Luận án Tiến sĩ Địa chất: Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức - 300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:180

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án "Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức - 300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh" được hoàn thành với mục tiêu nhằm nghiên cứu chính xác hóa cấu trúc địa chất, xác định và làm rõ các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến hình thái - cấu trúc các vỉa than, đặc điểm phân bố các vỉa than khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả; từ đó đánh giá tài nguyên than và định hướng công tác điều tra đánh giá và thăm dò than dưới mức -300m phục vụ cho quy hoạch thăm dò, khai thác than giai đoạn 2020 ÷ 2030 và tầm nhìn sau năm 2030.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Địa chất: Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức - 300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT -----o0o----- NGUYỄN HOÀNG HUÂN ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG TÀI NGUYÊN VÀ ĐỊNH HƯỚNG CÔNG TÁC TÌM KIẾM, THĂM DÒ THAN DƯỚI MỨC -300M KHU VỰC HÒN GAI - CẨM PHẢ, QUẢNG NINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội, 2024
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của tôi. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào của tác giả khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Tác giả luận án Nguyễn Hoàng Huân
ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH ix MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, KHOÁNG SẢN KHU VỰC 7 HÒN GAI - CẨM PHẢ 1.1. Vị trí của khu vực nghiên cứu trên bình đồ cấu trúc bể than Quảng 7 Ninh 1.2. Đặc điểm địa chất, khoáng sản khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả 9 1.2.1. Đặc điểm địa tầng 9 1.2.2. Đặc điểm kiến tạo 12 1.2.3. Đặc điểm các vỉa than 19 1.3. Sơ lược lịch sử nghiên cứu địa chất và khai thác mỏ 23 1.3.1. Lịch sử nghiên cứu địa chất 23 1.3.2. Hiện trạng công tác thăm dò và khai thác 27 1.4. Vấn đề tồn tại cần nghiên cứu giải quyết trong công tác tìm kiếm, 31 thăm dò than khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.1. Cơ sở lý luận 36 2.1.1. Khái quát về than khoáng và các lĩnh vực sử dụng 36 2.1.2. Các kiểu nguồn gốc thành tạo than khoáng 36 2.1.3. Đặc điểm phân bố than khoáng trên lãnh thổ Việt Nam 40 2.1.4. Khái quát về hệ thống phân cấp trữ lượng, tài nguyên đang thực 42 hiện 2.1.5. Tổng quan về tình hình phân chia nhóm mỏ và xác định mạng 43 lưới công trình thăm dò. 2.2. Một số khái niệm và thuật ngữ sử dụng trong Luận án 47 2.2.1. Các khái niệm về không gian tạo than 47
iii 2.2.2. Các khái niệm về chiều dày vỉa than 49 2.2.3. Một số thuật ngữ sử dụng trong Luận án 49 2.3. Cách tiếp cận và Phương pháp nghiên cứu 50 2.3.1. Cách tiếp cận 50 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu 51 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN THAN KHU VỰC HÒN 68 GAI - CẨM PHẢ 3.1. Một số kết quả nghiên cứu mới về địa chất, khoáng sản khu vực 68 Hòn Gai - Cẩm Phả 3.1.1. Về địa tầng chứa than và độ sâu tồn tại của các vỉa than 68 3.1.2. Về kiến tạo 76 3.1.3. Công tác đồng danh nối vỉa 79 3.2. Phân chia các khối địa chất đồng nhất tương đối khu vực Hòn Gai 86 - Cẩm Phả 3.2.1. Cơ sở phân chia các khối cấu trúc 86 3.2.2. Khái quát các sơ đồ phân chia các bậc đồng nhất tương đối đã 87 tiến hành trên bể than 3.2.3. Phân chia khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả thành các khối địa chất 88 đồng nhất tương đối theo các yếu tố địa chất 3.3. Đánh giá tài nguyên than khu vực nghiên cứu 96 3.3.1. Nguyên tắc xác định đánh giá tiềm năng trữ lượng/tài nguyên 96 than 3.4. Đánh giá trữ lượng/tài nguyên than khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả 97 3.4.1. Trữ lượng/tài nguyên than trên mức -300m. 97 3.4.2. Đánh giá trữ lượng/tài nguyên than dưới mức -300m. 100 CHƯƠNG 4: ĐỊNH HƯỚNG CÔNG TÁC TÌM KIẾM, THĂM DÒ 108 DƯỚI MỨC -300M KHU VỰC HÒN GAI - CẨM PHẢ 4.1. Nguyên tắc và cơ sở định hướng công tác tìm kiếm (điều tra đánh 108 giá) than dưới mức -300m
iv 4.2. Định hướng công tác tìm kiếm (điều tra đánh giá) than dưới mức - 109 300m 4.2.1. Lựa chọn diện tích tìm kiếm (điều tra đánh giá) 109 4.2.2. Yêu cầu kết quả đạt được trong công tác điều tra đánh giá 110 4.2.3. Lựa chọn hệ phương pháp điều tra đánh giá than dưới mức - 110 300m 4.3. Định hướng công tác thăm dò than dưới mức -300m 111 4.3.1. Nhóm mỏ và mạng lưới thăm dò dưới mức -300m 111 4.3.2. Định hướng độ sâu thăm dò dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm 140 Phả 4.3.3. Các yêu cầu của công tác thăm dò 141 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 145 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN 147 LUẬN ÁN CỦA NGHIÊN CỨU SINH TÀI LIỆU THAM KHẢO 148 PHỤ LỤC
v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT TKV Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam VITE Công ty CP Tin học, Công nghệ, Môi trường - Vinacomin HĐTLQG Hội đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản quốc gia NCS Nghiên cứu sinh CNTT Công nghệ thông tin CSDL Cơ sở dữ liệu TLTN Trữ lượng tài nguyên TDTM Thăm dò tỷ mỉ TDSB Thăm dò sơ bộ TDKT Thăm dò khai thác LK Lỗ khoan V10 Tên vỉa than ĐCTV Địa chất thủy văn ĐCCT Địa chất công trình ĐTK Địa thống kê
vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Danh mục Trang Bảng 1.1. Bảng tổng hợp thông số các vỉa than khu vực Hòn Gai - 20 Cẩm Phả Bảng 1.2. Khối lượng công tác khảo sát thăm dò các mỏ than thuộc 28 khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả giai đoạn trước đây Bảng 1.3. Khối lượng công tác khảo sát, thăm dò tại các mỏ đã thi 29 công thuộc khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả Bảng 1.4. Sản lượng than nguyên khai tại các mỏ thuộc khu vực Hòn 30 Gai - Cẩm Phả trong giai đoạn 2021-2022 Bảng 2.1. Các phân vị địa tầng chứa than Việt Nam (phần đất liền) 40 Bảng 2.2. Bảng phân chia mạng lưới theo mức độ phức tạp của cấu tạo 44 Bảng 2.3. Bảng phân chia mạng lưới theo mức độ ổn định của vỉa than 44 Bảng 2.4. Phân nhóm mức độ biến đổi chiều dày vỉa theo hệ số biến 55 thiên Bảng 2.5. Phân chia nhóm vỉa than theo σα và Kα 62 Bảng 2.6. Tổng hợp các chỉ tiêu xác lập nhóm mỏ thăm dò cho các mỏ 62 than Bảng 3.1. Các công trình thăm dò khống chế dưới sâu khu vực Bình 70 Minh - Hà Lầm - Nam Suối Lại Bảng 3.2. Các công trình thăm dò khống chế dưới sâu khu vực Ngã 72 Hai - Khe Tam - Khe Chàm Bảng 3.3. Các công trình thăm dò khống chế dưới sâu khu vực Mông 74 Dương - Bắc Cọc Sáu Bảng 3.4. Các công trình thăm dò khống chế dưới sâu khu vực Lộ Trí - 75 Đèo Nai - Cọc Sáu Bảng 3.5. Bảng đối sánh và đồng danh các vỉa than thuộc khối Bình 79 Minh - Hà Lầm - Nam Suối Lại Bảng 3.6. Bảng đối sánh và đồng danh các vỉa than thuộc khối Bắc 80 Suối Lại - Hà Ráng - Tây Ngã Hai Bảng 3.7. Bảng đối sánh và đồng danh các vỉa than thuộc khối Ngã 81 Hai - Khe Tam - Khe Chàm Bảng 3.8. Bảng đối sánh và đồng danh các vỉa than thuộc khối Mông 82
vii Danh mục Trang Dương - Bắc Cọc Sáu Bảng 3.9. Bảng đối sánh và đồng danh các vỉa than thuộc khối Nam 84 F.A Bảng 3.10. Bảng tổng hợp hệ số chứa than của các khối 92 Bảng 3.11. Bảng tổng hợp số lượng vỉa than của các khối 93 Bảng 3.12. Bảng tổng hợp độ sâu tồn tại của các vỉa than công nghiệp 93 Bảng 3.13. Bảng tổng hợp hệ số biến thiên chiều dày vỉa than của các 94 khối Bảng 3.14. Bảng tổng hợp tính biến vị của các khối 94 Bảng 3.15. Bảng tổng hợp hệ số biến đổi chu vi vỉa của các khối 95 Bảng 3.16. Bảng tổng hợp trữ lượng/tài nguyên theo các khối địa chất 97 từ lộ vỉa đến mức -300m Bảng 3.17. Bảng thể trọng than theo các khối địa chất 100 Bảng 3.18. Bảng tính tài nguyên dự báo các vỉa than thuộc khối Bình 101 Minh - Hà Lầm - Nam Suối Lại Bảng 3.19. Bảng tính tài nguyên dự báo các vỉa than thuộc khối Bắc 101 Suối Lại - Hà Ráng - Tây Ngã Hai Bảng 3.20. Bảng tính tài nguyên dự báo các vỉa than thuộc khối Ngã 102 Hai - Khe Tam - Khe Chàm Bảng 3.21. Bảng tính tài nguyên dự báo các vỉa than thuộc khối Mông 103 Dương - Bắc Cọc Sáu Bảng 3.22. Bảng tính tài nguyên dự báo các vỉa than thuộc khối Nam 103 F.A Bảng 3.23. Bảng tổng hợp tài nguyên dự báo khu vực Hòn Gai - Cẩm 104 Phả dưới mức cao -300m theo mức cao Bảng 3.24. Bảng so sánh tài nguyên than 106 Bảng 4.1. Tổng hợp thông số vỉa khối Bình Minh - Hà Lầm - Nam 113 Suối Lại Bảng 4.2. Tổng hợp đặc điểm hình thái cấu trúc khối Bình Minh - Hà 114 Lầm - Nam Suối Lại Bảng 4.3. Tổng hợp thông số vỉa khối Bắc Suối Lại - Hà Ráng - Tây 116 Ngã Hai Bảng 4.4. Tổng hợp đặc điểm hình thái cấu trúc Khối Bắc Suối Lại - 117 Hà Ráng - Tây Ngã Hai
viii Danh mục Trang Bảng 4.5. Tổng hợp thông số vỉa khối Ngã Hai - Khe Tam - Khe Chàm 119 Bảng 4.6. Tổng hợp đặc điểm hình thái cấu trúc Khối Ngã Hai - Khe 121 Tam - Khe Chàm Bảng 4.7. Tổng hợp thông số vỉa khối Mông Dương - Bắc Cọc Sáu 123 Bảng 4.8. Tổng hợp đặc điểm hình thái cấu trúc Khối Mông Dương - 124 Bắc Cọc Sáu Bảng 4.9. Tổng hợp thông số vỉa khối Nam đứt gãy FA 126 Bảng 4.10. Tổng hợp đặc điểm hình thái cấu trúc khối Nam F.A 127 Bảng 4.11. Tổng hợp các chỉ tiêu xác lập nhóm mỏ thăm dò cho khu 130 vực Hòn Gai - Cẩm Phả Bảng 4.12. So sánh một số thông số nhóm mỏ chính ở các mức cao 132 khác nhau thuộc khối Bình Minh - Hà Lầm - Nam Suối Lại Bảng 4.13. So sánh một số thông số nhóm mỏ chính ở các mức cao 133 khác nhau thuộc khối Bắc Suối Lại - Hà Ráng Bảng 4.14. So sánh một số thông số nhóm mỏ chính ở các mức cao 134 khác nhau thuộc khối Ngã Hai - Khe Tam - Khe Chàm Bảng 4.15. So sánh một số thông số nhóm mỏ chính ở các mức cao 135 khác nhau thuộc khối Mông Dương - Bắc Cọc Sáu Bảng 4.16. So sánh một số thông số nhóm mỏ chính ở các mức cao 136 khác nhau thuộc khối Nam đứt gãy FA Bảng 4.17. Định hướng mạng lưới công trình thăm dò than dưới mức - 137 300m khu vực Hòn Gai-Cẩm Phả, Quảng Ninh Bảng 4.18. Tổng hợp kết xác định kích thước ảnh hưởng quả khảo sát 138 Variogram Bảng 4.19. Bảng so sánh kết xác định mạng lưới thăm dò theo nhóm 139 mỏ và khảo sát hàm cấu trúc (Variogram)
ix DANH MỤC CÁC HÌNH Danh mục Trang Hình 1.1. Bản đồ địa chất bể than Quảng Ninh (phi tỷ lệ) 7 Hình 1.2. Sơ đồ phân khối kiến trúc bể than Quảng Ninh (phi tỷ lệ) 8 Hình 1.3. Vị trí Khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả trên ảnh vệ tinh 9 Hình 1.4. Thành lò Khe Chàm III bị nén ép dập vỡ do ảnh hưởng 15 của đứt gãy Bắc Huy “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 1.5. Mặt cắt tuyến XV liên thông mỏ Đèo Nai - Bắc Cọc Sáu 18 “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 1.6. Mặt cắt tuyến XVI liên thông mỏ Cọc Sáu - Bắc Cọc Sáu 19 “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 2.1. Sơ đồ các khu vực than khoáng Việt Nam (phần đất liền), 41 phi tỷ lệ, “Nguồn: TKV [19]” Hình 2.2. Sơ đồ phân bố các bể than thềm lục địa Việt Nam “Nguồn: 41 TKV [19]” Hình 3.1. Bản Đồ đáy trầm tích khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả 68 Hình 3.2. Mặt cắt địa chất điển hình khối Bình Minh - Hà Lầm “Dựa 69 theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 3.3. Mặt cắt địa chất điển hình khối Ngã Hai - Khe Tam - Khe 71 Chàm “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 3.4. Mặt cắt địa chất điển hình khối Mông Dương - Bắc Cọc Sáu 73 “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 3.5. Mặt cắt địa chất điển hình khối Nam FA “Dựa theo nguồn 75 TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 3.6. Sơ đồ phân chia khối đồng nhất tương đối trên bể than 88 Quảng Ninh (Theo Nguyễn Phương, 1994) Hình 3.7. Vị trí Lỗ Khoan 1781 và BB71 gặp đứt gãy Hà Tu “Dựa 89 theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 3.8. Lỗ khoan LK-2019 gặp đứt gãy F.5 (chiều sâu 360 đến 90 460m) “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 3.9. Vị trí Lỗ Khoan LK-2019 biểu hiện gặp đứt gãy F.5 “Dựa 90 theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 3.10. Khu vực lò xuyên vỉa vận tải V.14-4 mức -300 gặp đứt gãy 91 F.L “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 3.11. Biểu hiện đất đá bị vò nhàu của đứt gãy F.L trong quá trình 91
x Danh mục Trang khai thác lộ thiên của Công ty Cổ phần Than Cao Sơn “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 3.12. Đứt gãy F.L lộ ra trải dài theo phương trong khu mỏ Cao 92 Sơn “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình 3.13. Bản đồ phân khối tương đối đồng nhất khu vực Hòn Gai - 96 Cẩm Phả Hình 3.14. Biểu đồ phân bố trữ lượng dưới mức -300m của các khối 104 Hình 3.15. Biểu đồ so sánh trữ lượng tài nguyên giữa các khối theo 105 mức cao dưới -300m Hình 4.1. Bình đồ đồng đẳng trụ vỉa 6 (2D) 114 Hình 4.2. Bình đồ đồng đẳng trụ vỉa 6 (3D) 115 Hình 4.3. Bình đồ đồng đẳng trụ vỉa 14 (2D) 118 Hình 4.4. Bình đồ đồng đẳng trụ vỉa 14 (3D) 118 Hình 4.5. Bình đồ đồng đẳng trụ vỉa 7 (2D) 122 Hình 4.6. Bình đồ đồng đẳng trụ vỉa 7 (3D) 122 Hình 4.7. Bình đồ đồng đẳng trụ vỉa 8 (2D) 125 Hình 4.8. Bình đồ đồng đẳng trụ vỉa 8 (3D) 125 Hình 4.9. Bình đồ đồng đẳng trụ vỉa 4c (2D) 128 Hình 4.10. Bình đồ đồng đẳng trụ vỉa 4c (3D) 129 Hình 4.11. Biểu đồ so sánh một số thông số nhóm mỏ chính ở các mức 132 cao khác nhau thuộc khối Bình Minh - Hà Lầm - Nam Suối Lại Hình 4.12. Biểu đồ so sánh một số thông số nhóm mỏ chính ở các mức 133 cao khác nhau thuộc khối Bắc Suối Lại - Hà Ráng Hình 4.13. Biểu đồ so sánh một số thông số nhóm mỏ chính ở các mức 134 cao khác nhau thuộc khối Ngã Hai - Khe Tam - Khe Chàm Hình 4.14. Biểu đồ so sánh một số thông số nhóm mỏ chính ở các mức 135 cao khác nhau thuộc khối Mông Dương - Bắc Cọc Sáu Hình 4.15. Biểu đồ so sánh một số thông số nhóm mỏ chính ở các mức 136 cao khác nhau thuộc khối Nam đứt gãy FA Phụ lục 1. Các hình vẽ P1 Hình PL1.III.1. Vị trí các lỗ khoan sâu LK.NKC14, LK.NKC46, LK.NK04 tại mỏ Khe Chàm gặp đới phá hủy của đứt gãy F.A “Dựa P1 theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS”
xi Danh mục Trang Hình PL1.III.2. Ảnh 1, 2, 3, 4. Mẫu lõi khoan LK.NKC14 tại độ sâu P1 747m “Dựa theo nguồn TKV” Hình PL1.III.3. Mặt cắt địa chất tuyến T.VIIIb đi qua lỗ khoan P2 LK.NKC14 “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình PL1.III.4. Mặt cắt địa chất tuyến T.IXb đi qua lỗ khoan P2 LK.NKC04 “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình PL1.III.5. Mặt cắt mô tả bờ moong khai thác của mỏ Cao Sơn P3 và mỏ Cọc Sáu “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình PL1.III.6. Bình đồ đồng đẳng trụ vỉa 14-5 mỏ than Cao Sơn P3 “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình PL1.III.7. Mặt cắt địa chất mỏ Núi Béo - Hà Lầm - Bình Minh P4 “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình PL1.III.8. Mặt cắt mỏ Ngã Hai - Khe Tam - Khe Chàm “Dựa P5 theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Hình PL1.III.9. Mặt cắt địa chất liên thông mỏ Bắc Cọc Sáu - Mông P6 Dương “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” Phụ lục 2. Các biểu đồ phân tích hàm cấu trúc Variogram P7 Hình PL2.IV.1. Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 6 thuộc khối Bình P7 Minh - Hà Lầm - Nam Suối Lại Hình PL2.IV.2. Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.6 theo P7 hướng 00 và hướng 900 Hình PL2.IV.3. Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 5 thuộc khối Bình P8 Minh - Hà Lầm - Nam Suối Lại Hình PL2.IV.4. Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.5 theo P8 hướng 00 và hướng 900 Hình PL2.IV.5. Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 14 thuộc khối Bắc P9 Suối Lại - Hà Ráng - Tây Ngã Hai Hình PL2.IV.6. Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.14 theo P9 hướng 00 và hướng 900 Hình PL2.IV.7. Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 13 thuộc khối Bắc P10 Suối Lại - Hà Ráng Hình PL2.IV.8. Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.13 theo P10 hướng 00 và hướng 900 Hình PL2.IV.9. Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 7 thuộc khối Ngã P11 Hai - Khe Tam - Khe Chàm
xii Danh mục Trang Hình PL2.IV.10. Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.7 theo P11 hướng 00 và hướng 900 Hình PL2.IV.11. Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 6 thuộc khối Ngã P12 Hai - Khe Tam - Khe Chàm Hình PL2.IV.12. Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.6 theo P12 hướng 00 và hướng 900 Hình PL2.IV.13. Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 9 thuộc khối Mông P13 Dương - Bắc Cọc Sáu Hình PL2.IV.14. Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.9 theo P13 hướng 00 và hướng 900 Hình PL2.IV.15. Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 8 thuộc khối Mông P14 Dương - Bắc Cọc Sáu Hình PL2.IV.16. Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.8 theo P14 hướng 00 và hướng 900 Hình PL2.IV.17. Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 6b thuộc khối Nam P15 FA Hình PL2.IV.18. Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.6b theo P15 hướng 00 và hướng 900 Hình PL2.IV.19. Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 4c thuộc khối Nam P16 FA Hình PL2.IV.20. Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.4c theo P16 hướng 00 và hướng 900
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Thủ tướng Chính phủ đã Quyết định số 60/QĐ-TTg, ngày 09/01/2012 về việc Phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030. Trong quá trình thực hiện đã được điều chỉnh nhiều lần cụ thể là điều chỉnh tại Quyết định số 403/QĐ-TTG ngày 14/3/2016 (QH403), điều chỉnh, bổ sung tại Quyết định số 1265/QĐ-TTg ngày 24/8/2017 và được gia hạn thời gian thực hiện tại Văn bản số 687/BCT-DKT ngày 15/02/2023, một trong những nguyên nhân dẫn đến phải điều chỉnh Quy hoạch nhiều lần là công tác chuẩn bị trữ lượng tài nguyên để thực hiện quy hoạch chưa tốt, chưa nghiên cứu một cách toàn diện để đánh giá tiềm năng trữ lượng tài nguyên toàn bể than Quảng Ninh. Vì vậy, nhiệm vụ hàng đầu được nêu trong “Quy Hoạch (QH403)” là trong giai đoạn từ 2021÷2030 phải hoàn thành các đề án thăm dò đến đáy tầng than đảm bảo đủ trữ lượng và tài nguyên than huy động vào khai thác trong giai đoạn đến năm 2030 và sau năm 2030. Khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả là một phần của Bể than Quảng Ninh đã được nghiên cứu trải qua gần 200 năm (1840÷2023) khai thác, tìm kiếm, thăm dò và đánh giá trữ lượng than. Hiện nay, ngoài các báo cáo đo vẽ lập bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:500.000 đến 1:50.000, đã có 263 báo cáo kết quả nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dò sơ bộ và thăm dò tỷ mỉ than được nộp vào lưu trữ địa chất. Tuy khối lượng báo cáo như đã nêu là rất lớn, song tới nay khu vực chứa than Hòn Gai - Cẩm Phả mới chỉ được nghiên cứu địa chất tỷ mỉ đến mức -150m và sơ bộ đến -300m. Dưới mức -300m đã triển khai một số công trình nghiên cứu nhưng chỉ tập trung chính ở một số khu vực, dưới mức -500m hiện mức độ quan tâm còn rất hạn chế, do chi phí để thực hiện công tác nghiên cứu xuống sâu (dưới -300m) là rất lớn, để hiệu quả trong công tác đầu tư, tránh nghiên cứu dàn trải cần phải tổng hợp, từ các dữ liệu đã có dùng các phương pháp nghiên cứu có để nội suy làm cơ sở xác định mạng lưới thăm dò cho phù hợp phần dưới sâu là việc hết sức cần thiết.
2 Trong các giai đoạn trước đây, việc nghiên cứu và đánh giá các đối tượng địa chất đặc biệt là các vỉa than trong bể than Quảng Ninh nói chung và khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả nói riêng thường được giới hạn theo các ranh giới về địa lý mang yếu tố địa phương, các tuyến thăm dò mà không xét đến các yếu tố kiến tạo (uốn nếp, đứt gãy…) hay nói cách khác là các khu mỏ, hạn chế nhất trong của các nghiên cứu trước đây là khu vực, không gian nghiên cứu thiếu sự đồng nhất (tương đối), dẫn đến thiếu tính đại diện và mối quan hệ giữa các khu vực nghiên cứu khác nhau trong những giai đoạn khác nhau là không có hoặc thiếu tính kế thừa. Từ những vấn đề như đã nói ở trên, để giúp công tác quản lý và hoạch định chiến lược đối với ngành Than đạt được kết quả cao, hiệu quả, tránh lãng phí thì việc nghiên cứu đánh giá làm rõ tiềm năng tài nguyên dưới mức -300m đến đáy tầng than, từ đó khoanh định ra các khu vực có tiềm năng và lựa chọn mạng lưới thăm dò phù hợp là việc rất cấp thiết. Xuất phát từ yêu cầu thực tế, đề tài: “Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh” được NCS lựa chọn làm đề tài luận án tiến sĩ ngành kỹ thuật địa chất là nhằm góp phần đáp ứng yêu cầu do thực tế đòi hỏi. 2. Mục tiêu của luận án Nghiên cứu chính xác hóa cấu trúc địa chất, xác định và làm rõ các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến hình thái - cấu trúc các vỉa than, đặc điểm phân bố các vỉa than khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả; từ đó đánh giá tài nguyên than và định hướng công tác điều tra đánh giá và thăm dò than dưới mức -300m phục vụ cho quy hoạch thăm dò, khai thác than giai đoạn 2020 ÷ 2030 và tầm nhìn sau năm 2030. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các vỉa than và các thành tạo địa chất chứa than trong khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả. - Phạm vi nghiêm cứu: Khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả thuộc Thành phố Hòn Gai và thành phồ Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, được giới hạn bởi phía tây là Vịnh Cửu Lục, phía đông là đứt gãy cửa Ông, với tổng diện tích khoảng 228 km2 .
3 4. Nội dung nghiên cứu - Tổng hợp và hệ thống hóa các tài liệu địa chất, địa vật lý, tài liệu khai thác nhằm làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc địa chất, quy luật phân bố các vỉa than và mối quan hệ của chúng với các thành tạo địa chất trong từng cấu trúc chứa than chính. - Nghiên cứu làm rõ đặc điểm, quy luật phân bố trầm tích chứa than, chính xác hóa cấu trúc chứa than khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả góp phần giải quyết nhiệm vụ liên kết, đồng danh các vỉa than giữa các khu mỏ và các khối cấu trúc của khu vực than Hòn Gai - Cẩm Phả. - Lập bản đồ lộ vỉa than theo các mức cao -300m; các mặt cắt chính đến đáy tầng than của khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả nhằm làm rõ qui luật phân bố các vỉa than. - Áp dụng phương pháp mô hình hóa và các phương pháp dự báo định lượng để đánh giá tài nguyên than dưới mức -300m đến đáy tầng chứa than. Khoanh vùng diện tích có triển vọng than dưới mức -300m làm cơ sở định hướng mạng lưới tìm kiếm, thăm dò phù hợp cho các khối đồng nhất tương đối thuộc khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả. 5. Các phương pháp nghiên cứu Để giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu, NCS sử dụng phối hợp các phương pháp sau: - Phương pháp địa chất truyền thống, kết hợp với tiếp cận hệ thống; - Phương pháp mô hình hóa (mặt cắt địa chất, kết hợp mô hình toán) với sự trợ giúp của phần mềm tin học; - Phân tích, tổng hợp và hệ thống hóa các kết quả, thăm dò và khai thác than ở khu mỏ nhằm nhận thức toàn diện và sâu sắc hơn về đặc điểm cấu trúc địa chất, đặc điểm hình thái - cấu trúc của các vỉa than khu mỏ vực Hòn Gai – Cẩm Phả; - Đánh giá mức độ phức tạp của hình thái cấu trúc các vỉa than (Nhóm mỏ) kết hợp sử dụng hàm cấu trúc (variogram) với sự trợ giúp của phần mềm SURPAC để đánh giá đặc điểm biến đổi chiều dày vỉa than và xác lập mạng lưới thăm dò các khu mỏ than. - Phương pháp đánh giá trữ lượng, tài nguyên than
4 6. Những điểm mới của luận án 6.1. Đới đứt gãy F.A có xu hướng cắm về phía Bắc và tồn tại khá liên tục từ Hà Tu đến Quảng Lợi, sự thay đổi về hướng cắm của đứt gãy dẫn đến sự thay đổi khá lớn trữ lượng/tài nguyên than của khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả. 6.2. Đã phân chia khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả thành 5 khối cấu trúc đồng nhất tương đối, trong đó mỗi khối được đặc trưng bởi các yếu tố về cấu trúc kiến tạo, số lượng vỉa than, độ chứa than, độ sâu tồn tại các vỉa than có giá trị công nghiệp. Đây là cơ sở để đánh giá tiềm năng tài nguyên than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả. 6.3. Khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả dưới mức -300m có tổng tiềm năng trữ lượng/tài nguyên than là khá lớn và có sự phân bố không đều về số lượng vỉa, mật độ chứa than và độ tập trung trữ lượng/tài nguyên than ở các khối Ngã Hai-Khe Tam-Khe Chàm; Bình Minh-Hà Lầm-Nam Suối Lại; Bắc Suối Lại-Hà Ráng-Tây Ngã Hai; Mông Dương-Bắc Cọc Sáu; Nam đứt gãy F.A. 6.4. Đặc điểm hình thái cấu trúc và đặc trưng biến đổi các thông số địa chất công nghiệp chủ yếu của vỉa than mức dưới -300m có mức độ biến đổi thuộc nhóm phức tạp đến rất phức tạp tương ứng với nhóm mỏ thăm dò III và một phần thuộc nhóm IV, đây là cơ sở quan trọng để định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m. 7. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn 7.1. Ý nghĩa khoa học: - Góp phần làm sáng tỏ cấu trúc địa chất chứa than của khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả; đặc biệt là sự biến đổi hình thái - cấu trúc của các vỉa than trong từng khối địa chất đồng nhất tương đối;. - Cung cấp luận cứ khoa học để lựa chọn, áp dụng mạng lưới thăm dò than dưới mức - 300m phù hợp cho từng khối cấu trúc đồng nhất tương đối của khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả. 7.2. Ý nghĩa thực tiễn: - Làm rõ tiềm năng tài nguyên, trữ lượng để có định hướng thăm dò, khai
5 thác phục vụ xây dựng chiến lược, quy hoạch phát triển cho ngành than nói riêng và chiến lược năng lượng nói chung. - Tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả khai thác phần trên mức -300m và thăm dò xác định trữ lượng/tài nguyên than phần dưới mức -300m. 8. Các luận điểm bảo vệ của Luận án - Luận điểm 1: Khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả có tiềm năng than dưới mức - 300m là khá lớn; tập trung ở khối Ngã Hai - Khe Tam - Khe Chàm, tiếp đến là khối Bình Minh - Hà Lầm - Nam Suối Lại; khối Bắc Suối Lại - Hà Ráng - Tây Ngã Hai; khối Mông Dương - Bắc Cọc Sáu, ít nhất là khối Nam F.A và phân bố chủ yếu ở mức từ - 300m ÷ - 600m. - Luận điểm 2: Hầu hết các vỉa than ở dưới mức -300m trong phạm vi các khối đồng nhất tương đối của khu vực nghiên cứu thuộc nhóm mỏ thăm dò III (80%), cá biệt có khối thuộc nhóm mỏ IV. Mạng lưới bố trí công trình thăm dò hợp lý nhất là sử dụng mạng lưới dạng tuyến, trữ lượng tính đến cấp 122; khoảng cách các tuyên thăm dò cách nhau: 125m ÷ 250m, khoảng cách giữa các công trình trên tuyến: 75m ÷ 125m đối với nhóm mỏ III và khoảng cách các tuyến cách nhau: 75m ÷ 125m, khoảng cách giữa các công trình trên tuyến: 50m ÷ 75m đối với nhóm mỏ loại IV. 9. Cơ sở tài liệu Các tài liệu nghiên cứu địa chất khu vực bể than Quảng Ninh; các công trình nghiên cứu về địa chất bể than Quảng Ninh đã công bố trong và ngoài nước như: “Báo cáo kết quả công tác chỉnh lý bản đồ địa chất bể than Quảng Ninh tỷ lệ 1: 25.000”, Lê Kính Đức và nnk (1978); “Báo cáo nghiên cứu cấu trúc, kiến tạo, chất lượng, đặc tính công nghệ Bể than Quảng Ninh và xác lập phương pháp, mạng lưới thăm dò hợp lý”, Trần Văn Trị và nnk (1990); báo cáo kết quả điều tra giai đoạn I đề án “Điều tra, đánh giá tiềm năng than dưới mức -300m, bề than Quảng Ninh”, Nguyễn Văn Sao (2012),… - Các báo cáo kết điều tra đánh giá, thăm dò than đã tiến hành, hiện trạng thăm dò và khai thác đã và đang tiến hành trên khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả. - Các công trình nghiên cứu, bài báo, luận văn, luận án, giáo trình, báo cáo
6 khoa học đã công bố trong và ngoài nước có liên quan đến đối tượng nghiên cứu của luận án. - Các tài liệu nghiên cứu, ứng dụng phương pháp toán - tin trong công tác nghiên cứu địa chất và đánh giá trữ lượng, tài nguyên than. - Tài liệu do NCS thu thập, hoặc trực tiếp thực hiện trong thời gian công tác tại Tập đoàn than và Khoáng sản Việt Nam; đặc biệt các tài liệu mới thu thập, tổng hợp trong quá trình học tập làm NCS tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Các số liệu đã thu thập, tổng hợp và xử lý bằng phần mềm Surpac, Surfer, Mapinfo… Cụ thể: + Số lỗ khoan đã thu thập: 6.015 lỗ khoan/1.839.810 mét khoan. + Số lỗ khoan sâu: 30 lỗ khoan/30.334 mét khoan. + Số lượng mẫu xử lý: 24.201 mẫu. 10. Nơi thực hiện luận án Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Tiến Dũng, TS. Trần Văn Miến. NCS xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy hướng dẫn khoa học. NCS nhận được sự quan tâm, tạo điều kiện của Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, khoa Khoa học và Kỹ thuật địa chất, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Lãnh đạo Tập đoàn TKV, Công ty Cổ phần Tin học, Công nghệ, Môi trường - Vinacomin. NCS cũng nhận được sự động viên giúp đỡ, góp ý tận tình của PGS.TS Nguyễn Phương; PGS.TS Lương Quang Khang, PGS.TS Nguyễn Văn Lâm, PGS.TS Bùi Hoàng Bắc, TS. Hoàng Văn Khoa, GS.TS Trương Xuân Luận, PGS.TS Đặng Xuân Phong, PGS.TS Đỗ Đình Toát, PGS.TS Nguyễn Văn Phổ, TS Đặng Văn Lãm, PGS.TS Khương Thế Hùng, TS Nguyễn Thị Thanh Thảo, KS Nguyễn Đồng Hưng và các nhà khoa học trong và ngoài Trường Đại học Mỏ - Địa chất. NCS xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới lãnh đạo các cơ quan, các nhà khoa học. NCS chân thành cảm ơn các nhà khoa học, các nhà địa chất, các đồng nghiệp cho phép tham khảo, sử dụng và kế thừa tài liệu nghiên cứu trước để NCS hoàn thành luận án này.
7 CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, KHOÁNG SẢN KHU VỰC HÒN GAI - CẨM PHẢ 1.1. VỊ TRÍ CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU TRÊN BÌNH ĐỒ CẤU TRÚC BỂ THAN QUẢNG NINH 1.1.1. Tổng quan về cấu trúc địa chất bể than Quảng Ninh Bể than Quảng Ninh thuộc vùng Đông bắc Việt Nam, kéo dài hơn 140km từ khu vực Phả Lại (ở phía Tây) đến Cái Bầu (ở phía Đông), chiều rộng 10 ÷ 30km, diện tích phân bố khoảng 1.100 km2. (Hình 1.1) Hình 1.1. Bản đồ địa chất bể than Quảng Ninh (phi tỷ lệ) “Trích từ Nguyễn Văn Sao, 2012, có chỉnh lý của NCS”, [18] Cấu trúc bể than Quảng Ninh gồm hai địa hào Bảo Đài và Hòn Gai (Mạo Khê - Kế Bào) phát sinh, phát triển trên móng kiến trúc Caledoni và trũng chồng Mesozoi An Châu (Trần Văn Trị, 1977, 1986, 1990...). Đới kiến trúc Quảng Ninh, còn gọi là đới kiến trúc Duyên Hải (A.E. Dovjicov, 1965), là một bộ phận của hệ uốn nếp Đông Bắc Bộ thuộc miền uốn nếp (phức vồng nền) Caledon - Cathaysia (Lý Tử Quang, 1951); là phần kéo dài của miền này từ Quảng Tây (Trung Quốc) về phía Tây nam (Iu. Pusarovski, 1965). Đới kiến trúc Quảng Ninh chiếm toàn bộ rìa Tây bắc vịnh Bắc Bộ; về phía Bắc - Tây bắc tiếp giáp với võng rift nội lục (trũng chồng Mesozoi) An Châu; Về phía Tây nam tiếp giáp với trũng chồng Kainozoi Hà Nội. Theo Trần Văn Trị (1990) [24], bể than Quảng Ninh được cấu thành bởi: - Địa hào Bảo Đài: Phân bố ở phía Bắc bể than, được giới hạn bởi hai đứt gãy Yên Tử (phía Bắc) và Lưỡng Kỳ (phía Nam), kéo dài theo phương vĩ tuyến khoảng