ chi khoảnh công ty than Vàng Danh

62

Hình 3.7. Sơ đồ chuẩn bị ruộng mỏ theo chiều dốc

62

Hình 3.8. Sơ đồ tính toán và xác định kích thớc hợp lý của ruộng mỏ

64

Hình 3.9. Xác định kích thớc ruộng mỏ bằng đồ thị

71

Hình 3.10. Giải phơng trình (7), (8) bằng đồ thị

73

Hình 3.11. Đồ thị xác định kích thớc ruộng mỏ (A = 1,5 triệu T/năm)

78

Hình 3.12. Giải phơng trình (I), (II) bằng đồ thị

80

Hình 3.13. Đồ thị xác định kích thớc ruộng mỏ (A = 2 triệu T/năm)

81

Hình 3.14. Đồ thị xác định kích thớc ruộng mỏ (A = 2,5 triệu T/năm)

83

Hình 3.15.

Đồ thị xác định kích thớc ruộng mỏ hợp lý khi tăng sản
lợng khai thác từ 1,5 ữ 2,5 triệu tấn/năm

84

Hình 4.1.

Khai thông cho mỏ bằng cặp giếng nghiêng từ mặt bằng +125

98

Hình 4.2.

Khai thông cho mỏ bằng cặp giếng đứng từ mặt bằng +280

100

Hình 4.3.

Sơ đồ bố trí sân ga, hầm trạm

104


danh mục các bảng
Bảng

Tên bảng

Bảng 1.1.

Bảng thành phần nham thạch theo địa tầng

Bảng 1.2.

Bảng chỉ tiêu cơ lý trung bình của nham thạch tạo vách
và trụ các vỉa than

Trang
5
5

Bảng 1.3.

Bảng các kết quả về địa chất thuỷ văn

6

Bảng 1.4.

Bảng lu lợng ma trong năm và theo mùa

6

Bảng 1.5.

Bảng chỉ tiêu cơ bản về chất lợng than

7

Bảng 1.6.

Bảng tổng hợp trữ lợng than phân theo khu vực

8

Bảng 2.1.

Đặc điểm địa chất khu mỏ IKESHIMA

13

Bảng 2.2.

Sự phân bố các sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị theo các Công ty

20

Bảng 3.1.

Phân loại sơ đồ mở vỉa và các phơng án khác nhau

53

Bảng 3.2.
Bảng 3.3.
Bảng 3.4.
Bảng 3.5.

Kết quả tính toán hàm f(S,n) khi sản lợng mỏ 1,5 triệu
tấn/năm
Kết quả giá trị S tơng ứng theo n
Kết quả tính toán hàm f(S,n) khi sản lợng mỏ 2 triệu
tấn/năm
Kết quả tính toán hàm f(S,n) khi sản lợng mỏ 2,5 triệu
tấn/năm

77
79
81
82

Bảng 4.1.

Hình thức đổi ca

91

Bảng 4.2.

So sánh 2 phơng án mở vỉa về mặt kỹ thuật

101

Bảng 4.3.

So sánh 2 phơng án mở vỉa về mặt kinh tế

102

Bảng 4.5.

Lịch đào lò xây dựng cơ bản

108


1
Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ có tầm quan trọng đặc biệt, có ảnh hởng
trực tiếp đến dây chuyền công nghệ, sản lợng khai thác than. Mỗi phơng án
mở vỉa hay chuẩn bị ruộng mỏ phải phù hợp với một điều kiện mỏ, địa chất
nhất định, phù hợp với dây chuyền công nghệ của Công ty, Xí nghiệp mỏ.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế nớc nhà thì nhu cầu về than

cho tiêu thụ trong nớc và xuất khẩu sẽ tăng nhanh trong thời gian tới. Theo dự
báo nhu cầu tiêu thụ than Việt Nam vào năm 2010 sẽ cần 42 ữ 45 triệu tấn,
năm 2015 cần 59 ữ 62 triệu tấn, năm 2020 cần 77 ữ 80 triệu tấn và vào năm
2025 cần trên 100 triệu tấn than.
Do đó cần phải thiết kế cải tạo, mở rộng mỏ cũng nh các khu khai thác,
diện khai thác.Vì vậy việc thực hiện đề tài : "Đánh giá hiện trạng mở vỉa và
chuẩn bị ruộng than cho các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh và đề xuất
phơng án cải tạo mở rộng để đáp ứng sản lợng trong tơng lai" là hết sức
cần thiết, phù hợp với yêu cầu phát triển của ngành than trong tơng lai.
2. Mục đích nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu
- Đề tài xác định mục đích chính:
Đánh giá hiện trạng mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ cho một số mỏ hầm lò
vùng Quảng Ninh và đề suất phơng án cải tạo mở rộng để đáp ứng sản lợng
tăng lên trong tơng lai.
- Nhiệm vụ cụ thể:
+ Xác định u, nhợc điểm, phạm vi áp dụng và hiệu quả kinh tế cho
một số mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh.
+ Nghiên cứu đề suất phơng án cải tạo mở rộng để đáp ứng yêu cầu
tăng sản lợng.
- Phạm vi nghiên cứu:
Là một số mỏ có sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ hoàn chỉnh, tơng
đối phức tạp và có trữ lợng, sản lợng khá lớn.


2
3. Nội dung của luận văn:
- Nghiên cứu hiện trạng mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ ở một số mỏ than
hầm lò vùng Quảng Ninh.
- Nghiên cứu lý thuyết liên quan đến công tác mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ.
- Tính toán xác định kích thớc hợp lý của ruộng mỏ của mỏ cụ thể là

Công ty than Nam Mẫu.
- Đề suất phơng án cải tạo mở rộng mỏ để đáp ứng sản lợng tăng cao
trong tơng lai của mỏ cụ thể vùng than Quảng Ninh.
4. Phơng pháp nghiên cứu
Luận văn sẽ sử dụng các phơng pháp nghiên cứu
- Phơng pháp thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu
- Phơng pháp đồ thị.
- Phơng pháp thực nghiệm.
5. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn
- Xây dựng hàm mục tiêu để xác định kích thớc ruộng mỏ phù hợp với
điều kiện khoáng sàng than của Công ty than Nam Mẫu.
- Xác định các yếu tố chính ảnh hởng tới mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ.
- Phân loại sơ đồ, phơng pháp mở vỉa và các phơng án chuẩn bị ruộng mỏ.
- Việc xác định đợc kích thớc ruộng mỏ hợp lý cho khoáng sàng than
của Công ty than Nam Mẫu sẽ góp phần mang tính định hớng cho việc thiết
kế và tính toán công tác mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ cho các công ty tkhác.
6. Cơ sở tài liệu và cấu trúc của luận văn
- Luận văn đợc xây dựng trên cơ sở các tài liệu chuyên môn và các tài
liệu thu thập thực tế ở các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
- Luận văn bao gồm phần mở đầu, 4 chơng, 116 trang, 33 hình, và 17
bảng đợc sắp xếp theo thứ tự chơng, mục.
Qua đây tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đối với Ban giám hiệu
trờng Đại học Mỏ - Địa chất, Phòng Đại học và sau Đại học, Khoa Mỏ, Bộ
môn Khai thác Hầm lò và Ban l nh đạo các Công ty than: Nam MÉu, M¹o


3
Khê, Hà Lầm, Mông Dơng . đ giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập,
nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Đặc biệt là sự chỉ bảo giúp đỡ tận tình của
thầy giáo hớng dẫn PGS.TS. Trần Văn Thanh và các thầy giáo trong Bộ môn

Khai thác Hầm lò, trờng Đại học Mỏ - Địa chất. Đồng thời tôi cũng bày tỏ
lòng cảm ơn tới các bạn đồng nghiệp đ động viên giúp đỡ tôi để hoàn thành
luận văn nµy.


4
Chơng 1
Đặc điểm địa chất vùng than Quảng Ninh
1.1. Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên
Bể than Quảng Ninh thuộc vùng Đông Bắc Bắc Bộ, kéo dài 130 km,
chiều réng 6 ÷ 10 km, diƯn tÝch chøa than 1.400 km2, có hơn 40 điểm đợc tìm
kiếm thăm dò, trong đó có 30 mỏ đ và đang khai thác, ở đây tập trung chủ
yếu là than antraxit và bán antraxít.
Từ tr−íc tíi nay, khai th¸c than tËp trung chđ u ở bể than Quảng Ninh,
tại đây trữ lợng thăm dò tính đến mức 300 m là 3,37 tỷ tấn, dự báo trữ lợng
dới mức 300 m là 2,0 tỷ tấn (có dự báo cho rằng từ mức 300m đến - 1000
m có khoảng 7 ữ 10 tỷ tấn than). Trong phần trữ lợng đ thăm dò, có thể khai
thác lò b»ng ≈ 400 triƯu tÊn, lß giÕng ≈ 2.770 triƯu tấn. Các mỏ than phân bố
theo các khu vực: Bảo Đài - Uông Bí, Hòn Gai và Cẩm Phả.
Vùng than Quảng Ninh có vị trí, vai trò quan trọng đối với sự nghiệp phát
triển kinh tế của đất nớc, đáp ứng nhu cầu than cho nền kinh tế Quốc dân,
trong đó bao gồm than cho sản xuất điện, xi măng, sản xuất vật liệu xây dựng:
vôi, gạch, ngói, than cho các ngành công nghiệp khác và chất đốt sinh hoạt
cũng nh cho xuất khẩu.
1.2. Đặc điểm điều kiện địa chất vùng than Quảng ninh
1.2.1. Tính chất cơ lý của đá và than
Thnh phần của tầng nham thạch chứa than vùng Quảng Ninh gồm:
Cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết và các vỉa than.
Thành phần nham thạch theo địa tầng theo tỷ lệ đợc ghi trong bảng
1.1. Các loại đá hạt thô: Cuội kết, sét kết, cát kết phát triển nhiều khe nứt tạo

điều kiện cho việc tàng trữ nớc. Mật độ khe nứt trung bình từ 5 ữ 7 khe
nứt/1m, các chỉ tiêu cơ lý trung bình của nham thạch tạo vách và trụ các vỉa
than đ đợc nghiên cứu, kết quả ghi ở bảng 1.2.


5
Bảng 1.1: Bảng thành phần nham thạch theo địa tầng
Cát kết

Bột kết

Sét kết

Sét than

Than

%

%

%

%

%

TT

Khu vực

1

Hòn Gai Cẩm Phả

51,56

36,04

4,14

0,73

3,05

2

Tràng bạch

47,53

24,35

12,07

0,13

3,72

3

Mạo Khê

46,50

27,25

12,07

0,77

4,66

Bảng 1.2: Bảng chỉ tiêu cơ lý trung bình của nham thạch
tạo vách và trụ các vỉa than
Lực
dính kết
C

Góc ma
sát trong


Trọng
lợng
thể tích

Loại
nham
thạch

Độ bền nén
n
(KG/cm2)

(KG/cm2)

1

Sạn kết

1.032 ữ 1.482

150

402ữ514

31,4ữ32,5

2,53

2

Cát kết

676 ữ 1.137

128

308ữ321

30,5ữ32,4

2,61

3

Bột kết

326 ữ 628

95,8

183ữ206 29,3ữ 33,3

2,61

4

Sét kết

219 ữ 424

51,8

TT

Độ bền
kéo k

(KG/cm2)

(độ)

48,6

(g/cm3)

34,3

2,57

1.2.2. Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn
Hiện nay phần lớn khu vực khai thác ở các mỏ đ nằm dới mức thoát
nớc tự nhiên, độ sâu khai thác đến - 250 mét. Đặc điểm chính của điều kiện
thuỷ văn là nớc trong trầm tích chứa than liên quan chặt chẽ với nớc mặt và
thay đổi theo mùa: về mùa ma, lu lợng nớc trong lò lớn gấp 15 ữ 30 lần
so với mùa khô và đạt tới 5000 ữ 6000 m3/giờ. Lu lợng nớc lớn vào mùa
ma gây ảnh hởng bất lợi cho công tác khai thác: sản lợng lò chợ cũng nh
tốc độ đào lò chuẩn bị trong thời kỳ này giảm xuống đáng kể. Trong quá trình
khai thác, đ có một số mỏ bị ngập nớc nh Hà Lầm, Mông Dơng; ngoài ra
ở một số nơi cũng đ xảy ra bục nớc trong hầm lò, gây thiệt hại lớn về ngời
và tài sản. Tại một số mỏ hầm lò, nớc mỏ có tính ăn mòn kim loại mạnh, gây
khó khăn cho việc thực hiện các công nghệ khai thác sử dụng lới thép.
Kết quả bơm nớc thí nghiệm vùng Hòn Gai Cẩm Phả cho thấy lu
lợng nớc các lỗ khoan đa số dới 11/s và thay đổi từ 0,011 l/s (ở Khe Chàm)


6
đến 2,72 l/s (ở Ng Hai). Tỷ lu lợng các lỗ khoan đa số nhỏ hơn 0,1 l/ms,

biến đổi từ 0,0003 l/ms (Khe Chàm) đến 0,469 l/ms (ở Lộ Trí). Hệ số thẩm
thấu của nham thạch đa số dới 0,1 m/ngày đêm và thay đổi từ 0,002 m/ngày đêm đến 0,52 m/ngày-đêm. Mức nớc thay đổi từ 10 m đến 30 m. Lu lợng
vùng Bảo Đài từ 0,02 l/s đến 0,625 l/s, tỷ lu lợng từ 0,0002 l/ms đến 0,0971
l/ms. Hệ số thẩm thấu từ 0,0025 m/ngày-đêm đến 0,2729 m/ngày-đêm. Mức
thuỷ tĩnh: 74,48 ữ 5,33. Vùng Mạo Khê lu lợng từ 0,075 l/s đến 0,506 l/s.
Các kết quả về địa chất thuỷ văn của vùng đợc ghi ở bảng 1.3.
Bảng 1.3: Bảng các kết quả về địa chất thuỷ văn
TT

Vùng

Lu lợng

Tỷ lu lợng

Ktb

(l/s)

(l/ms)

(m/ng.đ)

1

Hòn Gai

0,11ữ2,72

0,0003ữ0,469

2

Cẩm Phả

1,0

0,10

3

Uông Bí

0,02ữ0,625

0,0002ữ0,0971

4

Bảo Đài

1,0

0,1

0,20

0,1

Kết quả quan trắc mức nớc các lỗ khoan và lợng nớc thoát ra ở các

đờng lò cho thấy nớc trong trầm tích chứa than liên quan chặt chẽ với nớc
mặt và chịu ảnh hởng rất lớn của mùa ma nhiệt đới. Lợng ma trong năm
và theo mùa đợc ghi ở bảng 1.4.
Bảng 1.4: Bảng lu lợng ma trong năm và theo mùa
TT

Tên chỉ tiêu

Số đo

1

Lợng ma trung bình trong năm

2,400 mm

2

Lợng ma trong mùa ma

3

Thời gian của mùa ma

4

Số ngày ma trung bình từ 0,1 mm trở lên

124,5 ngày

5

Số ngày ma lớn trên 5 mm

65,2 ngày

6

Lợng ma lớn nhất đo đợc trong 1 ng-đ

905 mm
Từ tháng 5 đến tháng 10

203,5 ữ 400,3 mm


7
I.2.3. Độ chứa khí và tính tự cháy của than
Kết quả của các báo cáo thăm dò thì khí CH4 ở các đờng lò đợc thông
gió tốt có nồng độ tối đa ở mức < 1%, hàm lợng khí CO2 trung bình 0,6%.
Kết quả nghiên cứu bớc đầu ở mỏ Thống Nhất (khu Lộ Trí và Tây Khe Sim)
cũng nh ở mỏ Hà Lầm, Mạo Khê cho thấy độ giàu khÝ CH4 ë má thay ®ỉi tõ
0,05 m3/T ng.® ®Õn < 10 m3/T.ng.đ.
Trong quá trình khai thác hầm lò hầu nh cha gặp hiện tợng phụt khí
đột ngột, chỉ có một vài trờng hợp xảy ra cháy khí CH4 khi đào lò chuẩn bị
trong than, nơi không đợc thông gió tốt hoặc đào vào khu vực lò cũ.
Các mỏ hầm lò ở Quảng Ninh dựa theo báo cáo thăm dò địa chất thì về độ
chứa khí tự nhiên ở mức ®ang khai th¸c hiƯn nay cã khÝ cÊp I, cã mỏ tiếp cận cấp II.
Do quá trình thành tạo than của bể than Quảng Ninh phần lớn là than
Antraxit và bán Antraxit, có tính biến chất cao, nên việc khai thác xuống sâu độ

chứa khí tự nhiên sẽ diễn biến phức tạp, đòi hỏi phải đầu t nghiên cứu bổ xung
trong quá trình xây dựng và khai thác mỏ để bảo đảm an toàn. Cũng do than
khu vực Quảng Ninh có mức độ biến chất cao nên than không có tính tự cháy.
1.2.4. Chất lợng than của bể than Quảng Ninh
Vùng than Quảng Ninh có tới 96,19% là than Antraxit và bán Antraxit,
thuộc loại than quí hiếm trên thế giới. Than Quảng Ninh không những đáp ứng
đợc các nhu cầu sử dụng trong nớc mà còn có giá trị xuất khẩu cao. Các chỉ
tiêu cơ bản để đánh giá chất lợng than Quảng Ninh đợc nêu trong bảng 1.5.
Bảng 1.5: Bảng các chỉ tiêu cơ bản về chất lợng than
TT

Chỉ tiêu

1
2
3
4
5
6

Độ ẩm phân tích
Độ tro khô
Chất bốc
Nhiệt lợng
Tỷ trọng
Lu huỳnh
Nhiệt độ nóng
chảy tro than

7

Than vùng Quảng Ninh

Ký
hiệu

Đơn vị

Wpt
Ak
Vch
Qch

Sch

%
%
%
Kcal/kg
G/cm3
%

8,7
9,73
7,62
8120
1,45
0,29

21,8

23,64
9,78
8685
1,50
0,36

10-11,5
16
8,52
8300
1,48
0,32

-

độ

1025

1861

1435

Nhỏ nhất Lớn nhÊt Trung b×nh


8
1.2.5. Trữ lợng
Trữ lợng than Antraxít của Việt Nam tập trung chủ yếu ở vùng Quảng
Ninh từ Phả Lại đến Kế Bào với diện tích khoảng 300 km2, trữ lợng đợc tính

đến ngày 01/01/1995 là 3,222 tỷ tấn. Trữ lợng than khai thác bằng phơng
pháp hầm lò chiếm tỷ lệ lớn, chiếm khoảng gần 80% tổng trữ lợng của cả
vùng. Trữ lợng than phân theo các khu vực đợc ghi trong bảng 1.6
Bảng 1.6: Bảng tổng hợp trữ lợng than phân theo khu vực

TT

Tên khu vực

1

Uông Bí - Bảo Đài

2
3

Phân cấp theo trữ lợng, ngàn tấn
A+B+C1+C2

A+B

C1

C2

1 332 432

84 985

723 233

524 214

Hòn Gai

605 494

30 383

320 815

254 296

Cẩm Phả

1 285 026

302 967

747 821

234 238

Tæng céng

3 222 952

418 335 1 791 869

1 012 748

Vùng than Quảng Ninh chỉ có khoảng 29% số lợng vỉa than thuộc loại có
cấu tạo đơn giản, còn lại là phức tạp và rất phức tạp. Các vỉa than không ổn định
về chiều dày và góc dốc chiếm tỷ lệ cao (gần 3/4 tổng trữ lợng). Cấu tạo vỉa có
chứa các lớp đá kẹp với số lợng, chiều dày và tính chất cơ lý của chúng thờng
thay đổi. Các vỉa than bị phân cắt bởi hàng loạt đứt g y, phay phá.
Kết quả theo các tài liệu báo cáo địa chất thăm dò cho thấy:
- Vùng Bảo Đài phát hiện 24 đứt g y.
- Vùng Mạo Khê phát hiện 21 đứt g y.
- Vùng Hòn Gai - Cẩm Phả phát hiện 70 đứt g y.
Nếu chỉ tính riêng các đứt g y lớn này thì mức độ đứt g y là thấp (dới
50m/ha). Nhng trong quá trình đào lò chuẩn bị và khai thác phát hiện đợc
nhiều phay phá có biên độ nhỏ. Phân bố trữ lợng địa chất theo chiều dày và
góc dốc vỉa đợc thể hiện trên hình 1.1, phân bố trữ lợng địa chất theo độ dài
đờng phơng khu khai thác thể hiện trên hình 1.2, phân bố trữ lợng theo
hình dạng khu khai thác thể hiện trên hình 1.3.


9

51,77

9,32

7,85

Tỉ lệ (%) trữ lợng

0

5,82

2,51

0

0

0

0

36 - 55

18 - 35

2,01 - 2,80

5,64

5,72

0,9

0

2,81 - 3,5

3,49

1,13

50

> 3,5

5,25

0,6

1,21 - 2,00

0

0

ChiỊu dÇy vØa (m)

< 1,2

0
> 55

< 18

Góc dốc vỉa (độ)

Hình 1.1: Phân bố trữ lợng địa chất các mỏ hầm lò Quảng ninh theo
chiều dày và độ dốc của vỉa
40

Tỉ lệ (%) trữ lợng

35
30
25
39,16

20
15
10

8,94

9,58

5
0

17,04

15,3
8,14

1,84

<100

100-200

201-300

301-400

401-500

501-600

>600

C hiều dài theo phơng khu khai thác (m )
Hình 1.2: Phân bố trữ lợng địa chất các mỏ hầm lò Quảng Ninh theo
kích thớc đờng phơng khu khai thác


10

Trong các trụ bảo
vệ phay phá, công
trình
13%
Hình dạng
phức tạp
27%

Hình chữ nhật
60%

Hình 1.3: Phân bố trữ lợng địa chất các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh
theo hình dạng khu khai thác

1.3. Đánh giá chung về điều kiện địa chất mỏ vùng Quảng Ninh
Hiện nay hầu hết các vỉa than tại vùng mỏ Quảng ninh phân bố trong khu
vực đồi núi cao cho nên rất thuận lợi cho việc áp dụng sơ đồ mở vỉa bằng lò
bằng. Còn đối với những phần vỉa nằm dới sâu thì sử dụng phơng án mở vỉa
bằng lò giếng. Ngoài ra điều kiện địa hình vùng Quảng ninh còn xuất hiện các
đờng tụ thuỷ (sông, suối, suối cạn) có ảnh hởng quyết định đến việc lựa
chọn vị trí mở cửa lò.
Địa tầng chứa than Quảng Ninh chủ yếu là sét kết, bột kết và cát kết.
nham thạch phân lớp mỏng, trung bình đến dày, cờng độ kháng nén cao và
bền vững. Mặt khác ở phạm vi khai thác mức nông, nứt nẻ nhiều đ làm giảm
độ bền khối đá, tạo cho đá vách các vỉa than ở dạng bền vững trung bình,
thuận lợi cho công tác khai th¸c. Tuy vËy ë mét sè má nh− má Mạo Khê đá
vách yếu, không ổn định: vỉa 5 Cánh Gà - Công ty Vàng Danh và vỉa 4, 6 má


11
Hồng Thái - Công ty than Uông Bí có đá vách bền vững khó sập đổ đ gây
khó khăn lớn cho công tác khai thác và phá hoả đá vách.
- §iỊu kiƯn kiÕn t¹o vïng má rÊt phøc t¹p, thĨ hiện qua nhiều nếp uốn và
đứt g y. Sự chia cắt ruộng mỏ của các đứt g y thành các khu khai thác ngắn
và có dạng hình học phức tạp, gây khó khăn cho cơ giới hoá khi khai thác.
- Phần lớn các vỉa than có chiều dày thay đổi cùng với sự biến động của
đá kẹp vỉa, uốn nếp, đ gây khó khăn cho việc phải phân chia trữ lợng ở mức
khai thác và việc lựa chọn, bố trí giếng.
Các vỉa than có chiều dày trung bình hầu hết lớn hơn 3m, vợt quá chiều
cao khấu cho phép của lò chợ trong điều kiện kỹ thuật hiện tại, đ gây ra tổn
thất than lớn theo chiều cao khai thác.
Hầu hết các vỉa than có độ dốc thoải và nghiêng, thuận lợi cho việc mở
vỉa bằng giếng nghiêng. Nhng bên cạnh đó có một số khu vực có vỉa dốc
đứng, góc dốc các vỉa than biến động không theo qui luật là các yếu tố phức

tạp cho công tác mở vỉa.
Chế độ khí ở hầu hết các mỏ hầm lò hiện nay là thuận lợi cho khai thác.
Xong đ có mỏ hoạt động ở chế độ khí loại III. Các mỏ hầm lò tiếp tục xuống
sâu, sự nguy hiểm về khí tăng lên, cần phải có đầu t và nghiên cøu phßng ngõa.


12
Chơng 2
Tổng quan về hệ thống mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ
2.1. Hệ thống mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ của một số mỏ trên thế giới
2.1.1. Tình hình than đá trên thế giới.
Đ có nhiều con số thống kê về trữ lợng than trên thế giới, theo số liệu
công bố tại Hội nghị năng lợng than thế giới (IEA) gần đây nhất thì tổng trữ
lợng địa chất học trên toàn thế giới là hơn 7.000 tỷ tấn than. Trong đó than mỡ
và than không khói là 3.300 tỉ tấn, than nâu chiếm khoảng hơn 3.900 tỉ tấn. Tuy
nhiên trữ lợng có đủ điều kiện và kỹ thuật khai thác vào khoảng 1.000 tỉ tấn.
Nếu chia trữ lợng than theo tõng n−íc vµ khu vùc ta sÏ thÊy úc, Liên
Xô cũ, Trung Quốc, Mỹ, ấn Độ, Châu Âu, đông Nam á chiếm trữ lợng
nhiều nhất, ngoài ra than đá có đặc trng phân bố rộng khắp trên thế giới.
Số lợng than đợc xuất khẩu của các nớc trên thế giới ngày càng tăng
năm 2007 ớc tính vào khoảng từ 800 đến 900 triệu tấn. Những nớc đứng
đầu trong xt khÈu than lµ óc, Mü, Canada v. v Nhật Bản là nớc nhập
khẩu than với số lợng lớn hơn cả, khoảng 150 triệu tấn. Nhật Bản nhập than
nhiỊu nh»m phơc vơ cho ngµnh gang thÐp cịng nh− cho những ngành nh
điện lực và xi măng vốn gần đây có xu hớng chuyển sang dùng năng lợng
than đá. Ngoài Nhật Bản thì cũng có nhiều nớc hiện nay đang nhập than với
số lợng lớn nh: Hàn Quốc, Đài Loan
Trong những năm tới nhu cầu dự đoán về tiêu thụ than đá trên thế giới là
rất khó khăn, tuy nhiên theo dự báo của IEA các nớc OECD sẽ tăng số lợng
nhập từ 293 triệu tấn năm 1997 lên 309 triệu tấn năm 2010. Lợng xuất khẩu

than của Mỹ, úc cũng đợc dự báo sẽ tăng từ 252 triệu tấn năm 1997 lên 313
triệu tấn năm 2010.
Với những dự báo nh vậy từ nay về sau không chỉ đối với than nguyên
liệu mà nhu cầu về than nói chung sẽ tăng lên trên quy mô toàn thế giới. Do
đó cần phải đẩy mạnh những hoạt động thăm dò, khai thác và đổi mới thiết bị
đối với những nớc sản xuất than, riêng các nớc tiêu thụ than phải đẩy mạnh
biện pháp tiết kiệm năng lợng.


13
2.1.2. Công tác mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ cđa mét sè má trªn thÕ giíi
2.1.2.1. Má than IKESHIMA (Nhật Bản)
a. Đặc điểm địa chất khu mỏ
- Khu mỏ: có diện tích 3.550.000 a (35.500 hecta).
- Trữ lợng than
+ Lợng than lý thuyết có khả năng khai thác: 1.700.000.000 tấn
+ Lợng than thực thu xác định: 270.000.000 tấn
+ Lợng than thực thu xác định xung quanh Hikishima: 160.000.000 tấn
- Điều kiện địa chất
Toàn khu đảo đợc phủ một lớp đá An Sơn (đá ổn định) chất đá đen
thuộc kỷ thứ 3 đại tân sinh và lớp đá cát lẫn sỏi thuộc kỷ thứ 4. Mức dới mặt
nớc biển là tầng đá kỷ thứ 3 đại cổ sinh.
Từ phần trên chia làm 4 khu nh sau: Quần thể vỉa: Sehigata;
Matsushima; Terashima; Akasaki.
Tầng cơ bản (tầng chuẩn): là đá hoa cơng hoặc đá kết tinh.
- Vỉa than: hiện tại vỉa kẹp phía trên qần thể vỉa Ikeshima.
Tầng vỉa cao, cấu thành những vỉa than: Vỉa 18 Thớc trên, Vỉa 18
Thớc dới, Vỉa 3 Thớc, Vỉa 4 Thớc.
Hớng địa tầng: xung quanh Ikeshima: hơi theo hớng Đông - Tây; xung
quanh Hikishima: hơi theo hớng Nam - Bắc

Độ dốc nghiêng thoải lần lợt về hớng Nam và Đông 1 100.
Cấu tạo địa chất: khá ổn định.
Tình hình các vỉa than đang khai thác đợc thể hiện trên bảng 2.1
Bảng 2.1
Độ dày

Độ dày

toàn vỉa m

than (m)

Vỉa 18

2,6 ữ 3,3

2,0 ữ 2,8

Vỉa 4

Tên vỉa than

Độ dốc

Tỷ lệ thu

Độ dính Tính vỡ

hồi %

kết

vụn

1 ữ 100

75 ÷ 85

YÕu

30

1,8 ÷ 3,57 1,6 ÷ 3,05 1 ÷ 100

701 ÷ 85

YÕu

30


14
b. Sơ đồ mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ
- Lò nghiêng:
Đờng lò chính (đờng lò chính số 2)
Lò nhánh (lò nhánh số 2)

Đáy lò 3 (mức -540)

Lò nghiêng băng tải mới. Lò Tây 1 mức - 650m

Lò b»ng -650m
Møc -650m

Lß b»ng Hikishima

TriĨn khai tíi khu Hikishima

Lß b»ng phía nam
- Lò bằng mức - 650m
Tới hầm lò phía
Nam Hikishima

* Lò bằng trung tâm lò
nghiêng gió vào phía nam
Lò bằng

* Lò bằng trung tâm lò
nghiêng gió ra phía nam
* Lò bằng phía Nam lò
nghiêng gió vào phía nam

Tới hầm lò phía Nam số 2 Lò bằng chở ngời Khu khai thác
- Giếng đứng
Giếng gió ra (gió thải)
Ikeshima mức đáy lò 3

Lò đứng (giếng) sè 2
GiÕng giã vµo Hikishima
GiÕng giã ra Hikishima

Møc -650m


15
Hình: 2.1. Sơ đồ mở vỉa mỏ than IKESHIMA (Nhật B¶n)


16
2.1.2.2. Mỏ than số 7, cục khoáng vụ Bình Định Sơn (Trung Quốc)
a. Sơ đồ mở vỉa
Mỏ than áp dụng sơ đồ mở vỉa bằng giếng đứng kết hợp với giếng
nghiêng sân ga đặt một mức. Cặp giếng đứng đợc bè trÝ ë trung t©m ruéng
má. ë trung t©m ruéng mỏ, từ mặt địa hình mức +110,4 mở hai giếng ®øng
®Õn – 160 (giÕng phơ) vµ - 157 (giÕng chÝnh) tại đây ngời ta mở sân ga về
phía vách vỉa than. Sau đó đào xuyên vỉa từ sân ga vào gặp vỉa than, tại đây
ngời ta tiến hành mở lò dọc vỉa vận chuyển chia ruộng mỏ thành hai phần:
phần than lò thợng và phần than lò hạ.
b. Công tác chuẩn bị ruộng mỏ
Ruộng mỏ đợc chia thành 3 khu khai thác: Khu trung tâm, Khu cánh
đông và khu cánh tây.
- Khu trung tâm: Đợc mở bằng một giếng nghiêng đặt tại trung tâm
khu từ mặt địa hình mức +81,6 đợc đào dọc theo hớng dốc của vỉa chia khu
ra thành hai cánh. Giếng nghiêng có nhiệm vụ chính là làm công tác thông gió
cho toàn bộ khu, vận chuyển vật liệu và thiết bị phục vụ khai thác phần than lò
thợng khu trung tâm. Song song với giếng nghiêng thì ngời ta cũng tiến
hành đào cặp lò thợng và chia khu trung tâm ra thành các dải khấu theo thứ
tự từ trên xuống.
- Với khu Cánh Đông và Cánh Tây: ở trung tâm mỗi khu ngời ta đào
cặp thợng (gồm 3 thợng: 2 thợng chính và 1 thợng phụ) từ lò dọc vỉa vận
chuyển chính đến biên giới phía trên (cánh Tây mức 8, cánh Đông mức +

17). Từ mặt đất mỗi khu đợc đào (cánh Tây mức + 86,8 ; cánh Đông + 87,8)
một giếng đứng đến biên giới phía trên khu. Giếng đứng này có nhiệm vụ
thông gió và vận chuyển vật liệu thiết bị phục vụ khai thác cho mỗi khu. Từ
cặp thợng trung tâm các khu cũng đợc chia thành các dải khấu, khấu đồng
thời cả hai cánh theo thứ tự từ trên xuống.
Phần than lò hạ ngời ta đào cặp lò hạ ở mỗi khu từ lò dọc vỉa vận
chuyển chính xuống và cũng chuẩn bị tơng tự nh phần than lò thợng.