Luận án Tiến sĩ Địa chất: Nghiên cứu ứng dụng một số mô hình toán - địa chất đánh giá mức độ tin cậy của công tác thăm dò than khu mỏ Khe Chàm, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:181

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Địa chất "Nghiên cứu ứng dụng một số mô hình toán - địa chất đánh giá mức độ tin cậy của công tác thăm dò than khu mỏ Khe Chàm, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh" trình bày các nội dung chính sau: Nghiên cứu chi tiết về đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than làm cơ sở ứng dụng các mô hình toán - tin địa chất phù hợp; Nghiên cứu, ứng dụng các phần mềm máy tính để xây dựng, quản lý các dữ liệu phục vụ các bước nghiên cứu; góp phần hiện đại hóa trong công tác quản lý, khai thác dữ liệu địa chất.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Địa chất: Nghiên cứu ứng dụng một số mô hình toán - địa chất đánh giá mức độ tin cậy của công tác thăm dò than khu mỏ Khe Chàm, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM TUẤN ANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MỘT SỐ MÔ HÌNH TOÁN - ĐỊA CHẤT ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TIN CẬY CỦA CÔNG TÁC THĂM DÒ THAN KHU MỎ KHE CHÀM, THÀNH PHỐ CẨM PHẢ, TỈNH QUẢNG NINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT Hà Nội - 2023
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM TUẤN ANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MỘT SỐ MÔ HÌNH TOÁN - ĐỊA CHẤT ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TIN CẬY CỦA CÔNG TÁC THĂM DÒ THAN KHU MỎ KHE CHÀM, THÀNH PHỐ CẨM PHẢ, TỈNH QUẢNG NINH Ngành: Kỹ thuật địa chất Mã số: 9520501 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. GS. TS Trương Xuân Luận 2. PGS. TS Nguyễn Phương Hà Nội - 2023
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 2023 Tác giả luận án Phạm Tuấn Anh
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 viii MỞ ĐẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 7 Vị trí địa chất khu vực nghiên cứu trên bình đồ cấu trúc bể 1.1 7 than Quảng Ninh 1.1.1 Tổng quan về cấu trúc địa chất bể than Quảng Ninh 7 Vị trí địa chất khu mỏ Khe Chàm trong cấu trúc bể than 1.1.2 9 Quảng Ninh 1.2 Sơ lược lịch sử nghiên cứu địa chất và khai thác mỏ 10 1.2.1 Lịch sử nghiên cứu và thực trạng điều tra thăm dò than 10 1.2.2 Lịch sử khai thác than 14 1.3 Khái quát về khu mỏ than Khe Chàm 16 1.3.1 Vị trí địa lý 16 1.3.2 Đặc điểm cấu trúc địa chất và khoáng sản than 17 Thực trạng công tác thăm dò và khai thác than khu mỏ 1.3.3 28 Khe Chàm Một số tồn tại cần nghiên cứu giải quyết trong công tác 1.3.4 28 thăm dò Chương 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Than khoáng và các lĩnh vực sử dụng 33 2.1.1 Khái quát về than khoáng 33 2.1.2 Các kiểu nguồn gốc thành tạo than khoáng 33 2.1.3 Các lĩnh vực sử dụng than khoáng 38
iii 2.2 Một số khái niệm và thuật ngữ sử dụng trong luận án 38 2.2.1 Các khái niệm về không gian tạo than 38 2.2.2 Các khái niệm về chiều dày vỉa than 39 2.2.3 Một số thuật ngữ sử dụng trong luận án 40 2.3 Phương pháp nghiên cứu 43 Phương pháp địa chất truyền thống kết hợp phương pháp 2.3.1 43 tiếp cận hệ thống 2.3.2 Phương pháp mô hình hóa 43 2.3.3 Phương pháp địa thống kê 55 2.3.4 Phương pháp chuyên gia kết hợp kinh nghiệm thực tế 61 2.4 Phần mềm ứng dụng 62 2.5 Thiết lập cơ sở dữ liệu 65 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TIN CẬY CỦA CÔNG TÁC Chương 3 71 THĂM DÒ THAN KHU MỎ KHE CHÀM Các yếu tố ảnh hưởng đến mức độ tin cậy của kết quả 3.1 71 thăm dò Phân tích mức độ tin cậy của công tác thăm dò bằng các 3.2 72 phương pháp mô hình truyền thống 3.2.1 Phân tích bằng phương pháp hình học mỏ truyền thống 72 3.2.2 Phân tích bằng mô hình hàm xu thế 79 3.2.3 Phân tích bằng mô hình toán thống kê 85 Kết quả đánh giá mức độ tin cậy của công tác thăm dò 3.2.4 93 bằng các phương pháp mô hình truyền thống 3.3 Phân tích bằng mô hình hàm cấu trúc không gian 95 3.3.1 Thiết lập các hàm cấu trúc không gian 95 Kết quả đánh giá mức độ tin cậy của công tác thăm dò 3.3.2 106 bằng phương pháp mô hình hàm cấu trúc 3.4 Xác lập mạng lưới thăm dò 107 3.4.1 Xác lập nhóm mỏ thăm dò theo Quy định 107
iv 3.4.2 Xác lập mạng lưới thăm dò hợp lý 110 3.4.3 Kết quả xác lập mạng lưới thăm dò 114 3.5 Đánh giá trữ lượng tài nguyên than 116 3.5.1 Đối tượng, phạm vi tính trữ lượng 116 3.5.2 Chuẩn bị số liệu 117 3.5.3 Kết quả tính trữ lượng than theo phương pháp mô hình 122 Đối sánh kết quả tính trữ lượng theo phương pháp mô 3.5.4 126 hình với phương pháp Secăng Kết quả đánh giá mức độ tin cậy của công tác tính trữ 3.5.5 132 lượng tài nguyên than Một số giải pháp nâng cao độ tin cậy trong công tác thăm 3.6 133 dò các mỏ than 3.6.1 Giải pháp về hệ thống thăm dò 133 3.6.2 Giải pháp về tổng hợp tài liệu, tính trữ lượng than 133 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 135 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN 137 QUAN ĐẾN LUẬN ÁN CỦA NGHIÊN CỨU SINH TÀI LIỆU THAM KHẢO 139 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 TDBS Thăm dò bổ sung TDKT Thăm dò phục vụ khai thác LK Lỗ khoan V14-4 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. Đặc điểm các thông số địa chất công nghiệp cơ bản của 10 23 vỉa than lựa chọn xử lý thống kê khu mỏ Khe Chàm Bảng 2.1. Hệ thống phân loại, nhãn than theo tiêu chuẩn Nga và Mỹ 35 Bảng 2.2. Các phân vị địa tầng chứa than Việt Nam (phần đất liền) 36 Bảng 2.3. Lựa chọn phần mềm để giải quyết nhiệm vụ nghiên cứu 63 Bảng 3.1. Đặc trưng thống kê chiều dày tự nhiên các vỉa than 86 Bảng 3.2. Đặc trưng thống kê độ tro các vỉa than 87 Bảng 3.3. Kết quả tính hệ số gián đoạn vỉa 88 Bảng 3.4. Kết quả tính hệ số phức tạp về cấu tạo vỉa 89 Bảng 3.5. Kết quả tính môdun chu tuyến (μ) 90 Bảng 3.6. Kết quả tính chỉ tiêu hình dạng vỉa (Ф) 90 Bảng 3.7. Kết quả tính chỉ tiêu σα và Kd 92 Bảng 3.8. Kết quả xác định mức độ phức tạp về cấu trúc, kiến tạo 92 Bảng 3.9. Kết quả xác lập (h) theo chiều dày tự nhiên 102 Bảng 3.10. Kết quả xác lập (h) theo chiều dày riêng than 104 Bảng 3.11. Các chỉ tiêu xác lập nhóm mỏ thăm dò than 108 Bảng 3.12. Chỉ tiêu xác lập nhóm mỏ thăm dò theo từng khối đồng 109 nhất bậc cao trong khu mỏ Khe Chàm Bảng 3.13. Kích thước ảnh hưởng theo (h) với chiều dày tự nhiên 111 Bảng 3.14. Kích thước ảnh hưởng theo (h) với chiều dày riêng than 112 Bảng 3.15. Mạng lưới đề nghị thăm dò than khu mỏ Khe Chàm 114
vii Danh mục Trang Bảng 3.16. Kết quả tính trữ lượng than bằng phương pháp Kriging 124 (mô hình khối không gian) Bảng 3.17. Đối sánh kết quả tính trữ lượng than phương pháp 126 Kriging (mô hình khối 50x50x0,8n) và phương pháp Secăng Bảng 3.18. Đối sánh kết quả tính trữ lượng than giữa phương pháp 127 Kriging (mô hình khối 20x20x0,8n) và phương pháp Secăng Bảng 3.19. Đối sánh kết quả tính trữ lượng than giữa phương pháp Kriging (mô hình khối 50x50x0,8n)m và Secăng nội suy tài liệu theo 130 Kriging Bảng 3.20. Đối sánh kết quả tính trữ lượng than giữa phương pháp Kriging (mô hình khối 20x20x0,8n) và Secăng nội suy tài liệu theo 130 Kriging
viii DANH MỤC CÁC HÌNH Danh mục Trang Hình 1.1. Bản đồ địa chất bể than Quảng Ninh 7 Hình 1.2. Sơ đô phân khối kiến trúc bể than Quảng Ninh 8 Hình 1.3. Sơ đồ vị trí khu mỏ than Khe Chàm, Quảng Ninh 17 Hình 1.4. Sơ đồ địa chất khu mỏ than Khe Chàm, Quảng Ninh 19 Hình 1.5. Mặt cắt địa chất tuyến XII khu mỏ Khe Chàm 20 Hình 1.6. Bình đồ đẳng trụ V14-5 khu mỏ Khe Chàm 20 Hình 1.7. Biểu đồ chiều dày các vỉa than tập vỉa giữa 22 Hình 1.8. Bình đồ đẳng trụ V13-1 khu mỏ Khe Chàm, Quảng Ninh 25 Hình 1.9. Sơ đồ V14-5, 14-1, 13-1, 10 trên trên bản đồ địa chất 27 Hình 1.10. Sơ đồ V14-5, 14-1, 13-1, 10 trên trên mặt cắt địa chất 27 Hình 1.11. Sơ đồ thiết kế khai thác V14-5 khu Khe Chàm III 29 Hình 1.12. Sơ đồ đường lò khai thác V14-5 khu Khe Chàm III 30 Hình 2.1. Quá trình tạo than, mức độ than hoá và biến chất than 33 Hình 2.2. Sơ đồ các khu vực than khoáng Việt Nam (phần đất liền) 37 Hình 2.3. Các thông số cơ bản khi khảo sát mô hình hàm cấu trúc. 56 Hình 2.4: Sơ đồ quan hệ khóa chính giữa các bảng dữ liệu 65 Hình 2.5. Các bước nhập dữ liệu vào phần mềm Surpac 65 Hình 2.6. Giao diện thiết lập thông số khảo sát hàm cấu trúc (Surpac) 66 Hình 2.7. Hộp thoại “Grid Data”, “Grid Math” của phần mềm Surfer 67 Hình 2.8. Công cụ “Post Map” và “Surface” của phần mềm Surfer 68 Hình 3.1. Địa tầng tổng quát tập vỉa đánh dấu khu mỏ Khe Chàm 73 Hình 3.2. Mặt cắt địa chất tuyến X 74
ix Danh mục Trang Hình 3.3. Mặt cắt địa chất tuyến DA 74 Hình 3.4. Mô hình không gian bề mặt (Surface) trụ các vỉa than 75 Hình 3.5. Bình đồ đẳng trụ vỉa vỉa 14-5 76 Hình 3.6. Bình đồ đẳng trụ vỉa 10 77 Hình 3.7. Sơ đồ đẳng trụ và đồng chiều dày vỉa 10 78 Hình 3.8. Sơ đồ thuật toán xác định các ma trận D và vectơ b 81 Hình 3.9. Bản đồ Trend bậc 2 trụ vỉa 14-5, 14-1, 13-1, 10 83 Hình 3.10. Bản đồ độ lệch Trend bậc 2 trụ vỉa 13-1 84 Hình 3.11. Bản đồ độ lệch Trend bậc 2 trụ vỉa 10 84 Hình 3.12. Mô hình hóa γ(h) thực nghiệm quy nạp về dạng lý thuyết 96 Hình 3.13. Sơ đồ mô phỏng kích thước ảnh hưởng theo các hướng 97 khảo sát với thông số chiều dày tự nhiên Hình 3.14. Sơ đồ mô phỏng kích thước ảnh hưởng theo các hướng 98 khảo sát với thông số chiều dày riêng than Hình 3.15. Kết quả khảo sát mô hình hàm cấu trúc thông số chiều 99 dày tự nhiên vỉa13-1 Hình 3.16. Kết quả khảo sát mô hình hàm cấu trúc thông số chiều 99 dày riêng than vỉa 13-1 Hình 3.17. Kết quả khảo sát mô hình hàm cấu trúc thông số chiều 100 dày tự nhiên vỉa 10, hướng 00; góc quét 22,50. Hình 3.18. Kết quả khảo sát quả khảo sát mô hình hàm cấu trúc 100 thông số chiều dày tự nhiên vỉa 10, hướng 900; góc quét 22,50 Hình 3.19. Kết quả khảo sát quả khảo sát mô hình hàm cấu trúc 101 thông số chiều dày riêng than vỉa 10, hướng 00; góc quét 22,50
x Danh mục Trang Hình 3.20. Kết quả khảo sát quả khảo sát mô hình hàm cấu trúc 101 thông số chiều dày riêng than vỉa 10, hướng 900; góc quét 22,50 Hình 3.21. Phạm vi tính trữ lượng các vỉa 14-5, 14-1, 13-1, 10 117 Hình 3.22: Sơ đồ vị trí công trình gặp than vỉa 14-5, 14-1, 13-1, 10 118 Hình 3.23: Bình đồ đẳng trụ V10 theo kết quả nội suy Kriging 119 Hình 3.24: Bình đồ đẳng chiều dày vỉa 10 theo kết quả nội suy Kriging 119 Hình 3.25. Bình đồ đẳng góc dốc vỉa 10 theo kết quả nội suy Kriging 120 Hình 3.26. Mô hình không gian mặt trụ (Surface) các vỉa than 121 Hình 3.27. Kết quả xây dựng mô hình khối không gian các vỉa than 122 Hình 3.28: Sơ đồ phân bố trữ lượng vi khối 50x50x[m] vỉa 10 123 Hình 3.29. Sơ đồ phân bố trữ lượng vi khối 20x20x[m] vỉa 10 123 Phụ lục 1. Các chỉ dẫn và ký hiệu P1 Phụ lục 2. Các bản vẽ P2 Hình PL2.I.1. Sơ đồ phân khối cấu tạo vùng Hòn Gai - Cẩm Phả P2 Hình PL2.I.2. Bản đồ địa chất vùng Cẩm Phả P3 Hình PL2.I.3. Cột địa tầng tổng hợp khu mỏ Khe Chàm P4 Hình PL2.III.1. Bình đồ đẳng trụ các vỉa V14-5, 14-1, 13-1, 10 P5 thành lập theo nội suy Trend bậc 2 Hình PL2.III.2. Bình đồ đẳng trụ, đẳng chiều dày V14-5 P6 Hình PL2.III.3. Bình đồ đẳng trụ, đẳng chiều dày V14-1 P7 Hình PL2.III.4. Bình đồ đẳng trụ, đẳng chiều dày V13-1 P8 Hình PL2.III.5. Bình đồ đẳng góc dốc V14-5, V14-1, V13-1 P9 Phụ lục 3. Các biểu bảng P10 Bảng PL3.III.1. Tổng hợp kết quả xử lý thống kê chỉ tiêu tỷ lệ đới P10
xi Danh mục Trang phá hủy (Pp) các lỗ khoan khu mỏ Khe Chàm Bảng PL3.III.2. Tổng hợp kết quả xử lý thống kê các thông số địa P12 chất công nghiệp vỉa than mỏ Khe Chàm Bảng PL3.III.3. Kết quả xác lập nhóm mỏ thăm dò theo từng khối P14 đồng nhất bậc cao trong khu mỏ Khe Chàm Bảng PL3.III.4. Kết quả khảo sát hàm cấu trúc đối với chiều dày tự P16 nhiên các vỉa than khu mỏ Khe Chàm Bảng PL3.III.5. Kết quả khảo sát hàm cấu trúc đối với chiều dày P18 riêng than các vỉa than khu mỏ Khe Chàm Bảng PL3.III.6. Tổng hợp, đối sánh kết quả tính trữ lượng giữa P20 phương pháp mô hình và phương pháp Secăng (BC 2015) Bảng PL3.III.7. Tổng hợp, đối sánh kết quả tính trữ lượng giữa P22 phương pháp mô hình và phương pháp [Secăng - Kriging]
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Khu mỏ than Khe Chàm thuộc phường Mông Dương, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, cách trung tâm thành phố Cẩm Phả khoảng 5 km về phía Bắc; là một trong những khu mỏ có trữ lượng tài nguyên than lớn, điều kiện khai thác tương đối thuận lợi. Khu mỏ đã trải qua nhiều giai đoạn nghiên cứu địa chất, hiện đang được các đơn vị của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV), Tổng Công ty Đông Bắc - BQP quản lý, bảo vệ và khai thác. Cũng như một số mỏ than thuộc bể than Quảng Ninh, mạng lưới tuyến và công trình thăm dò đã thực hiện tại khu mỏ Khe Chàm theo lý thuyết đã đủ cho thiết kế khai thác mỏ. Song, trên thực tế khi triển khai dự án đầu tư khai thác, tài liệu địa chất vẫn cần phải bổ sung, điều chỉnh mặc dù các khối trữ lượng đã được thăm dò ở cấp cao (cấp 121, 122). Đây là một hạn chế, gây ảnh hưởng không nhỏ tới tiến độ, hiệu quả của các dự án; đặc biệt khi khai thác xuống sâu bằng công trình giếng - lò. Cho đến nay, những công trình nghiên cứu để đánh giá mức độ tin cậy của công tác thăm dò đã thực hiện ở bể than Quảng Ninh nói chung, khu mỏ Khe Chàm nói riêng chưa được quan tâm đúng mức. Công tác thăm dò phát triển tài nguyên chủ yếu thực hiện trên cơ sở định hướng mạng lưới thăm dò chung cho các mỏ than ngoài than Đồng Bằng Sông Hồng theo Quyết định số 25/2007/QĐ-BTNMT ngày 31/12/2007. Xuất phát từ thực tế nêu trên, NCS đã đề xuất và được phép thực hiện Luận án Tiến sỹ ngành kỹ thuật địa chất đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng một số mô hình toán - địa chất đánh giá mức độ tin cậy của công tác thăm dò than khu mỏ Khe Chàm, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh”. Đề tài không chỉ có giá trị về phương pháp luận, khoa học mà còn góp phần nâng
2 cao hiệu quả công tác thăm dò, đáp ứng yêu cầu do thực tế đòi hỏi. 2. Mục tiêu của luận án Nghiên cứu áp dụng một số phương pháp toán - địa chất để đánh giá mức độ tin cậy của công tác thăm dò đã tiến hành tại khu mỏ Khe Chàm; từ đó đề xuất định hướng cho công tác thăm dò phát triển mỏ tiếp theo đối với khu mỏ Khe Chàm và các khu mỏ than có tính chất tương tự. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các vỉa than phân bố trong phạm vi khu mỏ Khe Chàm; tập trung đối với các vỉa than có tính đại diện, là các vỉa có diện phân bố rộng, cấu trúc đặc trưng, là đối tượng tính trữ lượng tài nguyên chính của khu mỏ và phù hợp cho áp dụng các phương pháp toán - địa chất, đặc biệt là phương pháp địa thống kê. - Phạm vi nghiên cứu: Khu mỏ Khe Chàm thuộc thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh với diện tích 16,2 km2. 4. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu chi tiết về đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than làm cơ sở ứng dụng các mô hình toán - tin địa chất phù hợp; - Nghiên cứu, ứng dụng các phần mềm máy tính để xây dựng, quản lý các dữ liệu phục vụ các bước nghiên cứu; góp phần hiện đại hóa trong công tác quản lý, khai thác dữ liệu địa chất; - Định lượng thống kê và phân tích cấu trúc không gian các thông số nghiên cứu (bằng hàm cấu trúc và hàm xu thế), nhằm đánh giá đầy đủ ba phương diện biến hóa của các thông số địa chất công nghiệp vỉa than; - Áp dụng phương pháp Kriging phù hợp để nội suy tài liệu, đánh giá trữ lượng tài nguyên than tại khu mỏ Khe Chàm; - Đối sánh kết quả áp dụng các mô hình toán với các phương pháp truyền thống trong các báo cáo địa chất được xây dựng trước đây; từ đó đánh giá độ
3 tin cậy của công tác thăm dò đã thực hiện; góp phần định hướng công tác thăm dò phát triển tài nguyên than khu mỏ Khe Chàm và có khả năng áp dụng cho các mỏ than có tính chất tương tự. 5. Các phương pháp nghiên cứu Để giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu, NCS sử dụng phối hợp các phương pháp: - Địa chất truyền thống kết hợp với phương pháp tiếp cận hệ thống; - Mô hình hóa (hình học mỏ và một số phương pháp toán địa chất); - Địa thống kê; - Ứng dụng một số phần mềm chuyên dụng để giải quyết các nội dung nghiên cứu; - Chuyên gia kết hợp kinh nghiệm thực tế. 6. Những điểm mới của luận án 6.1. Lựa chọn được các phương pháp toán - địa chất gồm: Toán thống kê, hàm xu thế và hàm cấu trúc để đánh giá đầy đủ về 3 phương diện biến hóa cho các thông số địa chất công nghiệp chủ yếu của các vỉa than khu mỏ Khe Chàm. 6.2. Đã làm rõ 3 khối đồng nhất tương đối bậc cao có đặc điểm cấu trúc địa chất, đặc điểm phân bố và hình thái - cấu trúc vỉa than khác nhau. Trong đó: Khối Trung tâm (giữa đứt gãy F.E và đứt gãy F.L) thuộc nhóm mỏ thăm dò II, khối Tây nam đứt gãy F.E và khối Đông bắc đứt gãy F.L thuộc nhóm mỏ thăm dò III. Đây là cơ sở để đánh giá mức độ tin cậy của công tác thăm dò, luận giải về hình dạng và mạng lưới thăm dò và lựa chọn phương pháp tính trữ lượng tài nguyên hợp lý cho mỏ Khe Chàm. 6.3. Cùng với yếu tố địa chất và hệ thống thăm dò, mức biến đổi của các thông số địa chất công nghiệp vỉa than; trong đó chủ yếu thông số về chiều dày và góc dốc vỉa là những thông số cơ bản ảnh hưởng đến mức độ tin cậy của công tác thăm dò và tính trữ lượng than tại khu mỏ Khe Chàm.
4 6.4. Sử dụng phương pháp Kriging thông dụng để nội suy tài liệu với sự trợ giúp của các phần mềm máy tính là tin cậy trong đánh giá trữ lượng tài nguyên than phục vụ thăm dò, thiết kế khai thác mỏ. 7. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn 7.1. Ý nghĩa khoa học: - Góp phần hoàn thiện phương pháp luận thăm dò theo hướng toán - tin hiện đại. Cung cấp cơ sở lý luận, khả năng triển khai các phương pháp toán - tin ứng dụng cho các nhà quản lý, đơn vị thăm dò và khai thác mỏ. - Cung cấp luận cứ khoa học trong việc luận giải hệ thống thăm dò; lựa chọn phương pháp đánh giá trữ lượng tài nguyên than phù hợp với đặc điểm cấu trúc địa chất khu mỏ Khe Chàm và các khu mỏ than có tính chất tương tự. 7.2. Ý nghĩa thực tiễn: - Cung cấp giải pháp thực tiễn trong định hướng mạng lưới thăm dò, khả năng sử dụng phương pháp Kriging thông dụng để tính trữ lượng tài nguyên than khu mỏ Khe Chàm và có khả năng áp dụng cho các khu mỏ than có tính chất tương tự. - Là tài liệu tham khảo có giá trị cho các nhà quản lý, doanh nghiệp trong thăm dò phát triển mỏ than. 8. Các luận điểm bảo vệ của Luận án Luận điểm 1: Sử dụng các phương pháp địa chất truyền thống, kết hợp phân tích hàm xu thế làm rõ được 3 khối đồng nhất tương đối bậc cao; trong đó Khối Trung tâm (giữa đứt gãy F.E và đứt gãy F.L) thuộc nhóm mỏ thăm dò II, khối Tây nam đứt gãy F.E và khối Đông bắc đứt gãy F.L thuộc nhóm mỏ thăm dò III. Luận điểm 2: Thông số chiều dày và góc dốc vỉa có vai trò quan trọng trong đánh giá mức độ tin cậy của công tác thăm dò và tính trữ lượng than khu mỏ Khe Chàm.
5 Luận điểm 3: Sử dụng phương pháp Kriging với sự trợ giúp của các phần mềm máy tính bảo đảm độ tin cậy trong đánh giá trữ lượng tài nguyên than phục vụ thăm dò phát triển mỏ và đặc biệt có hiệu quả trong thiết kế thi công và khai thác mỏ. 9. Cơ sở tài liệu Các tài liệu nghiên cứu địa chất khu vực Đông Bắc Việt Nam; 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: 25.00”, 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” [26],… - Các báo cáo kết điều tra đánh giá, thăm dò than đã tiến hành trên khu mỏ Khe Chàm, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh đã công bố từ trước đến năm 2015: Báo cáo kết quả thăm dò tỷ mỷ than khu mỏ Khe Chàm - Cẩm Phả - Quảng Ninh, năm 1980. Trong đó, tài liệu cơ sở sử dụng là "Báo cáo kết quả thăm dò than khu mỏ Khe Chàm - Cẩm Phả - Quảng Ninh, năm 2015" [3]. - Các công trình nghiên cứu, luận văn, luận án, giáo trình 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 thiết kế khai thác và thực trạng khai thác than ở khu mỏ Khe Chàm và một số khu mỏ lân cận. - Tài liệu do NCS trực tiếp thực hiện trong quá trình thi công các đề án thăm dò tại TKV, Công ty VITE; các tài liệu thu thập, tổng hợp trong quá trình học tập làm NCS tại trường Đại học Mỏ - Địa chất.
6 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 GS.TS Trương Xuân Luận, PGS.TS Nguyễn Phương. 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 xin cảm ơn về sự hỗ trợ khoa học (phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu, địa thống kê xử lý dữ liệu địa chất - khoáng sản) của đề tài nghiên cứu Khoa học và Công nghệ cấp quốc gia được tài trợ bởi Bộ Khoa học và Công nghệ: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tiên tiến xác định nguồn gốc, điều kiện thành tạo, quy luật phân bố và tiềm năng vàng ẩn sâu trong cấu trúc nếp lồi Tây bắc Thanh Hóa”, Mã số ĐTĐL.CN-85/21. Trong thời gian học tập và viết luận án, NCS luôn nhận được sự quan tâm, tạo điều kiện của Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Phòng Đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Lãnh đạo Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam, Công ty Cổ phần Tin học, Công nghệ, Môi trường - Vinacomin (VITE). NCS cũng nhận được sự động viên giúp đỡ, góp ý tận tình của TS Nguyễn Tiến Dũng, PGS.TS Lương Quang Khang, PGS.TS Đặng Xuân Phong, PGS.TS Đỗ Đình Toát, PGS. TS Nguyễn Văn Lâm, TS Trần Văn Miến, PGS.TS Bùi Hoàng Bắc, TS Khương Thế Hùng, 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 tới các cơ quan, tổ chức, các nhà khoa học. Cảm ơn các nhà khoa học, các nhà địa chất, các đồng nghiệp đã cho phép NCS than khảo, sử dụng và kế thừa tài liệu nghiên cứu trước đây để hoàn thành luận án này.
7 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. VỊ TRÍ ĐỊA CHẤT 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 từ 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”, [26] Hầu hết các nhà địa chất [2], [22], [24],… đều cho rằng về hình thái kiến 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