Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ khí metan khi khai thác xuống sâu dưới mức -35, khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:73

Thêm vào BST

Báo xấu

6
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật "Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ khí Metan khi khai thác xuống sâu dưới mức -35, khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV" trình bày các nội dung: Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV; Nghiên cứu xác định độ chứa khí, độ xuất khí các vỉa than khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV; Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ khí metan khi khai thác xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ khí metan khi khai thác xuống sâu dưới mức -35, khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV

Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ PHẦN MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Ngành khai thác than là một trong những nguồn lực quan trọng đảm bảo an ninh năng lượng, phát triển kinh tế - xã hội và sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước. Do vậy, đòi hỏi ngành khai thác than nói chung và khai thác than hầm lò nói riêng luôn phải được duy trì và có sự đầu tư phát triển với quy mô ngày càng lớn, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng than trong nước và xuất khẩu. Để đáp ứng chiến lược phát triển của ngành than về sản lượng trong những năm tới, đòi hỏi các mỏ than hầm lò phải mở rộng, nâng cao năng lực, áp dụng các nghiên cứu khoa học kỹ thuật và công nghệ mới vào sản xuất, đảm bảo tạo được bước phát triển cao, cả về năng suất lao động, công suất mỏ, tận thu tài nguyên triệt để và đặc biệt phải đảm bảo an toàn trong tất cả các khâu sản xuất. Công ty than Thống Nhất - TKV là một trong những đơn vị sản xuất than hầm lò của TKV. Hiện nay, Công ty được giao quản lý và khai thác các dự án khai thác hầm lò tại khu Lộ Trí: Dự án đầu tư khai thác hầm lò xuống sâu khu Lộ Trí công suất 1,5 triệu tấn/năm vàdự án khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Trí. Tổng trữ lượng than các dự án mỏ do Công ty than Thống Nhất - TKV quản lý tính đến đầu năm 2019 còn lại khoảng 58,96 triệu tấn. Theo kế hoạch, trong những năm tới Công ty than Thống Nhất - TKV sẽ duy trì sản lượng than trên 2,0 triệu tấn/năm. Đây là thách thức lớn đối với Công ty, đòi hỏi toàn bộ các khâu sản xuất, từ lập kế hoạch, điều hành sản xuất, vận tải, thông gió, thoát nước, an toàn lao động, ..vv phải vận hành với cường độ cao. Việc triển khai và duy trì khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Trí để duy trì sản lượng của Công ty cũng đồng thời đòi hỏi phải có các biện pháp đảm bảo an toàn lao động, đặc biệt là các giải pháp phòng chống hiểm họa cháy nổ khí Mêtan. Đối với Công ty than Thống Nhất- TKV, các vỉa than khai thác nằm trong ranh giới cấp phép khai thác mỏ là loại than antraxít. Công tác nghiên cứu độ chứa khí trong khu mỏ Thống Nhất đã được tiến hành qua nhiều giai đoạn. Kết quả nghiên cứu cho thấy các vỉa than đều tuân theo quy luật chung về sự phân bố các khí cháy nổ (CH 4; H2) và khí độc, ngạt (CO2 + CO), hàm lượng (%) các loại khí của từng vỉa thay đổi không lớn. Căn cứ quyết định số 595/QĐ-BCT ngày 22/2/2018 của Bộ trưởng Bộ Công thương xếp tầng -35 ÷ -140 khu Lộ Trí vào mỏ có khí mêtan loại I. Học viên: Lê Viết Cương 1 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Theo Quyết định phê duyệt ‘‘Báo cáo kết quả thăm dò than mỏ Lộ Trí, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh’’ số 1040/QĐ-HHĐTLQG ngày 10/01/2016 của Hội đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản quốc giá, đã xếp loại mỏ theo mức sâu khai thác như sau: - Từ lộ vỉa đến mức cao -35 m mỏ Lộ Trí xếp vào nhóm mỏ loại I theo độ chứa khí mêtan tự nhiên ở vỉa than; - Từ -35 m đến đáy tầng than mỏ Lộ Trí xếp vào nhóm mỏ loại II theo độ chứa khí metan tự nhiên ở vỉa than. Để đảm bảo an toàn lao động khi khai thác xuống sâu dưới mức -35, khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất – TKV, cần thiết phải đầu tư nghiên cứu để làm rõ đặc điểm và quy luật phân bố và có biện pháp chống cháy nổ khí Metan. Mê tan là khí đồng hành với than, được sinh ra trong quá trình thành tạo than. Mê tan là loại khí có khả năng gây cháy nổ, rất nguy hiểm đối với ngành khai thác than hầm lò. Trên Thế giới cũng như ở Việt Nam đã xảy ra nhiều vụ cháy nổ khí mê tan gây thiệt hại rất lớn về con người và tài sản. Đánh giá mức độ nguy hiểm về khí mê tan là công tác quan trọng trong ngành khai thác than hầm lò. Để đánh giá mức độ nguy hiểm của khí mê tan đối với khu vực khai thác, người ta sử dụng các thông số sau: Hàm lượng khí mê tan: Tỷ lệ phần trăm tính theo thể tích khí mê tan trong không khí mỏ (%). Độ thoát khí mê tan tuyệt đối: Đặc trưng cho lượng khí mê tan thoát ra từ khu vực khai thác hay toàn mỏ trong một đơn vị thời gian (m3/phút). Độ thoát khí mê tan tương đối: Đặc trưng cho lượng khí mê tan thoát ra từ khu vực khai thác hay toàn mỏ tính cho tấn than khai thác trong một ngày đêm (m 3/T-ng.đ). Độ chứa khí mê tan: Đặc trưng cho lượng khí mê tan có chứa trong một tấn than nguyên khối, ở trạng thái khô, không tro, không chất bốc (m3/TKC). Giá trị độ chứa khí mê tan rất quan trọng trong việc đánh giá mức độ nguy hiểm về khí mê tan trong khai thác than hầm lò. Vì vậy, năm 2006, Tổng Công ty Than Việt Nam (nay là Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam) chỉ đạo các đơn vị khai thác than hầm lò phối hợp với Trung tâm An toàn Mỏ - Viện KHCN Mỏ (TTATM) khảo sát, tính toán, xác định độ chứa khí mê tan cho tất cả các vỉa than đang khai thác hoặc đã tiếp cận. Trung tâm An toàn Mỏ phối hợp với các đơn vị khai thác than hầm lò thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam khoan lấy mẫu than, mẫu khí tại các gương lò đào trong than, lò chợ để phân tích, tính toán xác định độ chứa khí mê tan trong vỉa than theo Quy trình đã được TKV phê duyệt theo Quyết định số: 64/QĐ-MT ngày 31/5/2006. Năm 2011, để chính thức triển khai phương pháp phân loại mỏ theo độ chứa khí mê tan trong vỉa than, Bộ Công Thương đã ra quyết định số 03/2011/TT-BCT ngày 15 tháng 02 2
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ năm 2011 ban hành “Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về an toàn trong khai thác than hầm lò QCVN 01:2011/BCT”. Năm 2013, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam ban hành Quyết định số 2587/QĐ-VINACOMIN ngày 31/12/2013 về việc “Ban hành Quy định hướng dẫn xác định độ chứa khí mê tan tự nhiên của các vỉa than trong Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam”. Theo hướng dẫn của Quyết định từ năm 2013 tại các vị trí khoan lấy mẫu tiến hành lấy 04 mẫu than và 01 mẫu khí trong lỗ khoan. Thực hiện chủ trương, chỉ đạo của Tập đoàn hàng năm Công ty than Thống Nhất - TKV và Trung tâm An toàn Mỏ đã phối hợp triển khai công tác lấy mẫu than, mẫu khí để phân tích, tính toán xác định độ chứa khí mê tan phục vụ công tác quản lý an toàn, thông gió và phân loại mỏ. Xuất phát từ nhu cầu và kết quả thực tế nêu trên tác giả luận vănđã chọn đề tài“Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ khí Metan khi khai thác xuống sâu dưới mức -35, khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV ”. 2. Mục tiêu của luận văn Nghiên cứu đánh giá, xác định độ chứa khí các vỉa than dưới mức -35 khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất TKV và đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ khí Metan nhằm đảm bảo an toàn lao động khi khai thác các vỉa than dưới mức -35 khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV. 3. Các đóng góp của luận văn Kết quả nghiên cứu của luận văn là xác định được độ chứa khí của các vỉa than dưới mức -35, khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV làm cơ sở cho các đơn vị tư vấn thiết kế cũng như Công ty than Thống Nhất - TKV lựa chọn hệ thống và công nghệ khai thác phù hợp, xây dựng các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế khi triển khai dự án nên rất có ý nghĩa về mặt khoa học. Các giải pháp kỹ thuật luận văn đề xuất hoàn toàn có thể triển khai áp dụng vào thực tế sản xuất khi khai thác các vỉa than dưới mức -35, khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất– TKV nên có giá trị thực tiễn cao. 4. Bố cục của luận văn Chương 1: Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV. Chương 2: Nghiên cứu xác định độ chứa khí, độ xuất khí các vỉa than khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV. Chương 3:Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ khí metan khi khai thác xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất. Học viên: Lê Viết Cương 3 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo CHƯƠNG 1 ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KỸ THUẬT MỎ KHU LỘ TRÍ CÔNG TY THAN THỐNG NHẤT - TKV 1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN Công ty Than Thống Nhất - TKV có tuổi mỏ trên 100 năm. Từ năm 1960 trở về trước là Mỏ Lộ Trí Cẩm Phả, gồm: Khu vực khai thác hầm lò Lộ Trí, khu vực khai thác lộ thiên tầng 1 - 5 và khu vực khai thác lộ thiên Núi Trọc, Đèo Nai. Từ ngày 1/8/1960, mỏ Lộ Trí phân chia thành: Mỏ than Thống Nhất khai thác hầm lò; Mỏ than Đèo Nai khai thác lộ thiên; Mỏ than Cọc Sáu khai thác lộ thiên và Xí nghiệp bến Cửa Ông (gồm nhà sàng và bến Cửa Ông). Mỏ than Thống Nhất được thành lập theo Quyết định số 707-BCN của Bộ Công nghiệp do ông Hoàng Thái làm Giám đốc. Tổng số công nhân cán bộ lúc này đã có 800 người. Tháng 8 năm 1965, Bộ Công nghiệp ra Quyết định thành lập Tổng Công ty than Quảng Ninh, gồm 2 công ty đó là: Công ty than Hòn Gai và Công ty than Cẩm Phả. Mỏ Thống Nhất trực thuộc Công ty than Cẩm Phả quản lý. Tháng 8 năm 1969, Hội đồng Chính phủ ban hành Quyết định số 146/HĐCP về việc thành lập Bộ Điện và Than. Theo quyết định này, hai Công ty than Cẩm Phả và than Hòn Gai hợp nhất thành Công ty than Hòn Gai. Mỏ Thống Nhất trực thuộc Công ty than Hòn Gai. Tháng 12 năm 1997, Bộ Công nghiệp có Quyết định số 21/1997/QĐ-BCN chuyển Mỏ than Thống Nhất thuộc quyền quản lý của Tổng Công ty Than Việt Nam. Đến năm 2001, thực hiện Quyết định số 405/QĐ-HĐQT ngày 01/10/2001 của Hội đồng Quản trị Tổng Công ty Than Việt Nam, về việc đổi tên các đơn vị thành viên. Mỏ than Thống Nhất được đổi thành Công ty than Thống Nhất. Quyết định số 2455/QĐ-HĐQT ngày 8 tháng 11 năm 2006 của Hội đồng Quản trị Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đổi tên Công ty than Thống Nhất thành Công ty than Thống Nhất - TKV. Quyết định số 3328/QĐ-BCT ngày 25/6/2009 của Bộ Công thương về việc phê duyệt phương án chuyển đổi Công ty than Thống Nhất - TKV thành Công ty TNHH MTV than Thống Nhất - TKV. Quyết định số 1946/QĐ-HĐTV ngày 19/8/2010 của Hội đồng thành viên Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam về việc đổi tên Công ty TNHH MTV than Thống Nhất - TKV thành Công ty TNHH MTV than Thống Nhất - VINACOMIN. 4
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Quyết định số 1173/QĐ-VINACOMIN ngày 01/7/2013 của Hội đồng thành viên Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam về việc Thành lập "Chi nhánh Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam - Công ty than Thống Nhất - TKV", hoạt động ổn định đến nay. 1.2. HIỆN TRẠNG KHAI TRƯỜNG KHAI THÁC HẦM LÒ XUỐNG SÂU DƯỚI MỨC -35 KHU LỘ TRÍ 1.2.1. Hiện trạng công tác khai thông, chuẩn bị khai trường. Công ty than Thống Nhất - TKV hiện nay đang khai thác tầng -35/Lộ vỉa và chuẩn bị khai thác tầng -35/-140, công tác khai thông chuẩn bị cho các tầng như sau: 1.2.1.1. Tầng khai thác -35/Lộ vỉa. Để khai thác tầng từ -35/Lộ vỉa tại mặt bằng mức +41 mở cặp giếng nghiêng xuống mức -35 của khu II. Giếng nghiêng chính đào ở mặt bằng +41 xuống đến mức -39, góc dốc 160 chiều dài 306m lắp thiết bị băng tải để vận tải than. Giếng nghiêng phụ đào ở mặt bằng +41 xuống đến mức -38, góc dốc 25 0 chiều dài 187m lắp thiết bị trục tải để vận chuyển vật liệu. Tại mức +25 mở giếng nghiêng vận tải băng tải với góc dốc 9 030’. Tại mức -35 mở hệ thống sân ga giếng, sau đó đào lò dọc vỉa đá mức -35 ra hai cánh Đông và Tây khu mỏ. Từ hai lò dọc vỉa đá mức -35 mở các lò xuyên vỉa để khai thác các khu vực: Lò xuyên vỉa số 1 mức -35 để khai thác cho khu I, lò xuyên vỉa số 2 mức -35 để khai thác cho khu II, lò xuyên vỉa số 3 để khai thác cho khu I và khu II, lò xuyên vỉa số 4 và số 4a để khai thác cho khu III và khu IV, lò xuyên vỉa số 5 để khai thác cho khu V. Từ các lò xuyên vỉa mở các lò dọc vỉa than mức -35 để khai thác các vỉa than trong khu vực. Khi khai thác tầng -35/-140 các mạng lò này được sử dụng làm lò thông gió. 1.2.1.2. Tầng khai thác -35/-140. Để khai thác tầng -35/-140, đào sâu thêm các giếng nghiêng xuống mức -140, sau đó mở hệ thống sân ga mức -140. Từ hệ thống sân ga mở lò xuyên vỉa số 1 mức -140 về phía Đông, sau đó mở cặp lò xuyên vỉa số 6 và số 8 mức -140 phục vụ khai thác khu I và khu V, mở lò xuyên vỉa số 7 khai thác khu III. Mở lò dọc vỉa số 2 về phía Tây, sau đó mở lò xuyên vỉa số 5 và số 3 khai thác khu II và khu III, mở lò xuyên vỉa số 4 khai thác cho khu IV. Từ các lò xuyên vỉa mở các lò dọc vỉa than khai thác các phân vỉa. Hiện tại các lò giếng nghiêng và hệ thống sân ga mức -140 Công ty đã đào xong và đang tiến hành các công tác đào các đường lò chuẩn bị để phục vụ khai thác khu I và khu II. Do điều kiện địa chất vỉa có nhiều thay đổi so với tài liệu ban đầu lập dự án, nên đến Quý IV/2015 mới đưa được lò chợ lớp 1 của phân vỉa 6b khu II vào khai thác. Công tác đào các đường lò chuẩn bị chủ yếu bằng khoan nổ mìn, thiết bị đào lò than là máy khoan khí nén cầm tay MZ-7665, YT-28, máy xúc ZCY-60, quạt gió YBT-62-2 hoặc CBM-6M. Thiết bị đào lò đá là máy khoan thủy lực hai cần CMJ17HT, máy khoan khí nén Học viên: Lê Viết Cương 5 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ MZ-7665, YT-28 máy xúc ZCY-60, quạt gió YBT-62-2 hoặc CBM-6M, khí nén được cung cấp từ các trạm nén khí cố định 2, đặt tại mặt bằng +52 và +25. 1.2.2. Hiện trạng công tác khai thác khu Lộ Trí. Theo thiết kế của dự án đầu tư khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Trí, Công ty than Thống Nhất - TKV, các hệ thống khai thác được lựa chọn áp dụng cho khu Lộ Trí là: - Hệ thống khai thác cột dài theo phương chống lò bằng cột thuỷ lực đơn, áp dụng cho vỉa có chiều dày đến 1,2 2,5m, góc dốc đến 350. Khấu than bằng phương pháp khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hoả toàn phần. - Hệ thống khai thác lò chợ giá khung di động khấu than lò chợ bằng khoan nổ mìn (hoặc HTKT lò chợ giá thuỷ lực di động liên kết bằng xích) áp dụng cho các lò chợ của vỉa có chiều dày đến 8m, góc dốc đến 450. - Hệ thống khai thác cơ giới hoá đồng bộ thu hồi than nóc áp dụng cho những khu vực, vỉa có chiều dàytrung bình 7m, góc dốc trung bình ≤ 25 0. Với hệ thống đồng bộ thiết bị gồm: giàn chống tự hành có kết cấu thu hồi, máy khấu combai và đồng bộ các thiết bị đi kèm. Công suất lò chợ được xây dựng 750 ngàn tấn/năm. Tuy nhiên, hiện nay khu Lộ Trí đang áp dụng các công nghệ khai thác chính như sau: Hệ thống khai thác cột dài theo phương, khai thác bằng lò chợ trụ hạ trần, khấu than lò chợ bằng khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ bằng giá khung di động hoặc giá thuỷ lực di động liên kết xích, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toàn phần. 1.2.3. Hiện trạng các công tác phụ trợ. 1.2.3.1. Công tác thông gió mỏ. Khu Lộ Trí hiện có 01 trạm quạt mã hiệu tương đương 2K56-N 024 và 01 trạm quạt VO-22 đặt ở mức +52. Trong đó trạm quạt VO-22 (RG +52) đã được đầu tư công suất động cơ quạt lên 800kW để đồng thời phục vụ khai thác tầng -35 -:- LV và Dự án KTHL xuống sâu dưới mức -35. Trạm quạt 2K56-N024 đang trong giai đoạn điều chỉnh các thủ tục để đầu tư mới thiết bị trạm quạt có công suất tương đương (do thiết bị trạm quạt đã hết khấu hao). 1.2.3.2. Công tác vận tải mỏ - Vận tải trong lò: + Tầng lò bằng từ mức +13/LV vận tải trong lò bằng tầu điện đầu tầu điện ắc quy CDXT 5,0 xe goòng 1 tấn cỡ đường 600mm. Vận tải trong lò chợ, lò vận tải bằng máng cào, băng tải, trong đó có các loại máng cào SKAT-80, máng cào SGB420/30N, và SGB620/40, SGD420/22, băng tải STJ800/2x30. Máy tời để ma nơ, trục ở các thượng phổ biến là EKOC-30, EKOC-15, LBD-24, JD-11,4. 6
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ + Tầng lò giếng đến mức -35 đưa vào sản xuất năm 2008. Vận tải than bằng máng cào, băng tải, vận tải đất đá thải và thiết bị vật liệu bằng tầu điện ắc quy khối lượng bám dính 8 tấn( CDXT-8J; TĐM-08), xe goòng 3 tấn cỡ đường 900mm. + Mức -140: Vận tải đất đá, than đào lò bằng tầu điện ắc quy khối lượng bám dính 8 tấn, xe goòng 3T cỡ đường 900mm. Hệ thống băng tải 7B (nối tiếp từ đuôi băng tải 7A) từ -140 lên -35; băng tải lò xuyên vỉa số 2, 3, 5, 1-1 đã lắp đặt hoàn thành để phục vụ vận tải than của dự án dưới mức -35. - Vận tải than trên mặt bằng: Than trong lò đưa ra được qua hệ thống chuyển tải lên băng tải đưa lên nhà sàng. Vận chuyển vật liệu thiết bị đến các cửa lò và kho bãi chứa bằng ôtô. - Vận tải người: Người được vận chuyển theo 2 khu vực: Khu vực mặt bằng +41 qua giếng nghiêng phụ trục tải mức +41/-142, đưa người xuống mức -35 và -140; khu vực mặt bằng +25 qua giếng nghiêng mức +25/-149, đưa người xuống mức -140 Thiết bị vận chuyển bằng tời JK2.5/20A với xe song loan XRB24-9/10, số lượng 24 người/xe, 48 người/chuyến (kéo 2 xe). 1.2.3.3. Công tác sàng tuyển than. - Tại mặt bằng +52 từ lâu đã tồn tại trạm rót than đường sắt với hệ thống bun ke 1500T, trên mặt bunke đặt 01 máy sàng công suất 180T/h. Than sau khi sơ tuyển bớt đá, qua các bun ke và cửa tháo được rót xuống các toa xe đường sắt khổ 1000mm vận chuyển về nhà máy tuyển than Cửa Ông để sàng tuyển. Để đáp ứng nhu cầu phát triển sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng năng lực khâu sàng tuyển và rót than tiêu thụ tại mặt bằng máng ga +52, Công ty than Thống Nhất đã thực hiện đầu tư bổ sung các hạng mục sau: + Hệ thống sàng và chế biến than công suất 400T/h (theo thiết kế của XN thiết kế than Hòn Gai- Công ty Cổ phần Tư vấn đầu tư mỏ và công nghiệp -TKV); + Hệ thống bun ke rót than lên các toa xe đường sắt với sức chứa 70 tấn x 12 khoang = 840 tấn (theo thiết kế của Viện Khoa học Công nghệ mỏ-TKV); Với các trang thiết bị hiện có, năng lực sàng của mỏ có thể thông qua trên 2,0 triệu T/năm than nguyên khai. Hệ thống bunke rót than lên các toa xe đường sắt để vận chuyển đi Cửa Ông có khả năng thông tải trên1,2 triệu T/năm. 1.2.3.4. Công tác cung cấp điện. - Nguồn cung cấp điện áp 35kV cho trạm biến áp 35/6kV được rẽ nhánh từ đường dây trục chính trạm cắt Cọc 4 đến Cẩm Phả (lộ 371 và 374). Học viên: Lê Viết Cương 7 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Trạm biến áp 35/6kV được kết cấu kiểu ngoài trời. Phía 35kV lắp đặt các thiết bị đóng cắt, bảo vệ, đo lường và 02 máy biến áp có công suất 10.000 kVA trong đó một máy làm việc một máy dự phòng (đặt trong trạm biến áp 35/6kV). Trong những năm qua trạm biến áp đã đáp ứng được yêu cầu cấp điện cho các phụ tải của mỏ và một số phụ tải bên ngoài, nguồn cung cấp điện ổn định. - Các đường dây 6kV: Tại mỏ hiện đang vận hành 03 ĐDK-6kV, 03 tuyến đường cáp dẫn điện vỏ bọc PVC 3 x 150, trong đó: + 01 ĐDK 6kV: cấp điện khu văn phòng và các phụ tải sinh hoạt, phụ tải ngoài. + 02 ĐDK 6kV: cấp điện cho TPP-6kV MB+41 phục vụ cấp điện cho các phụ tải 6kV mức -35 và -140. + 02 tuyến cáp dẫn điện vỏ bọc PVC 3x150: cấp điện cho TPP-6kV MB+41 phục vụ cấp điện cho các phụ tải 6kV mức -35 và -140. + 01 tuyến cáp cho dẫn điện vỏ bọc PVC 3x90: cấp điện cho nhà điều hành văn phòng Công ty. - Các trạm biến áp ngoài trời 6/0,4-0,69kV: hiện đang vận hành tại mỏ có công suất biến áp từ 250kVA đến 560kVA, trong đó các trạm biến áp trong lò đã đáp ứng được nhu cầu phòng nổ di động, còn các trạm ngoài mặt bằng hầu hết kết cấu bằng thiết bị lẻ, đặt cố định. - Nguồn điện dự phòng: Gồm 02 máy phát điện 2x2500kVA tại MB+55 được hòa đồng bộ, cung cấp điện dự phòng cho các phụ tải loại I. Hiện trạng cung cấp điện và trang thiết bị điện đã đáp ứng được nhu cầu phục vụ sản xuất than cho các dây chuyền công nghệ trong lò và trên mặt bằng. Song các thiết bị và vật liệu đã quá cũ, trong những năm tới chỉ đáp ứng được việc duy trì sản xuất ở lò bằng và phục vụ cho thi công tầng lò giếng và một số nhà xưởng trên mặt bằng. 1.2.3.5. Công tác cung cấp nước. Hệ thống cấp nước trên mặt bằng đã được xây dựng mới hoàn toàn với nguồn cung cấp nước chính lấy từ hệ thống cấp nước Diễn Vọng vùng Cẩm Phả dẫn về cụm bể chứa 200m3 mức +55 của mỏ. Từ bể nước được dẫn về mặt bằng +41 cấp cho nhà ăn, tắm giặt sấy... trên mặt bằng theo các tuyến ống thép 100 tự chảy theo độ chênh cao địa hình. Nước cấp cho sản xuất, cứu hoả, tưới bụi trong lò trực tiếp lấy từ bể 200m 3 mức +55 xuống theo tuyến ống chính 150 trên mặt bằng dẫn vào qua CL+41 giếng nghiêng chính vận tải. Toàn bộ tuyến ống chính từ CL+41 xuống đến mức -35 và trên các lò xuyên vỉa mức -35 dùng ống HDPE 100. Mức -140 dùng loại ống tạm HDPE 50 phục vụ đào lò (thời gian tới sẽ tiến hành đầu tư hệ thống cấp nước cứu hỏa và phục vụ sản xuất xuống mức -140 quy mô theo thiết kế của dự án). 1.2.3.6. Công tác thoát nước khai trường. 8
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất hiện đang khai thác tầng -35 LV. Giải pháp thoát nước cho mỏ của tầng này đã được xây dựng hoàn chỉnh giai đoạn đạt công suất thiết kế. Hiện tại đáp ứng được công tác thoát nước cho khu vực. Khi mở khai thác tầng -140, tầng trên vẫn duy trì trạm bơm ở mức -35 và bố trí hệ thống trạm bơm ở mức -140mới. Giữ nguyên mạng đường ống thoát nước hiện có và đầu tư mới hệ thống mạng đường ống thoát nước từ trạm bơm mức -140 lên mặt bằng +41 qua giếng phụ. Hiện tại hệ thống bơm thoát nước ở mức -140 đã xây dựng xong, sẵn sàng phục vụ công tác bơm thoát nước. 1.2.3.7. Công tác cung cấp khí nén. Khí nén được lấy từ trạm nén khí cố định trên mặt bằng. Hiện tại MB +52 có 02 máy cũ loại B - 20/8 và 01 máy loại FHOG180A, MB +25 có 01 máy loại FHOG180A. Từ các trạm nén khí trên mặt bằng này khí nén được dẫn qua tuyến ống tại giếng nghiêng phụ +41 và giếng nghiêng mức +25 đến các hộ tiêu thụ. 1.2.3.8. Tổng mặt bằng và các công trình trên mặt. Các công trình trên mặt mỏ được quy hoạch xây dựng liên hoàn tại mặt bằng sân công nghiệp mức +41 từ hệ thống ga đường sắt 900mm, hệ thống chuyển tải bốc rót, các kho chứa than, nhà văn phòng Công trường, nhà Điều hành sản xuất, nhà kho, các phân xưởng và nhà bảo vệ... Các công trình xây dựng trên mặt bằng đang sử dụng đáp ứng yêu cầu sản xuất hiện nay của mỏ. 1.2.4. Công tác tổ chức sản xuất của mỏ Chế độ làm việc hiện nay của Công ty: + Số ngày làm việc 1 năm: 300 ngày. + Số ca làm việc 1 ngày: 3 ca (lao động gián tiếp làm việc ca 1). + Số giờ làm việc 1 ca: 8h. 1.3. TỔNG HỢP ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KỸ THUẬT MỎ KHU LỘ TRÍ CÔNG TY THAN THỐNG NHẤT - TKV. 1.3.1. Vị trí địa lý. Khoáng sàng than Lộ Trí - Cẩm Phả thuộc diện quản lý của Công ty than Thống Nhất - TKV nằm ở phía Bắc thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh. + Phía Bắc giáp khoáng sàng than Khe Chàm, Khe Tam. + Phía Đông giáp mỏ than Đèo Nai. + Phía Nam giáp thành phố Cẩm Phả. + Phía Tây giáp khoáng sàng Khe Sim (Theo đứt gãy F.B). Học viên: Lê Viết Cương 9 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ 2 Với diện tích khoảng 5,5 km , khoáng sàng than Lộ Trí - Cẩm Phả nằm phía Bắc dọc đường quốc lộ 18A, điều kiện giao thông thuận lợi, có đường ô tô nối liền với các thị trấn và thành phố lớn trong cả nước. 1.3.2. Ranh giới toạ độ khoáng sàng. Khoáng sàng than Lộ Trí - Cẩm Phả được chia thành ba phần và giao cho các Công ty than Thống Nhất, Tổng Công ty Đông Bắc và Công ty than Đèo Nai quản lý, phần giao cho Công ty than Thống Nhất nằm trong giới hạn tọa độ: X: 24.600 26.400 Y: 425.400 427.800 1.3.3. Các điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội. 1.3.3.1. Địa hình. Khoáng sàng Lộ Trí là phần Nam của dải chứa than Cẩm Phả. Địa hình vùng mỏ mang nhiều đặc điểm vùng rừng, núi ven biển, độ cao các đỉnh núi trung bình 200 300 m, đỉnh cao nhất +439,6 m. Các dãy núi có phương kéo dài á vĩ tuyến, từ Khe Sim đến Đông Quảng Lợi. Toàn bộ diện tích phía Tây Nam là thung lũng, được tạo thành do người Pháp trước kia và mỏ Thống Nhất hiện nay khai thác lộ thiên. Địa hình trên mặt bị khai thác, đổ thải hầu khắp, thảm thực vật rừng không còn nhiều, sườn núi khá dốc, dễ bị xói lở trong mùa mưa. Vì vậy, các lộ vỉa than chỉ xuất hiện tại các moong tầng, còn lại bị đá thải che lấp. Đặc điểm địa hình trên mặt khu mỏ là các moong, tầng khai thác, nên nước mặt không tồn tại lâu, hướng dòng chảy về phía Nam và Đông Nam Lộ Trí. Nguồn nước mặt tồn tại chủ yếu ở suối Hào Bắc, hồ BaRa nằm ở phía Bắc khu mỏ. 1.3.3.2. Sông suối. Do địa hình của khu Lộ Trí có dạng kéo dài, nên mạng sông suối có dạng song song và bắt nguồn từ đường phân thuỷ của dãy núi Lộ Trí. Dòng chảy theo hướng từ Bắc xuống Nam. Địa hình có dạng sườn dốc, nằm sát bờ biển, nên suối chỉ có nước vào mùa mưa. Phía Đông Bắc có hồ Bara - đây là hồ nhân tạo do Pháp xây dựng để chứa nước phục vụ công nghiệp và dân sinh. 1.3.3.3. Khí hậu. Khí hậu khu mỏ mang những nét đặc trưng của vùng nhiệt đới gió mùa. Mùa mưa thường từ tháng 5 đến tháng 9 (tháng 7 và tháng 8 thường có mưa to và giông bão). Lượng mưa cao nhất trong tháng khoảng 1.089 mm, lượng mưa lớn nhất trong mùa là 2.850 mm (vào năm 1966). Số ngày mưa lớn nhất trong mùa là 103 ngày, lượng mưa lớn nhất trong năm là 3.076mm. 10
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Mùa khô từ tháng 10 năm trước đến tháng 4 năm sau. Số ngày mưa lớn nhất trong mùa khô là 68 ngày (vào năm 1967). Lượng mưa lớn nhất trong mùa khô 892mm (vào năm 1976). Tháng 4 thường là tháng mưa nhiều nhất của mùa khô. Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 290 300C, cao nhất là 370C, lạnh nhất là 50 80C. 1.3.3.4. Giao thông. Khu Lộ Trí có điều kiện giao thông, vận tải thuận lợi cả bằng đường ôtô và bằng đường sắt. + Đường Ô tô có đường quốc lộ18A, 18B nối vùng mỏ với các vùng kinh tế khác. + Hệ thống đường sắt chở than chạy từ máng ga MB+52 đến cảng Cửa Ông. Ở đây còn có hệ thống đường thuỷ nằm gần các cảng lớn như cảng Cửa Ông và một số cảng nhỏ như cảng Km6, Mông Dương..., rất thuận tiện cho việc xuất khẩu than và vận chuyển nội địa. 1.3.3.5. Điều kiện kinh tế xã hội khu mỏ. Khu Lộ Trí - Cẩm Phả nằm gần các khu Công nghiệp lớn của ngành than như: Nhà máy tuyển than Cửa Ông, nhà máy cơ khí Cẩm Phả, Cơ khí Trung Tâm, Nhà máy chế tạo phụ tùng ô tô, máy mỏ. Dân cư khu Lộ Trí - Cẩm Phả tập trung khá đông dọc đường 18A và thành phố Cẩm Phả, phần đông là Công nhân của các mỏ khai thác than. Ngoài ra, còn một phần nhỏ là đồng bào Sán Rìu ở rải rác ven chân, sườn núi, chủ yếu canh tác nông nghiệp, lâm nghiệp là chính. 1.3.4. Đặc điểm địa chất mỏ khu Lộ Trí. Nằm trong dải chứa than Nam Cẩm Phả, khoáng sàng Lộ Trí có cấu trúc là một phần của phức nếp lõm Cẩm Phả. Các vỉa than và nham thạch có phương cắm Bắc và chia cắt với khối Trung tâm bởi đứt gãy A-A. Khu vực này có cấu tạo địa chất đặc biệt, điều kiện trầm tích của các vỉa than thay đổi liên tục trong phạm vi hẹp và được làm phức tạp bởi các nếp uốn và đứt gãy bậc cao. 1.3.4.1. Địa tầng. Địa tầng chứa than khu mỏ Lộ Trí, bao gồm trầm tích hệ Trias thống thượng, bậc Nori-Rêti - Hệ tầng Hòn Gai (T3n-rhg) phủ bất chỉnh hợp trên đá vôi có tuổi Carbon muộn, Pecmi sớm (C3 - P1) (LK72 và LK1051) và trầm tích hệ Đệ tứ phủ lên trên nó. Trầm tích Cacbon - Pecmi phân bố ở phía Nam đứt gãy FMT, bị phủ bởi trầm tích Đệ Tứ. Thành phần thạch học chủ yếu là đá vôi ẩn tinh, màu xám, xám tro có ít sét silic dạng khối, vết vỡ dạng nửa vỏ sò. Phần trên là dăm kết và cuội kết, thành phần của dăm và cuội là đá vôi. Hệ TRIAT thống thượng - Bậc Nori - Reti - Điệp Hòn Gai (T3 n hg ) Học viên: Lê Viết Cương 11 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ 1.3.4.2. Đặc điểm các vỉa than của khu Lộ Trí. Kết quả nghiên cứu địa tầng chứa than và các công trình thăm dò đã xác định khu mỏ Lộ Trí có 5 vỉa than, từ dưới lên các vỉa được ký hiệu là: Vỉa Mỏng (1), Dày (2), TG (3), G (4) và H(5). Trong đó, vỉa Dày (2), vỉa Trung gian (3) và vỉa G (4) là những vỉa có giá trị Công nghiệp. Vỉa Dày(2): Lộ vỉa tồn tại chủ yếu ở phía Nam khu mỏ, có chiều dày biến thiên lớn từ vài mét đến hàng trăm mét, mật độ chứa than tập trung lớn nhất ở nếp lõm Lộ Trí. Càng lên phía Bắc địa tầng chứa than có xu hướng dày lên, nhưng mật độ chứa than giảm đi. Để thuận lợi cho công tác tính trữ lượng và thiết kế khai thác, vỉa Dày (2) được chia thành 6 chùm vỉa, các chùm vỉa được đánh số từ 1 đến 6 theo thứ tự từ trụ đến vách. Các chùm vỉa lại chia ra các phân vỉa và ký hiệu các phân vỉa bằng chữ cái a, b, c.... Trên cùng là phân vỉa 6h dưới cùng là phân vỉa 1a, tổng cộng vỉa Dày (2) chia thành 28 phân vỉa. Vỉa TG (3):Vỉa Trung gian (3) phân bố khoảng giữa vỉa Dày (2) và vỉa G (4). Lộ vỉa phân đoạn ở Tây Nam khu mỏ từ phía Tây T.V đến qua T.VA với tổng chiều dài khoảng 380m, nằm trên, cách vỉa Dày (2) trung bình khoảng 45m. Chiều dày toàn vỉa thay đổi từ 0,23m (LK.TN52) ÷ 12,41m (CGH17), trung bình 2,88m. Chiều dày riêng than thay đổi từ 0,0 ÷ 10,53 m (CGH17), trung bình 2,6 m. Vỉa có cấu tạo phức tạp, thường chứa 0 đến 6 lớp đá kẹp, chiều dày lớp kẹp từ 0,0÷ 1,88m (CGH17). Góc dốc vỉa thay đổi từ 12 0÷ 550, trung bình 350. Vỉa TG có 27 công trình gặp vỉa. Đá vách, trụ là bột kết, ít gặp sét kết. Vỉa G (4):Là vỉa có cấu tạo rất phức tạp, phân bố rộng rãi trên toàn diện tích khu mỏ. Vỉa G(4) khu mỏ Lộ Trí tương ứng là chùm vỉa GI của vỉa G (4) khu Nam Cẩm Phả. Chùm vỉa GI bao gồm 4 tập vỉa: Tập vỉa GI.1, GI.2, GI.3, GI.4, mỗi tập vỉa được phân thành các phân vỉa mang số hiệu a, b, c..., tổng cộng vỉa G (4) khu mỏ Lộ Trí có 3 phân vỉa, từ dưới lên gồm: GI.3a, GI.3b, GI.3c. Đặc điểm các vỉa và các phân vỉa, như sau: Bảng 1.1:Tổng hợp đặc điểm các vỉa than khu mỏ Lộ Trí Chiều dày Đá kẹp Độ dốc vỉa (độ) Tên vỉa vỉa (m) Toàn vỉa Riêng than Ch.dày (m) Số lớp kẹp GI3C 0,52 - 19,56 0 - 14,81 0 - 4,75 0-7 25 - 70 2,98(18) 2,26 0,57 1 37 GI3B 0,38 - 10,4 0 - 7,52 0 - 5,28 0-6 23 - 70 2,6(28) 2,05 0,47 1 37 GI3A 0,34 - 20,92 0 - 17,25 0 - 3,67 0-7 12 - 60 3,16(45) 2,64 0,46 1 33 TG 0,23 - 12,41 0 - 10,53 0 - 1,88 0-6 12 - 55 12
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ 2,88(27) 2,60 0,19 0 35 PV6d 0 - 43,86 0 - 37,37 0 - 9,15 0 - 15 12 - 70 7,63(70) 6,36 1,12 2 32 PV6c 0,41 - 12,54 0 - 11,47 0 - 4,53 0-4 5 - 50 2,94(32) 2,32 0,43 1 29 PV6b 0,31 - 39,53 0 - 32,24 0 - 19,31 0 - 11 5 - 60 11,39(94) 8,69 2,20 3 28 PV6a 0,43 - 10,97 0 - 10,65 0 - 4,39 0-3 5 - 60 2,38(59) 1,94 0,27 0 31 PV5d 0,39 - 5,89 0,39 - 4,59 0 - 1,56 0-1 10 - 50 1,55(30) 1,44 0,10 0 28 PV5c 0,17 - 31,36 0 - 29,45 0 - 8,64 0-9 10 - 60 6,07(87) 4,74 1,32 1 29 PV5b 0,53 - 18,52 0,53 - 14,82 0 - 3,7 0-5 10 - 45 2,84(34) 2,46 0,39 1 28 PV5a 0,3 - 10,53 0,3 - 7,99 0-3 0-3 10 - 60 2,72(55) 2,42 0,30 0 31 PV4d 0,68 - 0,68 0,68 - 0,68 0-0 0-0 32 - 32 0,68(1) 0,68 0,00 0 32 PV4c 0,35 - 31,46 0 - 27,03 0 - 12,69 0-7 5 - 75 6(129) 4,69 1,30 2 30 PV4b 0,38 - 20,79 0 - 15,42 0 - 5,37 0-5 12 - 50 2,4(33) 2,13 0,26 0 32 PV4a 0,23 - 6,53 0,23 - 6,53 0 - 1,41 0-2 15 - 51 1,82(41) 1,66 0,16 0 34 PV3h 0,41 - 4,13 0 - 4,13 0-0 0-0 15 - 50 1,24(17) 1,21 0,00 0 32 PV3d 0,35 - 9,31 0 - 6,1 0 - 3,88 0-7 15 - 50 2,62(25) 1,96 0,60 1 31 PV3c 0,38 - 26,68 0 - 18,54 0 - 9,27 0-8 12 - 50 5,39(79) 4,28 1,09 1 31 Học viên: Lê Viết Cương 13 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ PV3b 0,46 - 11,01 0 - 8,23 0 - 3,9 0-5 20 - 50 2,15(26) 1,78 0,35 1 31 PV3a 0,33 - 8,14 0 - 6,92 0 - 1,22 0-3 15 - 50 1,92(39) 1,74 0,13 0 30 PV2d 0,14 - 6,77 0 - 5,28 0 - 2,52 0-4 12 - 80 2,08(39) 1,72 0,33 1 33 PV2c 0,38 - 3,73 0,38 - 3,32 0 - 0,7 0-1 12 - 52 1,77(11) 1,64 0,12 0 30 PV2b 0,25 - 17,85 0 - 10,57 0 - 9,79 0-5 7 - 50 2,49(63) 1,89 0,57 1 29 PV2a 0,28 - 7,9 0,28 - 5,81 0 - 2,09 0-4 15 - 50 1,79(22) 1,56 0,23 1 32 PV1c 0,32 - 17,03 0 - 13,3 0 - 3,73 0-8 15 - 55 2,61(58) 2,12 0,48 1 31 PV1a 0,31 - 22,08 0 - 17,78 0 - 7,33 0 - 15 5 - 55 3,91(84) 2,93 0,97 2 30 1.3.4.3. Đặc điểm địa chất công trình. Trầm tích chứa than bao gồm các loại đá cuội sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết đá sét và các vỉa than. Các lớp đá hạt thô có chiều dày lớn được phân bố ở phần phía Bắc khoáng sàng. - Cuội, Sạn kết: Các lớp cuội, sạn kết chiếm tỷ lệ tương đối lớn tại khu mỏ, chiều dày lớp từ vài mét đến vài chục mét, các lớp cuội sạn kết nằm xen kẽ trong cột địa tầng hạt thô có chiều dày lớn phía vách của chùm vỉa Dày(2). Thành phần nham thạch chủ yếu gồm các mảnh vụn thạch anh có độ mài mòn trung bình. Cấu tạo dạng khối, rắn chắc nứt nẻ nhiều kích thước hạt từ 2,5 10mm, xi măng gắn kết là bột kết, silic và Xerixit. - Cát kết: Là loại nham thạch chiếm tỷ lệ lớn nhất trong khu mỏ, chiều dàythay đổi từ vài mét đến vài chục mét, đôi chỗ dày40 50m. Thành phần bao gồm các loại từ hạt mịn đến hạt thô, thành phần chính là thạch anh (70 80%), xi măng gắn kết là Xerixit đôi khi là Hydroxit sắt kiểu lấp đầy. - Bột kết:Cũng là loại đá chiếm tỷ lệ đáng kể trong khu mỏ, chiều dày các lớp biến động từ 0,3 50m, thuộc loại đá hạt mịn. Nhiều chỗ, bột kết cũng là vách trụ trực tiếp của các vỉa than. Đá bột kết có mức độ nứt nẻ kém phát triển nên thuộc loại chứa nước kém. - Sét kết: Là loại đá được phân bố ít hơn so với các loại đá nửa cứng có mặt trong mỏ và được phân bố chủ yếu ở vách trụ các vỉa than, lớp sét kết có chiều dầy từ 5 10cm, có 14
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ chỗ lớn hơn 20m. Sét kết có mầu xám đen, phân lớp mỏng, chứa nhiều hoá thạch thực vật. Nhìn dưới kính hiển vi, các hạt thạch anh mịn chiếm 10%, xi măng gắn kết chủ yếu là khoáng vật sét chiếm 90%, bởi thế khi được tiếp xúc với nước thông qua các khe nứt đã trở nên mềm dẻo. Bảng 1.2:Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đá Tên C.độ C.độ Dung trọng Tỷ trọng Góc nội Lực đá K.nén K.kéo (G/cm3) (G/cm3) ma sát dính (KG/cm2) (KG/cm2) ( 0) kết(Ck) 2825 - 84 278 - 49 2.95 - 1.34 2.84 - 1.45 340- 250 0.44-0.09 Sạn kết 1193(147) 153(32) 2.58(125) 2.65(126) 290(2) 0.25(7) 2629 - 113 434-38.88 2.95 - 1.34 2.84 - 1.45 370-200 7.13-0.70 Cát kết 1033(344) 138(112) 2.58(125) 2.65(126) 270 2.39(69) 2301 - 30 375 - 29 3.46 - 1.34 6.66 - 1.40 38015’-160 0.9- 0.15 Bột kết 554(345) 84(97) 2.57(267) 2.68(267) 240 1.12(56) 520 - 148 63 - 63 2.67 – 2.47 2.77 - 257 36030’-140 Sét kết 322(12) 63(1) 2.59(11) 2.68(11) 280 * Cấu tạo và tính chất đá vách, trụ các vỉa than. Đá vách, trụ các vỉa than thường là các lớp bột kết, sét kết, cát kết, đôi chỗ là các lớp sạn kết. Các lớp đá này không ổn định, chỗ dày, mỏng khác nhau, đôi chỗ tạo thành các thấu kính. Vách, trụ các vỉa than thường chia làm 3 lớp: - Lớp vách - trụ giả: là lớp sét than có chiều dày không lớn từ 0,2 0,7 m ít gặp những lớp có chiều dày lớn hơn 1,0 m. Lớp này thường bị phá huỷ trong quá trình khai thác than. - Lớp vách - trụ trực tiếp: là loại đá sét kết hoặc bột kết nằm trên (vách), dưới (trụ) lớp sét than. Có chiều dày từ 0,5 5m, cá biệt có chỗ dày hơn 5m. Vách trực tiếp bị phá huỷ trong quá trình khai thác. - Lớp vách - trụ cơ bản: Là loại đá bột hoặc cát kết cấu tạo khối rắn chắc bền vững khó sập đổ. 1.3.4.4. Đặc điểm địa chất thuỷ văn (ĐCTV). a) Đặc điểm nước mặt. Học viên: Lê Viết Cương 15 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Khu mỏ nằm trên một phần sườn phía Nam của dãy núi kéo dài theo hướng vĩ tuyến từ Đèo Nai đến Khe Sim. Độ dốc của mặt địa hình lớn, nên nước mưa được tháo đi nhanh chóng. Trong khu vực các suối đều là suối cạn, chỉ có nước trong những ngày mưa to đồng thời trong khu mỏ, nước mặt chỉ tồn tại dưới dạng các hồ nước và các moong khai thác. Nguồn nước ở khu Đông Lộ Trí chủ yếu do 2 nguồn cung cấp chính đó là: nước mưa và nước hồ, các suối nhỏ và hệ thống dòng tạm thời chỉ có vào mùa mưa. b) Đặc điểm khí tượng thủy văn. Khu vực nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, nước dưới đất chịu ảnh hưởng lớn do lượng mưa. Lượng nước mưa hàng năm chi phối khá lớn đến sự phân bố nước mặt và động thái nước dưới đất. Nước mưa một phần nhỏ theo các dòng chảy đổ ra biển còn lại do địa hình bị phân cắt mạnh do kiến tạo và do các tầng khai thác nên nước mưa thẩm thấu qua đất đá xuống dưới. Vào mùa khô lượng nước mặt giảm nên lượng nước dưới đất cũng giảm theo. c) Hồ chứa nước. Hồ Bara: là hồ nhân tạo nằm phía Đông Bắc cách khu khai thác IV-A của mỏ Thống Nhất khoảng 500m. Khối lượng nước chứa trong hồ cao nhất khoảng 508.399m 3, thấp nhất 146.584m3. Từ tháng 1/1997 đến nay mực nước trong hồ giảm xuống còn ở mức +328m (tháng 3/1997), +330,25 (tháng 8/1997). Nguồn cung cấp nước chủ yếu cho hồ Bara là nước mưa vì thế vào mùa mưa nếu không có đập tràn hạ thấp bớt mực nước thì mực nước trong hồ sẽ cao hơn. Về mặt cấu trúc địa chất, khu vực hồ Bara là một cánh của nếp lõm có góc dốc cắm về hướng Bắc và Đông Bắc liên tục đến đứt gãy A-A nên áp lực cột nước trong hồ đổ dồn về phía Bắc, nước trong hồ ít ảnh hưởng tới các khu vực khai thác. d) Nguồn nước biển. Do khu Lộ Trí có địa thế gần biển nên vào thời điểm triều cường nước biển chỉ cách khu vực lò +13 khoảng 1.500 1.800m. Từ trước đến nay, chưa có công trình nghiên cứu bơm nước thí nghiệm, nên khi hạ thấp mực khai thác, khả năng nước biển thẩm thấu vào các công trình khai đào hay không vẫn chưa thể có kết luận chính xác. Theo nhận định của các nhà địa chất thuỷ văn đã nghiên cứu khu vực này trong các báo cáo địa chất trước đây thì nước biển có thể ngấm vào các hệ thống lò khai thác (do chênh lệch lớn về mực nước sẽ tạo ra sự chênh lệch về Gradien thuỷ lực). Với vấn đề trên, trong quá trình khai thác xuống sâu cần có các công trình nghiên cứu thêm để có kết luận chính xác. Qua quá trình khai thác, nhất là đối với các moong khai thác lộ thiên đã làm thay đổi địa hình địa mạo nguyên thuỷ của bề mặt tạo thành các hố trũng lớn và hồ nước trên mặt. Các lớp đất đá dưới lòng moong bị nứt nẻ mạnh do nổ mìn tạo điều kiện cho sự thẩm thấu của nước xuống sâu. Đối với các moong khai thác của mỏ Đèo Nai, nguồn nước không được lưu động, đất đá thải sẽ là tầng chứa nước, sau đó thẩm thấu xuống tầng dưới liên tục 16
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ không chỉ vào mùa mưa. Với các công trường khai thác hầm lò, do ảnh hưởng của trọng lực và các tác nhân gây sụt lún và quá trình bắn mìn điều khiển vách sập xuống ở các lò chợ tạo điều kiện thuận lợi cho nước thấm qua các lớp cách nước đã bị huỷ hoại vào các công trình khai thác. 1.3.4.5 Đặc điểm nước dưới đất. Trong báo cáo tổng kết Đèo Nai - Lộ Trí năm 2012 và các báo cáo trước đã phân chia cũng như tính toán thông số của các phức hệ, hệ tầng chứa nước. Trong phần này chỉ xem xét những phức hệ có trong khu I, khu II, cụ thể như sau: a)Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Đệ Tứ (Q). Trầm tích Đệ tứ chủ yếu phân bố hầu khắp khu mỏ, chiều dày trầm tích biến đổi lớn. Trên các sườn núi chiều dày từ 1,5 2,5m, ở các thung lũng, ven suối chiều dày từ 1,05m. Do chiều dày và mức độ chứa nước ở phần núi cao và đồng bằng khác nhau nên nước ở hai phần này cũng khác nhau. Phần núi cao do địa hình cao và dốc, đất đá chủ yếu là cuội, sỏi, sét và trên cùng là cát nhưng hàm lượng không cao nên nước ít hoặc không tồn tại và nếu có cũng chỉ vào mùa mưa. Phần phía Nam và ven suối đất đá chứa nước là cát hạt nhỏ, hạt trung, sạn, sỏi và lớp cuội nằm dưới cùng trực tiếp lên đá gốc, mức độ xuất hiện điểm lộ không nhiều. Nhìn chung, phức hệ chứa nước trong trầm tích Đệ Tứ của khu mỏ thuộc loại nghèo nước, các lớp chứa nước chỉ phân bố tập trung ở phần phía Nam khu mỏ. Nước mưa, nước mặt là nguồn cung cấp trực tiếp cho phức hệ chứa nước trầm tích Đệ Tứ. Đối với việc khai thác lộ thiên, phức hệ chứa nước này sẽ ảnh hưởng đến việc tháo khô moong, ngoài ra với khai thác hầm lò nước mặt có khả năng thẩm thấu nên cũng ảnh hưởng rất lớn đến lưu lượng nước chảy vào mỏ. b) Tầng chứa nước khe nứt trong trầm tích trên than (T3n-rhg)3 Địa tầng gồm các đá chứa nước và cách nước nằm xen kẽ nhau không theo quy luật. Nguồn cung cấp nước cho địa tầng này chủ yếu là nước mưa, được thấm qua các khe nứt và thấm xuống sâu. Do điều kiện trầm tích có sự thay đổi (càng về phía Đông các lớp trầm tích càng dày so với phần phía Tây) không ổn định, các lớp cách nước và chứa nước dạng thấu kính không duy trì liên tục nên nước trong địa tầng này được thông với nhau tạo thành nước có đối lưu tự do (nước không áp), động thái nước biến đổi theo mùa. Độ chứa nước của địa tầng này không lớn. Kết quả quan trắc bơm nước thí nghiệm LK410 và hai đợt bơm và đổ nước thí nghiệm tại các LK411, LK1059 cho thấy địa tầng này có độ tàng trữ của nước kém. Công ty than Thống Nhất đã tính được hệ số thấm K = 0,3 0,5m/ngày đêm. Như vậy, nước thấm qua vùng đã khai thác là rất lớn. Học viên: Lê Viết Cương 17 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ c) Tầng chứa nước khe nứt trong trầm tích chứa than (T3n-rhg)2. Trong phạm vi khu mỏ thấy rằng tầng này không lộ ra trên mặt. Đất đá chứa nước chiếm tỉ lệ 43%. Các tài liệu về địa chất thủy văn trước đây đều khẳng định khả năng chứa nước của tầng này là phong phú. Nước dưới đất ở tầng này là nước có áp. Do trong khu vực xem xét hầu như không có công trình bơm nước thí nghiệm nào nên luận văn sử dụng hệ số thấm theo kết quả khảo sát đánh giá mức độ tàng trữ nước và khả năng gây bục nước phục vụ khai thác hầm lò dưới mức -35 khu Lộ Trí (do Công ty Địa chất mỏ - Vinacomin lập, TKV phê duyệt năm 2014) là hệ số K = 0,278 m/ngày. Bảng 1.3: Bảng tổng hợp thành phần hóa học của nước ngầm Chỉ tiêu Đơn vị Hàm lượng phân tích tính Trung bình Lớn nhất Nhỏ nhất Độ tổng g/l 0,34 0,876 0,095 khoáng hóa Độ pH 4,3 6,6 2,5 Độ Chung (độ đức) 6,37 18,84 0,88 Cứng Tạm thời (độ đức) 0,80 5,1 0 Cố định (độ đức) 5,95 18,56 0 Tự do mg/l 69,69 209,73 1,06 CO2 Ăn mòn mg/l 57,86 141 5,0 Liên hệ mg/l 13,52 69,52 0 CL- mg/l 10,44 19,85 0,92 Anion SO4-- mg/l 176,49 493,8 1,23 HCO3- mg/l 35,26 192,82 0 Ca++ mg/l 14,99 38,65 2,95 Mg++ mg/l 19,09 60,05 2,74 Cation Fe++ mg/l 4,31 40,2 0,55 (Na+K)+ mg/l 33,82 130,53 0,069 Đặc Lượng hấp tính thụ xà g/m3 3636,77 8832 986,4 kỹ phòng thuật Hệ số bào 1,87 5,743 -1,694 mòn 18
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Hệ số sủi 93,48 358,91 0,908 bọt Tổng lượng g/m3 87,58 219,72 21,868 váng Lượng váng g/m3 214,47 590,9 0 cứng Hệ số tạo 2,31 3,543 0 Nước ngầm theo giá trị trung bình: pH = 4,3 thuộc nước axít, độ tổng khoáng hóa M = 0,34g/l nước nhạt. Độ cứng Đức 6,37 nước mềm, Nước nửa sủi bọt, rất ít cặn, cặn cứng, ăn mòn, khả năng hấp thụ xà phòng từ 986,4 8.832g/m3. Loại hình hóa học: Sun phát Magie Natri Kali. Kết quả thống kê theo dõi lưu lượng nước của các tầng khai thác của khu Lộ Trí trong những năm gần đây, từ năm 2013 đến 2015 (xem bảng 1.4). Qua bảng 1.4 cho thấy: tính riêng trong năm 2015, lưu lượng nước thoát ra tính ở mức -140 về mùa khô khoảng 755 m3/h, còn về mùa mưa khoảng 878m3/h, lưu lượng lớn nhất khoảng 927 m3/h. Như vậy, lượng nước thoát ra tập trung ở mức -140 là rất lớn. Tuy nhiên, với trạm bơm hiện tại hoàn toàn đáp ứng với công tác bơm thoát nước tháo khô cho khu vực. * Đánh giá kết quả nghiên cứu ĐCTV - ĐCCT. Qua kết quả nghiên cứu địa chất thủy văn, luận văn đã tổng hợp được những thông số cụ thể, như sau: - Hệ số thấm trung bình: K = 0,278 m/ngày đêm. - Nước ngầm tầng chứa than có độ pH từ 2,5 6,6, trung bình 4,3. Nước có độ pH thấp, dễ gây ăn mòn bê tong, các vì chống sắt và các thiết bị.Khả năng ngấm nước gây trương nở, hoá mềm khá mạnh đối với các đất đá có thành phần đất đá có chứa sét. Hiện tại Công ty than Thống Nhất đang đào lò XDCB mức -35 đến -140, lưu lượng nước chảy ra lớn nhất lên tới Q = 927m3/h gây khó khăn cho quá trình đào lò và khai thác. 1.3.5. Phân loại mỏ theo cấp khí. Trong diện tích khu mỏ đến mức sâu -38,6 m đã xác nhận có đới khí phong hoá. Bề mặt đới khí Mêtan xuất hiện ở mức -38,6m . Căn cứ kết quả xác định độ chứa khí Mêtan (CH 4) của các vỉa than, sự biến đổi độ chứa khí Mêtan theo độ sâu, kết quả xếp loại mỏ theo khí Mêtan hàng năm của Bộ Công Thương, dự kiến xếp loại nhóm mỏ theo cấp khí khu mỏ Lộ Trí theo mức sâu khai thác như sau: Học viên: Lê Viết Cương 19 Chuyên ngành: Khai thác mỏ
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Luận văn Thạc sĩ Phần khai thác lò bằng từ lộ vỉa đến +11m xếp vào nhóm mỏ loại I theo cấp khí. Phần khai thác lò giếng từ +11 -300m dự kiến xếp nhóm mỏ loại II theo cấp khí. Khu mỏ Lộ Trí có cấu trúc địa chất phức tạp, các vỉa than bị uốn lượn tạo ra các hệ thống nếp uốn và chủ yếu khai thác hầm lò, nên trong quá trình khai thác phải hết sức lưu ý độ giàu khí ở các đỉnh nếp lồi. Quá trình khai thác phải thường xuyên đo khí, thông gió, đề phòng sự cố cháy, nổ khí và nhiễm độc do tích tụ khí cục bộ gây ra. Phần các phân vỉa của Lộ Trí dự kiến xếp nhóm mỏ loại II theo khí mỏ. 1.4. NHẬN XÉT Những nội dung đã đề cập ở trên giới thiệu chung về đặc điểm, điều kiện địa chất kỹ thuật, hiện trạng khai thác than hầm lò tại Công ty than Thống Nhất - TKV. Tại đây, luận văn đã tổng quát về công tác khai thông, chuẩn bị khai trường, hệ thống khai thác đang áp dụng, hiện trạng các công tác phụ trợ, đặc điểm về địa chất thủy văn, địa chất công trình..từ đó có được cơ sở để đánh giá xác định tính chất của các vỉa than dưới mức sâu -35 như: độ chứa khí, độ xuất khí.. Từ nội dung đã đề cập tại Chương 1, tác giả làm cơ sở để tiến hành nghiên cứu, xác định các phương pháp lấy mẫu khí, phương pháp phân tích xác định độ chưa khí, độ thoát khí của các vỉa than vào các khu khai thác của mỏ trong Chương 2 của Luận văn. CHƯƠNG 2 20