Các giải pháp kĩ thuật công nghệ cho khu mỏ than ở Quảng Ninh

MỤC LỤC Lời nói đầu Chương 1: Đặc điểm vị trí địa lý, kinh tế xã hội vùng nghiên cứu 1.1. Vị trí địa lý, giao thông 1.2. Đặc điểm khí tượng, thủy văn Chương 2: Lịch sử công tác thăm dò Chương 3: Cấu trúc địa chất khu mỏ 3.1. Địa tầng 3.2. Kiến tạo 3.3. Đặc điểm cấu tạo các vỉa than 3.4. Đặc điểm địa chất thuỷ văn, địa chất công trình khu mỏ 3.5. Công tác nghiên cứu khu mỏ 3.6. Tính trữ lượng 3.7. Đánh giá mức độ thăm dò và công tác bổ sung Chương 4: Các giải pháp kĩ thuật công nghệ cho khu mỏ 4.1. Tài nguyên 4.2. Khai thông khai trường 4.3. Chuẩn bị khai trường 4.4. Hệ thống khai thác 4.5. Thông gió mỏ 4.6. Vận tải mỏ 4.7. Sàng tuyển than 4.8. Các phân xưởng sửa chữa 4.9. Cung cấp điện 4.10. Tổng mặt bằng và các công trình trên mặt 4.11. Tổ chức sản xuất của mỏ Kết luận Tài liệu tham khảo Lời nói đầu Nói đến Quảng Ninh là nói đến vùng than giàu có của Việt Nam. Tuyến mỏ than Quảng Ninh dài 150 Km, từ đảo Kế Bào (Vân Đồn) đến Mạo Khê (Đông Triều). Tổng tiềm năng tự nhiên của bể than là 12 tỷ tấn; trong đó tổng tiềm năng thu hồi là 8,4 tỷ tấn; tổng trữ lượng địa chất đó tỡm kiếm, thăm dũ cú thể khai thỏc là 3,633 tỷ tấn; cho phộp khai thỏc 30-40 triệu tấn/năm. Than đá Quảng Ninh hầu hết thuộc dũng antraxit, một loại than dồn ộp thành tảng, rất cứng, tỷ lệ các-bon ổn định 80-90%, nhiệt lượng cao 7.350 - 8.200 Kcal/Kg Hiện nay, Quảng Ninh có 3 trung tâm khai thác than: Hồng Gai, Cẩm Phả - Dương Huy và Uông Bí - Mạo Khê với tổng thiết kế 12 triệu tấn/năm. Sản lượng than khai thác năm 2000 đạt trên 11 triệu tấn, xuất khẩu hơn 3 triệu tấn. Khu Tràng Khê II, III- Xí nghiệp than Hồng Thái than Hồng TháI nằm ở phía Đông mỏ than Mạo Khê thuộc địa bàn xã Hoàng Quế, huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh. Địa tầng chứa than trong khai trường thuộc nhóm vỉa trên gồm: 5 vỉa than có giá trị công nghiệp được huy động vào thiết kế khai thác. Trữ lượng than địa chất huy động vào thiết kế khai thác trong ranh giới khai trường là 6.857 ngàn tấn, tương ứng với 4.561 ngàn tấn trữ lượng công nghiệp. Công suất mỏ được thiết kế là 300.000 tấn/năm và tuổi thọ của mỏ là 18 năm. Khoáng sản than tại khu Tràng Khê II, III đã trải qua nhiều giai đoạn thăm dò và khai thác. Trên cơ sở các tài liệu và thực tế khai thác, đào lò cho thấy các vỉa than: V24, V18, V12, V10 và V9b thuộc vào vỉa mỏng đến dày trung bình, độ dốc lớn (đến 550) các vỉa than phân bố trên diện rộng, trải dài từ Đông sang Tây. Trong khai trường mỏ đã hình thành mặt bằng các mức, mặt bằng sân công nghiệp, mặt bằng xưởng sàng, hệ thống đường lò khai thông các mức, đường giao thông lối liền khu mỏ với quốc lộ 18A, hệ thống đường xá lối niền các mặt bằng trong khu mỏ, đường dây 6kV cung cấp điện cho khu mỏ… và đã có các công trình trên mặt bằng được xây dựng. Khoỏng sản Than Chương I: Đặc điểm địa lý, kinh tế xó hội vựng nguyờn cứu 1.1. Vị trí địa lý, giao thông 1.1.1. Vị trí địa lý Quảng Ninh là một tỉnh lớn ở địa đầu phía Đông Bắc của Việt Nam, có dáng một hỡnh chữ nhật lệch nằm chếch theo hướng Đông Bắc – Tây Nam. Phía Tây tựa lưng vào núi rừng trùng điệp. Phía Đông nghiêng xuống nửa phần đầu vịnh Bắc Bộ với bờ biển khúc khuỷu nhiều cửa sông và bói triều, bờn ngoài là hơn hai nghỡn hũn đảo lớn nhỏ, trong đó có 1.030 đảo có tên, cũn lại hơn một nghỡn hũn đảo chưa có tên. Địa giới Quảng Ninh trải rộng từ kinh độ Đông 106026 đến kinh độ Đông 108030 và từ vĩ độ Bắc 20040 đến vĩ độ Bắc 22040. Bề ngang từ đông sang tây, khoảng dài nhất là 195 km. Bề dọc từ bắc xuống nam khoảng dài nhất là 102 km. Điểm cực Bắc là dóy nỳi cao thụn Mỏ Toũng, xó Hoành Mụ, huyện Bỡnh Liờu. Điểm cực Nam ở đảo Hạ Mai thuộc xó Ngọc Vừng, huyện Võn Đồn. Điểm cực Tây là sông Vàng Chua ở phía Tây xó Bỡnh Dương và xó Nguyễn Huệ, huyện Đông Triều. Điểm cực Đông trên đất liền là múi Gót ở Đông Bắc phường Trà Cổ, thị xó Múng Cỏi. Quảng Ninh có biên giới quốc gia và hải phận giáp giới nước Cộng hũa nhõn dõn Trung Hoa. Trờn đất liền, phía Bắc các huyện Bỡnh Liờu, Hải Hà và thị xó Múng Cỏi giỏp huyện Phũng Thành và thành phố Đông Hưng, tỉnh Quảng Tây với chiều dài 132,8km. Đôi bên có chỗ núi đồi và thung lũng nối liền (40,8km), cũn phần lớn (92km) ngăn cách bởi sông suối, trong đó có đoạn thượng nguồn sông Ka Long và sông Bắc Luận. Quảng Ninh nằm trong dải hành lang biển lớn của Bắc Bộ, trên đó có mạng lưới đường bộ, đường sắt và cảng biển lớn đang được mở rộng và phát triển. Cùng với Hải Phũng, Quảng Ninh giữ vai trũ cửa mở lớn ra biển cho cả nước ở phía Bắc (có thể cho cả các tỉnh Tây – Nam Trung Quốc và Bắc Lào) để chuyển tải hàng hóa xuất nhập khẩu, đẩy mạnh giao lưu kinh tế với các vùng khác trong cả nước và với nước ngoài, đồng thời cũn cú khả năng thiết lập mối quan hệ hàng hải và hàng không với các nước trong khu vực Đông Á, Đông Nam Á và thế giới. Đây là ưu thế đặc biệt của Quảng Ninh. Với các tỉnh bạn trong nước, Quảng Ninh có hơn 300 km giáp Lạng Sơn, Bắc Giang, Hải Dương và thành phố Hải Phũng. Là một cực trong tam giỏc phỏt triển của vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ, Quảng Ninh có quan hệ mật thiết về các hoạt động kinh tế, khoa học và văn hóa xó hội với thủ đô Hà Nội, Hải Phũng, cỏc tỉnh đồng bằng sông Hồng và ven biển với hệ thống quốc lộ 4B, quốc lộ 10, quốc lộ 18 đi qua địa bàn của tỉnh. Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Ninh Khu Tràng Khê II, III nằm ở phía đông mỏ Mạo Khê ( thuộc huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh) - Phía Bắc là mức +30 của các vỉa 24, 18, 12, 10, 9b. - Phía Nam là ranh giới mỏ - Phía Tây là tuyến IXA - Phía Đông là tuyến XV và đứt gãy F15 1.1.2. Địa hình Địa hình khu vực chủ yếu là đồi núi, bị phân cách bởi các suối nhỏ, các suối này đều chảy xuống phía Nam và đổ vào sông Đá Bạch. Độ cao của địa hình trong khu mỏ từ +15m đến +503m. Do địa hình dốc, nên khi có mưa rào, nước mưa tập trung rất nhanh, dễ tạo thành lũ. 1.1.3. Giao thông Hệ thống giao thông và vận tải từ mỏ đi các vùng trong nước khá thuận lợi. Quốc lộ số 18A và đường sắt chạy dọc phía Nam và cách trung tâm mỏ khoảng 2km. Than từ khu Tràng Khê vận chuyển đến các nơi tiêu thụ bằng đường bộ qua quốc lộ 18A, bằng đường thuỷ qua các cảng Bến Cân, bằng đường sắt, qua ga Mạo Khê đến nhà máy nhiệt điện Uông Bí và Phả Lại. 1.2. Khí hậu, thủy văn 1.2.1. Khớ hậu Khu Tràng Khê nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với 2 mùa rõ rệt. Mùa mưa thường từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Lượng mưa hàng năm biến đổi từ 1805mm đến 2229mm. 1.2.2. Thủy văn Trong khu vực mỏ Tràng Khê II-III có suối Tràng Khê II quanh năm có nước với lưu lượng đo được như sau: Qmax = 29.020 l/s Qmin = 1.580 l/s Lượng nước mặt này cùng với hệ thống khai thác lò cũ của Pháp có quan hệ khá mật thiết với hệ thống nước ngầm phía dưới. Đá chứa nước trong địa tầng chứa than gồm cuội kết, cát kết, sạn kết và một phần bộ kết bị phong hoá Sét than, sét kết, bột kết có cấu tạo khối thuộc vách trực tiếp của vỉa than tạo thành các lớp cách nước ổn định. Các thông số ĐCTV chủ yếu như sau: Độ cao mực nước tĩnh: Z+200 = 255m, Z+115 = 245m, Z+30 = 245m Hệ số thấm: Ktb = 0,05 m/ng.đ ; Kmax = 0,103 m/ng.đ Nước dưới đất có độ pH = 6-7, hàm lượng CO2 = 10-15mg/l, hàm lượng sắt 0,3-13mg/lít. Chương II: Lịch sử công tác thăm dò Khu Tràng Khê II, III (thuộc khoáng sản Than Mạo Khê) đã được người Pháp thăm dò và khai thác từ năm 1889 đến năm 1951. Từ 1954 đến nay khu mỏ được các liên đoàn Địa chất II, liên đoàn địa chất IX …, thăm dò và đánh giá trữ lượng với khối lượng thăm dò gồm: Khối lượng khoan: 30.504m Khối lượng hào thăm dò: 7.770m3 Từ tháng 2/1965 đến tháng 3/1970, Liên đoàn Địa chất II đã tiến hành thăm dò tỷ mỉ (TDTM). Đến tháng 2/1971 báo cáo thăm dò tỷ mỷ khu Mạo Khê đã được Tổng cục Địa chất phê duyệt. Năm 1967, để đáp ứng yêu cầu khai thác lò bằng +30, Liên đoàn Địa chất 2 đã lập báo cáo thăm dò mức lò bằng +30 Năm 1994, xí nghiệp Địa chất 906 thuộc Công ty Địa chất và khai thác khoáng sản đã lập “Báo cáo trung gian thăm dò địa chất đến mức -150” khu Mạo Khê. Báo cáo đã được Bộ Năng lượng phê duyệt tháng 11/1994. Năm 2003 Tổng Công ty Than Việt Nam đã phê duyệt báo cáo “Xây dựng CSDL địa chất khoáng sản than Mạo Khê do Công ty IT&E lập (QĐ số: 1045/QĐ-ĐCTĐ ngày 25/6/2003). Trữ lượng tính đến 31/12/2001. Chương III: Cấu trúc địa chất của khu mỏ 3.1. Địa tầng Địa tầng chứa than có tuổi T3 (n-r) chiều dày địa tầng trên 1500m, trong đó chứa 12 vỉa than có giá trị công nghiệp (V3,V6,V8,V9,V9b,V10,V12,V16,V18, V22,V23,V24). Địa tầng chứa than gồ có hai tập vỉa: Tập vỉa giữa: Chiều dày địa tầng khoảng 1093m, có 7 vỉa than có giá trị công nghiệp từ V3 đến V12. Khoảng cách địa tầng giữa các vỉa từ 60 đến 130m. Tập vỉa trên: Chiều dày địa tầng khoảng 700m có 5 vỉa than có giá trị công nghiệp và trong TKKT-2003 chỉ huy động vào khai thác 5 vỉa đó là vỉa: V24,V18,V12,V10,V9b Khoảng cách địa tầng giữa các vỉa khoảng 20-80m. 3.2. Kiến tạo Nếp uốn: Khu mỏ có cấu trúc dạng nếp lồi về phía tây, mặt trục của nếp lồi đồng thời là đứt gẫy FA. Phạm vi phát triển của nếp lồi từ tuyến IX về phía đông. Đứt gẫy: Trong khu vực có 4 đứt gẫy - Đứt gẫy Fcb là đứt gẫy thuận có phương kéo dài từ đông sang tây, hướng cắm về phía Bắc góc dốc từ 640 đến 700 - Đứt gẫy F129 là đứt gẫy thuận điển hình của khu mỏ. Đứt gẫy này cũng chính là ranh giới phân chia khu Tràng Khê II và khu Tràng Khê III. Đứt gãy có phương kéo dài từ Tây Bắc đến Đông Nam hướng cắm về Đông Bắc, góc dốc khoảng từ 700 đến 800. Cự ly dịch chuyển theo mặt trượt 400-500m. - Đứt gãy F280 là đứt gãy thuận kéo dài từ Tây Bắc đến Đông Nam góc dốc khoảng từ 750 đến 800. Cự ly dịch chuyển theo mặt trượt 400-500m. - Đứt gẫy F15 là đứt gẫy phần chia mỏ Tràng Khê và Tràng Bạch 3.3. Đặc điểm cấu tạo các vỉa than Khu vực Tràng Khê II, III có 12 vỉa than có giá trị công nghiệp, trong đó huy động vào khai thác (TKKT-2003) có 5 vỉa than: V24,V18,V12,V10 và vỉa V9b Vỉa 9b: Phân bố từ ranh giới phía Tây (T.IXB) sang ranh giới phía Đông (đứt gãy F15). Vỉa 9b duy trì liên tục nhưng không ổn định chiều dày theo cả hướng cắm và đường phương. Về phía đông chiều dày vỉa vát móng dần và độ tro than tăng. Vỉa 9b được khống chế bởi 8 công trình khoan, chiều dày biến đổi từ 0,51 đến 2,51m, chiều dày trung bình riêng than của vỉa khoảng 1,42m góc dốc trung bình khoảng 460, vỉa có trung bình từ 1 đến 5 lớp kẹp. Vỉa 10: Phân bổ từ ranh giới phía Tây (T.IXB) sang ranh giới phía Đông (đứt gẫy F15). Vỉa được khống chế bởi 9 công trình khoan và 13 công trình hào. Chiều dày tính trữ lượng biến đổi từ 1.21 đến 2.41m trung bình 1.88m. Thuộc loại có chiều dày trung bình đến móng. Vỉa 10 có chiều dày duy trì liên tục, và tương đối đồng đều trên diện tích từ T.IX-TXV. Vỉa 10 điển hình về cấu trúc rất phức tạp, bao gồm một tập hợp các thấu kính than và đá kẹp xen kẽ nhau. Các lớp than có dạng thấu kinh kéo dài và rất khó liên hệ với nhau. Cách trụ tính trữ lượng 3-5m nhiều diện còn có thấu kính than đi kèm. Cách vỉa 10 về phía trụ vỉa từ 30-40m thường gặp nhịp vỉa 10 trụ gồm chủ yếu là sét kết, sét than và than mỏng. Đây là nhịp đánh dấu để liên hệ đồng tên giữa các vỉa. Vỉa 12: Phân bố từ ranh giới phía Tây (T.IXB) sang ranh giới phía Đông (đứt gãy F15). Vỉa có chiều dày mỏng, vát mỏng dần theo đường phương từ Đông sang Tây. Được khống chế bởi 13 công trình khoan và một số công trình hào, chiều dày tính trữ lượng biến đổi từ 0,55 đến 2,53m đôi chỗ có cửa sổ chiều dày nhỏ hơn giá trị công nghiệp. Chiều dày trung bình riêng than vỉa khoảng 1,37m, góc dốc trung bình khoảng 420 có khoảng 1-5 lớp kẹp. Vỉa 18: Phân bố từ ranh giới phía Tây (T.IXB) sang ranh giới phía Đông (đứt gãy F15). Trong diện phân bố từ TIXB-TXV và F15, vỉa được khống chế bởi 13 công trình khoan. Chiều dày tính trữ lượng biến đổi từ 0,54 đến 2.53m trung bình 1,47m, góc dốc trung bình khoảng 360 vỉa có từ 1 đến 8 lớp kẹp. Cấu tạo từ tương đối phức tạp đến đơn giản. Độ ổn định và chiều dày vỉa kém. Tiếp hướng cắm nhiều diện chiều dày vỉa nhỏ hơn chiều dày công nghiệp. Vỉa 24: Phân bố từ ranh giới phía Tây (T.IXB) sang ranh giới phía Đông (đứt gãy F15). Trong phạm vi từ lộ vỉa đến +30, vỉa 24 được khống chế bởi 20 lỗ khoan. Chiều dày vỉa thuộc loại trung bình đến mỏng và không ổn định (từ 0,57 đến 3,06m), một số vị trí vỉa chiều dày nhỏ hơn chiều dày công nghiệp. Chiều dày trung bình riêng than khaỏng 1,62m, có từ 1-5 lớp kẹp, gốc dốc trung bình khoảng 390. Bảng II.1: Bảng thống kê đặc điểm cấu tạo vỉa than khu Tràng Khê II, III TT Tên vỉa Chiều dày (m) riêng than tính trữ lượng Loại cấu tạo Mức độ ổn định Nhỏ nhất Lớn nhất Trung bình 1 24 0,57 3,06 1,92 TĐ đơn giản TĐ ổn định 2 18 0,54 2,38 1,47 TĐ phức tạp Không ổn định 3 12 0,55 2,53 1,37 TĐ phức tạp Rất không ổn định 4 10 1,21 2,41 1,88 TĐ phức tạp Rất không ổn định 5 9b 0,51 2,51 1,42 Phức tạp Rất không ổn định 3.4. Đặc điểm Địa chất thủy văn và Địa chất cụng tŕnh của mỏ 3.4.1. Đặc điểm địa chất thủy văn a. Đặc điểm nước trên mặt: Trong khu vực mỏ Tràng Khê II-III có suối Tràng Khê II quanh năm có nước với lưu lượng đo được như sau: Qmax = 29.020 l/s Qmin = 1.580 l/s Lượng nước mặt này cùng với hệ thống khai thác lò cũ của Pháp có quan hệ khá mật thiết với hệ thống nước ngầm phía dưới. b. Đặc điểm nước dưới đát Đá chứa nước trong địa tầng chứa than gồm cuội kết, cát kết, sạn kết và một phần bộ kết bị phong hoá Sét than, sét kết, bột kết có cấu tạo khối thuộc vách trực tiếp của vỉa than tạo thành các lớp cách nước ổn định. Các thông số ĐCTV chủ yếu như sau: Độ cao mực nước tĩnh: Z+200 = 255m, Z+115 = 245m, Z+30 = 245m Hệ số thấm: Ktb = 0,05 m/ng.đ ; Kmax = 0,103 m/ng.đ Nước dưới đất có độ pH = 6-7, hàm lượng CO2 = 10-15mg/l, hàm lượng sắt 0,3-13mg/lít. c. Nước trong hệ thống lò khai thác cũ: Trong khu Tràng Khê II, III có hệ thống khai thác lò bằng, do Pháp trước đây và mỏ đã khai thác than trong những năm gần đây nay đã ngừng sản xuất. Trong hệ thống lò khai thác cũ có thể tàng trữ lượng nước khá lớn, đây vấn đề tồn tại của mỏ, tuy nhiên hệ thống lò đều nằm trên mực xâm thực địa phương và thoát nước bằng phương pháp tự chảy do đó ít ảnh hưởng tới quá trình khai thác. Trong những năm qua, nhiều lộ vỉa than được khai thác bằng phương pháp lộ thiên, sau khai thác, không được san lấp moong. Ngoài ra hệ thống lò khai thác cũ của người Pháp không được cập nhật đầy đủ cộng với đứt gãy thuậ F129 là đứt gãy có đới huỷ hoại rộng khả năng tàng trữ và lưu thông nước rất tốt, do vậy trong quá trình khai thác, cần đề phòng sự cố bục nước. Mỏ cần có biện pháp chủ động để quản lý các dạng sự cố này bằng các phương pháp thăm dò dự báo. Kết quả tính toán lưu lượng nước chảy vào mỏ Phương pháp tính: Sử dụng công thức của DuyPuy phối hợp với phương pháp giếng lớn để dự tính lượng nước dưới đất Q chảy vào khai trường Q = 1,366Ktb(2H-M)M lg (r0+R0)-Igr0 Ktb: Hệ số thấm trung bình của địa tầng nham thạch chứa nước M: Tổng bề dày đá chứa nước H: Cột nước hạ thấp tới mức khai thác (khi tháo khô thì H = S) F: Diện tích khai trường r0: Là bán kính giếng lớn: r0 = R0: Bán kính phễu hạ thấp mực nước tính toán theo công thức Kusakin: R0 = 2xS Các thông số được lựa chọn tính toán: Diện tích khai trường các mức như sau: Mức +200; F=800.000m2 Mức +115; F=1.400.000m2 Mức +30; F=2.400.000m2 Độ cao mực nước tĩnh: Z+200 = 255m , Z+115= 245m , Z+30 = 245m Hệ số thấm: Ktb = 0,05m/ng.đ; Kmax = 0,103m/ng.đ Kết quả quan trắc lượng nước chảy vào các lò khai thác trong các năm từ 1982 đến 1994 cho thấy: Hệ số biến đổi lưu lượng (Hbd) thay đổi từ 2,63 đến 5,37, trung bình là 3,25. Hệ số biến đổi lưu lượng được tính trên cơ sở tỷ số chênh lệch giữa Qmin tháng lớn nhất và Qmin tháng bé nhất. Việc tăng lưu lượng nước chảy vào mỏ do nhiều nguyên nhân, nhưng chủ yếu là do quá trình cung cấp bổ sung của nước mưa cho nước ngầm. Quá trình khai thác đã phá vỡ cân bằng tự nhiên, các lớp nham thạch bị nứt nẻ làm xuất hiện hệ thống khe nứt mở, do đó nước ngấm ngày càng chịu tác động trực tiếp hơn với nước mặt và vũ lượng. Lưu lượng mùa khô (Qmin) được tính tương ứng điều kiện địa tầng nham thạch trên vách ít bị biến dạng, chiều dày đá chứa nước (M) bằng 51% chiều dày địa tầng. Nước mặt và nước mưa không bổ cập trực tiếp cho dòng chảy vào mỏ (Qmin = Qtb giếng lớn). Lưu lượng trung bình mùa mưa (Qtb) là lượng nước thường xuyên chảy vào mỏ trong mùa mưa (không có bổ cập trực tiếp của nước mặt) Qtb = Qmin * hệ số biến thiên lưu lượng Kbđ = 3,25) Lưu lượng lớn nhất chảy vào khai trường Qmax = Qtb + Q bổ cập trực tiếp. Lượng nước mưa bổ cập trực tiếp đến dòng chảy dự tính bằng 37% lưu lượng max. Kết quả tính toán: Bảng II.2: Mức khai thác Các thông số ĐCTV Lưu lượng tính toán Ktb (m/ngđ) Ztĩnh (m) H (m) F (m2) Qtb mùa khô (m3/h) Qtb mùa mưa (m3/h) Qmax (m3/h) (+200)¸(+115) 0,05 245 110 1.400.000 91 294 467 (+115)¸(+30) 0,05 245 195 2.600.000 159 517 820 Lưu lượng nước Qmax tính toán trên đây không bao gồm các tình huống đột xuất, như bục nước từ lò cũ hoặc túi nước cục bộ. Việc xác định các túi nước, đề phòng các sự cố bục nước cần phải có đầu tư nghiên cứu và có phương án đề phòng. 3.4.2. Đặc điểm địa chất công trình Đặc điểm ĐCCT của lớp đá trong tầng than Khu Tràng Khê ít bị chia cắt bởi kiến tạo, nên độ bền cơ học của nham thạch tương đối cao so với nham thạch cùng loại trong địa tầng chứa than khu vực. Nham thạch trong khu mỏ gồm 4 loại chủ yếu: Sạn kết, cát kết, Alêvrôlít và Agilít chúng được sắp xếp theo nhịp trầm tích, tỷ lệ nham thạch trong địa tầng và chiều dày TB của tầng như bảng sau: Bảng II.3 Tên vỉa Sạn kết Bột kết Sét kết Chiều dày (m) % Chiều dày (m) % Chiều dày (m) % V24 12,09 55,70 2,05 11,70 7,10 32,60 V18 89,53 16,80 20,12 17,30 6,88 65,90 V12 36,08 67,90 19,11 27,70 2,34 4,40 V10 92,16 81,60 12,16 10,4 9,45 8,00 V9b 47,6 62 23,38 30 5,36 8,00 Độ bền của các loại nham thạch vách trụ các vỉa than xem bảng: Bảng II.3 Loại đất đá Độ bền kháng nén kg/cm2 TB Max Min Cát kết 1077-1652 2529 411 Bột kết 320-450 700 97 Sét kết + sét than 171-446 633 95 3.5. Công tác nghiên cứu khí mỏ 3.5.1. Sự phân bố của các chất khí Địa tầng chứa than và các vỉa than ở khu Tràng Khê II-III có mặt các chất khí: CO2, N2, H2 và CH4. Khí H2 thường không tồn tại độc lập mà kết hợp với khí CH4 tạo thành hỗn hợp H2 + CH4 dễ gây cháy nổ trong quá trình khai thác. a. Sự phân bố của khí CO2: Khí CO2 phân bố trong địa tầng không theo quy luật, hàm lượng khí trong mẫu cũng không thể hiện rõ quy luật phân bố, chúng dao động từ 0-50%. Xu hướng chung là ở mức gần lộ vỉa hàm lượng CO2 cao hơn, càng xuống sâu hàm lượng CO2 càng giảm Xét theo vỉa thì vỉa 10, 9b có hàm lượng CO2 cao hơn cả. b. Sự phân bố của khí cháy nổ (hỗn hợp H2+CH4) Độ chứa khí hỗn hợp H2 + CH4 do động từ 0,01-10,16cm3/gkc. Xu hướng chung là độ chứa khí hỗn hợp H2 + CH4 tăng dần theo chiều sâu Về độ thấm khí: độ thấm song song theo một lớp cao hơn độ thấm vuông góc. Độ thấm song song của sạn kết lớn nhất (15.97.10md) và của sét kết là thấp nhất (0.888.10md) Nhìn chung độ thấm của đá thấp, trừ các mẫu đá bị nứt nẻ. Như vậy ảnh hưởng của độ thấm của đất đá tới sự di chuyển không lớn. 3.5.2.Dự báo ảnh hưởng của khí H2 + CH4 đến khai thác Các số liệu về độ chứa khí và hàm lượng khí H2 + CH4 , CO2 của các vỉa than đều vượt quá giới hạn an toàn trong khai thác. Mặt khác khí là thể linh động, tồn tại không đồng đều trong địa tầng chứa than và nhiều nơi có hiện tượng tích tụ cục bộ. Qua số liệu cập nhật, phânghệ thuật ích mẫu khí, hàm lượng hỗn hợp H2 + CH4 của khu mỏ có thể dự báo tầng + 30 của mỏ Tràng Khê II-III có độ chứa khí thuộc cấp I. Khi khai thác xuống các mức sâu hơn độ chứa khí cháy nổ có khả năng tăng dần, do vậy khi khai thác mức lò giếng phải thực hiện tốt chế độ đo khí trong lòng và thông khí thật tốt. 3.5.3. Kết luận về công tác nguyên cưu khí mỏ Kết quả nghiên cứu khí tại mỏ Mạo Khê qua các giai đoạn thăm dò và kết quả đo khí trong hệ thống lò và giếng nghiêng mỏ Mạo Khê của Viện Khoa học Công nghệ Mỏ, với độ xuất khí CH4 từ 7,40 đến 8,05m3/tkc… đã xếp mức lò bằng (từ lộ vỉa đến +30) có cấp khí loại II; mức lò giếng có cấp khí loại II đến loại III. Đối với Mỏ Tràng Khê hiện nay mức độ nghiên cứu khí còn rất sơ sài, nhưng là mỏ bên cạnh mỏ Mạo Khê và cùng chung khoáng sàng với mỏ Mạo Khê, nên có thể tạm xếp cấp khí ở mỏ Tràng Khê như sau: Mức lò bằng (từ lộ vỉa đến +30) xếp vào nhóm có cấp khí cấp I Mức lò giếng xếp vào nhóm có cấp khí từ cấp II đến cấp III Khi có các công trình nghiên cứu mức độ xuất khí cụ thể thì cấp khí của từng mức khai thác ở mỏ Tràng Khê sẽ được chuẩn xác sau. 3.6. Tính trữ lượng Tài liệu cơ sở sử dụng tính trữ lượng: Báo cáo trung gian thăm dò địa chất đến mức -150 khu Mạo Khê do xí nghiệp địa chất 906 (Công ty địa chất và khai thác khoáng sản lập năm 1994) Báo cáo “Xây dựng CSDL địa chất khoáng sản than Mạo Khê” do Công ty IT&E lập và Tổng Công ty Thanh Việt Nam đã phê duyệt (QĐ số: 1045/QĐ-ĐCTĐ ngày 25/6/2003). Trữ lượng tính đến 31 tháng 12 năm 2001 Hiện trạng khai thác, tính đến tháng 6/2003 Chỉ tiêu và biên giới tính trữ lượng: Trữ lượng than được tính theo quy định trong công văn số 118/ĐC ngày 20/1/1970,trong đó: chiều dày vỉa tối thiểu là 0,8m, độ tro tối đa là 40% Biên giới TTL tính trong BG mỏ được Tổng Công ty than Việt Nam giao cho mỏ- Từ T.IXA đến T.XV và F15 Mức cao tính trữ lượng: từ lộ vỉa đến +30 (trừ phạm vi đã khai thác) Các vỉa than tham gia tính trữ lượng Gồm 5 vỉa: 24,18,12,10,9b Phương pháp tính trữ lượng: Trữ lượng khu Tràng Khê II, III được tính theo phương pháp Sêcan Kết quả tính trữ lượng Tổng trữ lượng than địa chất của các vỉa huy động vào khai thác (theo biên giới được Tổng Công ty than Việt Nam giao cho mỏ- từ T.IXA đến T.XV) là 8.405.05 ngàn tấn. Bảng II.5: Trữ lượng huy động vào khai thác trong biên giới mỏ Tên vỉa Tổng số Phân theo cấp Phân theo chiều dày (m) Phân theo góc dốc (độ) C1 C2 0,8-1,2 1,21-3,5 >3,5 <25 26-35 36-55 >35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 LV-(+30) 8405.05 4470.23 3934.82 430.75 7974.30 1877.44 6527.61 LV-(+200) 1642.19 1381.07 261.12 62.51 1579.68 272.32 1369.87 V24 320.75 277.56 43.19 0.00 320.75 103.48 217.27 V18 234.41 210.00 24.41 0.00 234.41 0.00 234.41 V12 508.38 428.13 80.25 62.51 445.87 168.84 339.54 V10 507.45 450.06 57.39 0.00 507.45 0.00 507.45 V9b 71.20 15.32 55.88 71.20 0.00 71.20 200-(+115) 3190.43 1743.54 1446.89 143.71 3046.72 952.61 2237.82 V24 787.78 464.58 323.20 787.78 49.29 738.49 V18 654.52 311.43 343.09 42.79 611.73 219.99 434.53 V12 619.17 367.71 251.46 100.92 518.25 213.17 406.00 V10 709.33 507.98 201.35 709.33 385.12 324.21 V9b 419.63 91.84 327.79 419.63 85.04 334.59 115-(+30) 3572.43 1.345.62 2226.81 224.53 3347.90 652.51 2919.92 V24 830.71 294.61 536.10 830.71 0.00 830.71 V18 334.76 87.73 247.03 85.85 248.91 16.44 318.32 V12 751.00 580.89 170.11 138.68 612.32 99.66 651.34 V10 907.97 280.95 627.02 907.97 231.5 676.47 V9b 747.99 101.44 646.55 747.99 304.91 443.08 3.7. Đánh giá mức độ thăm dò và công tác thăm dò bổ sung Khu Tràng Khê II+III được tiến hành thăm dò qua nhiều giai đoạn cùng với khu Mạo Khê và đã có các báo cáo: BCTDTM mỏ Mạo Khê (1970) Báo cáo TDBS mức +30 khu Tràng Khê II Báo cáo trung gian TD địa chất mức -150 (1994) Báo cáo “xây dựng CSDL địa chất khoáng sàng than Mạo Khê”-2003 Qua các tài liệu thăm dò cho thấy cấu trúc các vỉa than của khu Mạo Khê nói chung và khu Tràng Khê II, III nói riêng có cấu trúc phức tạp: độ dốc trung bình của các vỉa khoảng > 400 xếp vào nhóm vỉa dốc nghiêng, chiều dày vỉa biến đổi phức tạp nhất là khu Tràng Khê III. Trữ lượng mới chỉ đạt cấp C2 là chủ yếu. Các nhà địa chất đã xếp khu Tràng Khê II, III thuộc nhóm mỏ III. Hiện tại, khu Tràng Khê II (từ T.IX đến đứt gãy F.129) đã được thăm dò với mạng lưới 250x250m, do đó khi khai thác khu vực này cần kết hợp khoan thăm dò thêm khu vực gần đứt gẫy E129 và đào các cúp thăm dò trong đường lò khai thác. Khu Tràng Khê III (từ đứt gãy E129 đến T.XV và F15) được thăm dò với mạng lưới thưa hơn (500x250m) với mật độ như vậy cộng với cấu trúc vỉa phức tạp, chiềy dày vỉa biến đổi lớn nên khi huy động khai thác khu này phải tiến hành thăm dò bổ sung, đan thêm các công trình thăm dò với khoảng cáhc tối thiểu cũng phải đạt lưới 250x250m, riêng khu mở rộng (từ T.XV đến đứt gãy F15) các công trình thăm dò rất sơ sài, trữ lượng chỉ mang tính dự báo, độ tin cậy tài liệu thấp nên khi huy động khai thác khu này nhất thiết phải khoan thăm dò với mạng lưới tối thiểu cũng phải bằng 2 khu trên (250x250m) Để xác định phạm vi khai thác cũ của Pháp nhằm chủ động phòng tránh các nguy cơ bục nước, bục khí từ các lò cũ, cần thiết phải đầu tư cho nghiên cứu và thăm dò bằng các phương pháp khoan kết hợp Địa vật lý. Do điện thăm dò lớn, với nhiều vỉa than, cấu trúc địa chất phức tạp và còn nhiều vấn đề tồn tại khác như nghiên cứu khí mỏ chưa được giải quyết triệt để. Công tác thăm dò bổ sung cần phải phù hợp với lịch khai thác và kết hợp cập nhật khai thác , nhằm giảm chi phí thăm dò và nâng cao hiệu quả vốn đầu tư. Chương IV: .Đặc điểm hiện trạng khu vực thiết kế và các giải pháp kỹ thuật công nghệ cho khu mỏ Do trữ lượng khoáng sàng hạn chế, mức độ thăm dò thấp. Các hoạt động khai thác trước đây diễn ra trong thời gian dài, các tài liệu cập nhật đào lò và thăm dò khai thác, tài liệu địa hình, hồ sơ các công trình đã thi công không còn được đầy đủ, nên việc thiết kế khai thác cũng gặp nhiều khó khăn. 4.1. Tài nguyên Khai trường trong ranh giới quản lý, bảo vệ của Xí nghiệp than Hồng Thái nằm trong giới hạn: - Từ tuyến thăm dò địa chất Ixa đến đứt gãy F15 - Độ sâu khai thác từ LV¸+30 Trong ranh giới khai trường, các vỉa han nằm xếp lớp trải dài từ Tây sang Đông và có hướng cắm về phía Bắc khai trường. Các vỉa than ở đây thuộc loại vỉa mỏng đến dày trung bình, độ dốc vỉa lớn, trong khai trường tồn tại nhiều đứt gãy, trong đó đứt gãy điển hình F129. Tại nhiều khu vực ở các vỉa xuất hiện các ô cửa sổ, vỉa bị vắt mỏng, có nhiều công trình khoan thăm dò phát hiện chiều dày vỉa chỉ còn đến 0,3m. Trữ lượng địa chất trong ranh giới khai trường mức lò bằng (LV¸+30) tính đến ngày 30/6/2003 là 8404 tấn. 4.2. Khai thông khai trường Khai thông khai trường bằng các lò xuyên vỉa đào từ ngoài địa hình vào, ở các mức khác nhau: mức +280,+242,+200,+126,+115 và +30. Hiện nay mỏ đang thi công các đường khai thông và chuẩn bị vỉa 24 khu Tràng Khê II, dự kiến cuối năm 2003 đầu năm 2004 sẽ tiến hành khai thác lò chợ II-24-1. Các khu vực dự kiến khai thác ban đầu gồm vỉa 18,12,10 tại đó đã có nhiều đường lò đã thi công, trong thiết kế khai thác đề cập đến việc cải tạo lại các hệ thống đường lò trên để sử dụng. 4.3. Chuẩn bị khai trường Phương pháp chuẩn bị: Khai trường khu Tràng Khê II, III được chuẩn bị theo tầng- lò chợ với sơ đồ chuẩn bị khấu đuổi và khấu dật Chuẩn bị lò chợ II-24-1: Mỏ đang thi công theo phương án của BCNCKT do Công ty TVĐT Mỏ CN lập là khấu dật về phía lò xuyên vỉa vận tải mức +200. Song do điều kiện mỏ- địa chất, tại nhiều khu vỉa áp dụng sơ đồ chuẩn bị khấu đuổi, bằng việc đào các lò dọc vỉa đá thông gió và vận tải đào ở phía trụ, từ đó đào các cúp nối đến vỉa than, chuẩn bị các lò dọc vỉa than, đào thượng cắt khấu đuổi ra đến biên giới. 4.4. Hệ thống khai thác Hệ thống khai thác: Tại lò chợ II-24-1 chuẩn bị đưa vào sản xuất mỏ dự kiến áp dụng hệ thống khai thác cột dài theo phương, lò chợ chống gỗ, khấu than trong lò chợ bằng khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hoả toàn phần. 4.5. Thông gió mỏ Thông gió đào lò: thông gió trong quá trình đào lò bằng các trạm quạt cục bộ đấu nối tiếp đặt tại cửa lò và dọc theo đường lò kết hợp với ống gió bằng vải gai khi thi công đường lò xuyên vỉa vận tải mức +200/v24 4.6. Vận tải mỏ Vận tải than, đất đá trong quá trình đào lò được thực hiện bằng goòng 1 tấn cỡ đường 600mm, sử dụng đầu tàu ắc quy 4,5APP kéo đoàn goòng chở than và đất đá ra ngoài mặt bằng, đất đá thải được đổ ngay ngoài mặt bằng +200 (CL Tuynen) và than được chở đến vị trí cách cửa lò tuynen 800-1000m đổ xuống bằng hệ thống quang lật tròn qua hệ thống rót +200¸+160, than ở đây được rót vào ôtô trở về mặt bằng xưởng sàng. Nguyên nhiên vật liệu vận chuyển đến mặt bằng cửa lò bằng ôtô. 4.7. Sàng tuyển than Mặt bằng xưởng sàng bố trí tại mặt bằng mức +30, hiện nay tại đây mặt bằng đã có, hệ thống ga, đường sắt, bun kê chứa than… thuận lợi cho việc thiết kế xây dựng xưởng sàng. Về thiết bị của xưởng sàng gồm: 1 máy sàng rung do Việt Nam sản xuất; 3 băng tải di động B500; 6 máy nghiền mini, hiện tại các thiết bị trên còn sử dụng được và sẽ huy động vào khai thác sử dụng. Hiện nay chỉ có một số lượng nhỏ than đào lò từ vỉa 24, nên việc sàng tuyển tại khu Tràng Khê II, III chưa được tổ chức thực hiện. 4.8. Các phân xưởng sửa chữa Hiện tại, trên mặt bằng mức +200 đã xây dựng: Nhà đề pô sửa chữa xe goòng, nhà đề pô sửa chữa đầu tầu và nạp ắc quy, các công trình trên chỉ cần cải tạo là có thể đưa vào khai thác sử dụng. 4.9. Cung cấp điện Nguồn cung cấp điện khu khai trường khu Tràng Khê II, III được lấy từ 02 ĐDK- 6kV xuất tuyến từ TPP-6kV của trạm biến áp trung gian 35/6kV đặt tại sân công nghiệp mỏ than Mạo Khê công suất 2x8000 kVA. Tuyến ĐDK-6kV số 1 dùng dây AC-50 có chiều dài 3,2km. Tuyến ĐDK-6kV số 2 hiện nay được dùng để cung cấp điện cho mỏ. Các trạm 6/0,4kV: Hiện nay các hộ sử dụng điện lấy từ các TBA phân phối 6/0,4 được đặt tại mặt bằng mỏ. Đặc điểm của trạm biến áp này như sau: + Kiểu trạm: Ngoài trởi + Công suất: 50,100,180 và 320 kVA + Cấp điện áp 6/0,4kV + Nguồn điện cung cấp từ ĐDK-6kV từ TBA 35/6 Mạo Khê + Kết cấu trạm: Thiết bị lẻ, không đồng bộ + Bảo vệ quá điện áp: PBO-6 + Bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì tự rơi 6kV + Đóng cắt không tải bằng cầu dao cách ly 6kV Các phụ tải: Hiện tại khu Tràng Khê II, III đang chuẩn bị khai thác tại vỉa 24, nên các phụ tải chủ yếu tập trung tại đây gồm quạt gió, búa khoan, tời, chiếu sáng,… 4.10. Tổng mặt bằng và các công trình trên mặt Khu văn phòng của Xí nghiệp than Hồng Thái đã được xây dựng hoàn chỉnh. Tại Khu Tràng Khê II, III do tiếp quản từ Mỏ than Mạo Khê nên đã hình thành nhiều khu vực mặt bằng, song các công trình nào còn có thể đưa vào khai thác sử dụng thì sẽ tổ chức cải tạo lại kết hợp với việc thiết kế xây dựng các công trình mới. 4.11. Tổ chức sản xuất của mỏ Xí nghiệp than Hồng Thái quản lý nhiều khu vực khai thác gồm: Khu Hồng Thái và khu Tràng Khê II, III. Hiện nay khu Tràng Khê II, III đang làm công tác thi công một số hạng mục công trình nên việc tổ chức sản xuất tại đây luôn được quản lý, chỉ đạo trực tiếp từ văn phòng mỏ. Trong tương lai sẽ tiến hành xây dựng các nhà giao ca tại các mặt bằng thì việc chỉ đạo, điều hành sản xuất ngay trong khu Tràng Khê II, III sẽ thuận lợi và dễ dàng hơn.  Kết luận Nhắc đến Quảng Ninh là chúng ta nhắc ngay đến than. Khoáng sản than của nước ta với trữ lượng lớn nhưng lại tập chung chủ yếu ở Quảng Ninh. Nền kinh tế xó hội của Quảng Ninh gần như gắn liền với khoáng sản than. Than làm cho nền kinh tế Quảng Ninh phỏt triển trong thời kỡ kinh tế đổi mới, và cho tói hiện tại bây giờ than vẫn là nguồn tài nguyên quan trọng của Quảng Ninh. Với 3 trung tõm khai thỏc than lớn là Hồng Gai, Cẩm Phả, Uụng Bớ. Thỡ 2 trong 3 trung tõm đó nay đó là thị xó, những trung tõm kinh tế lớn của tỉnh Quảng Ninh. Than là loại khoáng sản cháy dùng trong các nghành công nghiệp quan trọng của đất nước ta hiện nay như: Luyện kim, nhiệt điện... Không những phục vụ cho nhu cầu trong nước mà than cũn được xuất khẩu ra nước ngoài để thu về nguồn ngoại tệ to lớn của đất nước. Và có thể nói ở thời điểm hiện tại than là loại khoáng sản vô cùng quan trọng của nước ta nói chung và Quảng Ninh nói riêng. Tài liệu tham khảo Báo cáo nghiên cứu khả thi khu Tràng Khê lập năm 2002 Báo cáo thăm ḍ địa chất khu Mạo Khê thành lập năm 1994 Tài liệu hiện trạng đào ḷ, thi công do công ty than Hồng Thái cấp đến tháng 6 năm 2003 Thiết kế kĩ thuật khu Tràng Khê – Công ty than Hồng Thái 2003