Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu chế độ thoát khí mê tan khi khai thác xuống sâu trong mỏ than hầm lò ở vùng Quảng Ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN VĂN THỊNH

NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THOÁT KHÍ METAN KHI

KHAI THẤC XUỐNG SÂU TRONG MỎ THAN HẦM LÒ

VÙNG QUẢNG NINH

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2019

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

NGUYỄN VĂN THỊNH

NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THOÁT KHÍ METAN KHI

KHAI THẤC XUỐNG SÂU TRONG MỎ THAN HẦM LÒ

VÙNG QUẢNG NINH

Ngành: Khai thác mỏ Mã số: 9 52 06 03

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

1. PGS.TS. ĐẶNG VŨ CH Í

2. TS. LÊ VĂN THAO

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2019

3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi, các kết

quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng

được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án

Nguyễn Văn Thịnh

1

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi, các kết

quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng

được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án

Nguyễn Văn Thịnh

11

MỤC LỤC

iv v vii 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 5

5 13

30

34 36

36 39 43

57

63 64

64

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ, đồ thi Mở đầu 1. Tính cấp thiết của đề tài 2. Mục tiêu của đề tài 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 4. Nội dung nghiên cứu 5. Phương pháp nghiên cứu 6. Ý nghĩa kha học và giá trị thực tiễn của đề tài 7. Những luận điểm mới của luận án 8. Luận điểm khoa học 9. Cấu trúc của luận án Chương 1. Tổng quan về phương pháp nghiên cứu độ thoát khí mê tan trong các mỏ than hầm lò trên thế giới và Việt Nam 1.1. Đặc điểm chung về khí mê tan 1.2. Tổng quan về phương pháp nghiên cứu độ thoát khí mê tan ở các mỏ than hầm lò trên thế giới 1.3. Tổng quan về phương pháp nghiên cứu độ thoát khí mê tan ở các mỏ than hầm lò ở Việt Nam 1.4. Nhận xét chương 1 Chương 2. Đặc điểm độ chứa khí mê tan của các vỉa than tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh 2.1. Đặc điểm chung về độ chứa khí mê tan trong các vỉa than 2.2. Đặc điểm địa chất vùng than Quảng Ninh 2.3. Kết quả xác định độ chứa khí mê tan trong vỉa than của các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh 2.4.Nghiên cứu quy luật phân bố độ chứa khí mê tan trong vỉa than của các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh V. Nhận xét chương 2 Chương 3. Nghiên cứu chế độ thoát khí mê tan khi khai thác xuống sâu tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh 3.1. Nghiên cứu độ thoát khí mê tan tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh 3.2. Dự báo độ thoát khí mê tan ở các mỏ than hầm lò vùng Quảng 85

iii

93 94

94 98 117 119 121 123 Ninh khi khai thác xuống sâu 3.3. Nhận xét chương 3 Chương 4. Đề thoát các giải pháp phòng ngừa cháy nổ khí mê tan cho các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh 4.1. Các biện pháp phòng ngừa mối nguy hiểm từ khí mê tan 4.2. Các biện pháp chủ động loại trừ mối nguy hiểm của khí mê tan 4.3. Nhận xét chương 4 Kết luận và kiến nghị Danh mục công trình công bố của tác giả Tài liệu tham khảo

iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Đông Bắc ĐB

Đông Nam ĐN

TB Tây Bắc

Tìm kiếm thăm dò TKTD

Thăm dò bổ sung TDBS

Thăm dò tỉ mỉ TDTM

TOE

Tonne of Oil Equivelent: Hệ số quy đổi năng lượng sang năng lượng dầu FO (1 tấn dầu FO= 1TOE, 1 tấn than cốc = 0,75 TOE, 1 tấn than cám 1,2 = 0,7 TOE, 1 tấn than cám 3,4 = 0,6 TOE, 1 tấn than cám 5,6 = 0,5 tô = 1,05 TOE, 1 kW điện= TOE, 1 xăng ô 0 ,0 0 0 1 5 4 3 T o E.

CH Séc Cộng hòa Séc

CHLB Đức Cộng hòa Liên bang Đức

Lò chợ LC

Lò chuẩn bị Lò CB

Lò chợ CGH Cò chợ Cơ giới hóa

Công nghệ khai thác CNKT

HTKT Hệ thống khai thác

DV Lò dọc vỉa

XV Lò xuyên vỉa

QCVN01:2011/BCT

Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về an toàn trong khai thác than hầm do Bộ trưởng Bộ công thương ban hành kèm theo Thông tư số 03/2011/TT-BCT ngày 15 tháng 02 năm 2011

v

•

r r i / V

1 • Á

*?

1

r

DANH MUC CÁC BẢNG BIỂU

Tên các bảng biêu

11 13 16 16 30 44

59

Bảng 1.1. Nhiệt độ cháy nổ và hàm lượng khí mêtan trong không khí Bảng 1.2. Thời gian gây nổ của khí mê tan trong mối tương quan với hàm lượng khí và nhiệt độ nguồn lửa Bảng 1.3. Các vụ cháy nổ khí mêtan điển hình trên thế giới và hậu quả Bảng 1.4. Các vụ cháy nổ khí mêtan điển hình ở Việt Nam và hậu quả Bảng 1.5. Sản lượng khai thác của một số nước trên thế giới Bảng 1.6. D ự báo sản lượng khai thác than trên thế giới Bảng 1.7. Trữ lượng than vùng Quảng Ninh Bảng 2.1. Kết quả phân tích độ chứa khí metan trong các vỉa than của các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh Bảng 2.2. Kết quả dự báo độ chứa khí mê tan trong các vỉa than ở một số mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh Bảng 3.1.Độ chứa khí mêtan lò chợ 6ĐMR +30/+67 Bảng 3.2. Kết quả tính toán độ thoát khí khu vực lò chợ 6ĐMR +30/+67 Bảng 3.3.Độ chứa khí mêtan lò chợ 6ĐMR -25/+30 Bảng 3.4. Kết quả tính toán độ thoát khí khu vực lò 6ĐMR -25/+30 Bảng 3.5. Độ chứa khí mêtan lò chợ 6ĐMR -80/-25 Bảng 3.6. Kết quả tính toán độ thoát khí khu vực lò chợ 6ĐMR -80/-25 Bảng 3.7. Độ chứa khí mêtan lò chợ 6ĐMR -150/-80 Bảng 3.8. Kết quả tính toán độ thoát khí khu vực lò chợ 6ĐMR -150/-80 Bảng 3.9. Độ chứa khí mêtan lò chợ +40/+24 khu III vỉa 10

Bảng 3.10. Kết quả tính toán độ thoát khí lò chợ + 40/+24 khu III vỉa 10 Bảng 3.11.Độ chứa khí mêtan lò chợ +20/-18 khu III vỉa 10 Bảng 3.12. Kết quả tính toán độ thoát khí lò chợ +20/-18 khu III vỉa 10 Bảng 3.13.Độ chứa khí mêtan lò chợ -20/-46 khu III vỉa 10 Bảng 3.14. Kết quả tính toán độ thoát khí lò chợ -20/-46 khu III vỉa 10 Bảng 3.15.Độ chứa khí mêtan lò chợ -46/-65 khu III vỉa 10 Bảng 3.16. Kết quả tính toán độ thoát khí lò chợ -46/-65 khu III vỉa 10 Bảng 3.17.Độ chứa khí mêtan lò chợ-70/-100 khu III vỉa 10 Bảng 3.18. Kết quả tính toán độ thoát khí lò chợ -70/-100 khu III vỉa 10 Bảng 3.19.Độ chứa khí mêtan lò chợ 13.2-2 (-25/-55) Bảng 3.20. Kết quả tính toán độ thoát khí lò chợ 13.2-2 (-25/-55) Bảng 3.21.Độ chứa khí mêtan lò chợ 13.2-5 (-55/-100) Bảng 3.22. Kết quả tính toán độ thoát khí lò chợ 13.2-5 (-55/-100) Bảng 3.23.Độ chứa khí mêtan lò chợ 13.2-4 (-100/-125)

65 65 65 66 66 66 67 67 67 68 68 68 69 69 69 69 70 70 71 71 71 71 72

Trang 8 9

vi

72 72 73 73 73 74

75

77

Bảng 3.24. Kết quả tính toán độ thoát khí lò chợ 13.2-4 (-100/-125) Bảng 3.25.Độ chứa khí mêtan lò chợ 13.2-6 (-125/-168) Bảng 3.26. Kết quả tính toán độ thoát khí lò chợ 13.2-6 (-125/-168) Bảng 3.27.Độ chứa khí mêtan lò chợ 13.2-6.1 (-170/-198) Bảng 3.28. Kết quả tính toán độ thoát khí lò chợ 13.2-4 (-170/-198) Bảng 3.29. Tổng hợp chế độ khí mêtan của các lò chợ lựa chọn khảo sát tại mỏ than Mạo Khê Bảng 3.30. Tổng hợp chế độ khí mêtan của các lò chợ lựa chọn khảo sát tại mỏ than Hà Lầm Bảng 3.31. Tổng hợp chế độ khí mêtan của các lò chợ lựa chọn khảo sát tại mỏ than Khe Chàm 1 Bảng 3.32. M ức khai thác một số mỏ than hầm lò qua các năm 2007-2015

83

83 83 84

89 90 90

90

91

92

Bảng 3.33. Thể tích khí mê tan thoát ra môi trường của mỏ than Mạo Khê Bảng 3.34. Thể tích khí mê tan thoát ra môi trường của mỏ than Hà Lầm Bảng 3.35. Thể tích khí mê tan thoát ra môi trường của mỏ than Khe Chàm 1 Bảng 3.36. Các thông số địa chất kỹ thuật môt số lò chợ mỏ than M ạo Khê Bảng 3.37. Các thông số địa chất kỹ thuật một số lò chợ mỏ than Hà Lầm Bảng 3.38. Các thông số địa chất kỹ thuật một số lò chợ mỏ than Khe Chàm 1 Bảng 3.39. Kết quả tính toán dự báo và kết quả đo đạc thực tế đô thoát khí mêtan mỏ than Mạo Khê Bảng 3.40. Kết quả tính toán dự báo và kết quả đo đạc thực tế đô thoát khí mêtan mỏ than Hà Lầm Bảng 3.41. Kết quả tính toán dự báo và kết quả đo đạc thực tế đô thoát khí mêtan mỏ than Khe Chàm 1 Bảng 4.1. Các thông số lỗ khoan tại một khám khoan Bảng 4.2. Đặc tính kỹ thuật của máy bơm rửa loại WT-30-2PB Bảng 4.3. So sánh ưu nhược điểm của 2 phương án

110 113 116

vil

D A N H M U C C Á C H ÌN H V Ẽ , Đ Ồ T H I

m A

1 • Á

1

r

Tên các bảng biêu Hình 1.1. Hỗn hợp nổ của mê tan với không khí Hình 1.2. Giới hạn nổ phụ thuộc vào áp suất ban đầu

T rang 7 8

17

18 18

Hình 1.3. Quan hệ giữa độ thoát khí mêtan tuyệt đối với sản lượng lò chợ (Vùngthan Silesia Balan) Hình 1.4. Quan hệ giữa độ thoát khí Mê tan tuyệt đối với sản lượng lò chợ Hình 1.5.. Đồ thị biến thiên hàm lượng M ê tan trong luồng gió thải của lò chợ vỉa XXXII mỏ than Brzeszcze trong 1 tuần

19

Hình 1.6. Đồ thị biến thiên hàm lượng M ê tan theo biểu đồ chu kỳ sản thoát lò chợ vỉa XXXII mỏ than Brzeszcze

20

H ình 1 .7 . S ự p h â n b ổ k h í mê tan trong hệ thống khai thác lò chợ

dài theo p h ư ơ n g với hệ thổng thông gió nghịch

21

21

Hình 1.8. Sự phân bổ khí mê tan trong hệ thống khai thác lò chợ dài theo phương với thông gió từ dưới lên trên Hình 1.9. Sự phân bố khí mê tan trong hệ thống khai thác lò chợ dài theo phương với thông gió từ trên xuống Hình 1.10. Sự phân bố khí mê tan trong hệ thống khai thác khấu đuổi Hình 1.11. Cường độ thoát khí từ mặt lộ gương theo thời gian

22 22

23 23

Hình 1.12. Sự thoát khí từ than đã khai thác Hình 1.13. Sự thoát khí từ than đã khấu của vỉa than Bonđurevski thuộc mỏ Kirov vùng Kuzbas Hình 1.14. Sự phân bố hàm lượng khí mêtan trong tiết diện đường lò

24

Hình 1.15. Sự tăng hàm lượng khí mêtan trong luồng gió thải ở lò chợ Hình 1.16. Phân bố hàm lượng mêtan trong không gian đã khai thác của lò chợ Hình 1.17. Sự phát triển hàm lượng khí Mêtan trong lò chợ vỉa B, Mỏ Lupeni Hình 2.1. Phân bố độ chứa khí mêtan ở Tây Bắc và miền Trung bể than Silesia Hình 2.2. Phân bố độ chứa khí mê tan ở phía Nam của bể than Silesia

25 26 26 36 37

Hình 2.3. Các miền khí phân theo chiều sâu Hình 2.4. Bản đồ vị trí địa lý bể than Quảng Ninh

38 39 57

H ình 2.5. B iến thiên độ chứa k h í mê tan trong vỉa than của m ỏ than

M ạo K hê

58

H ình 2.6. Biến thiên độ chứa k h í mê tan trong vỉa than của m ỏ than

H à Lầm

58

H ình 2.7. B iến thiên độ chứa k h í mê tan trong vỉa than m ỏ than K he

Chàm

viii

75

75

76

77

78

78

79

80

80

81

81

82

85

92

95

Hình 4.2. Hình ảnh thiết bị đo, cảnh báo khí mê tan cầm tay Hình 4.3. Thiết bị MMI-01 Hình 4.4. Sơ đồ khối về hệ thống quan trắc

96 97 98

Hình 3.1. Mối quan hệ giữa độ chứa khí và độ thoát khí mê tan tuyệt đối mỏ than Mạo Khê Hình 3.2. Mối quan hệ giữa độ chứa khí và độ thoát khí mê tan tương đối mỏ than Mạo Khê Hình 3.3. Mối quan hệ giữa độ chứa khí và độ thoát khí mê tan tuyệt đối mỏ than Hà Lầm Hình 3.4. Mối quan hệ giữa độ chứa khí và độ thoát khí mê tan tương đối mỏ than Hà Lầm Hình 3.5. Mối quan hệ giữa độ chứa khí và độ thoát khí mê tan tuyệt đối mỏ than Khe Chàm 1 Hình 3.6. Mối quan hệ giữa độ chứa khí và độ thoát khí mê tan tương đối mỏ than Khe Chàm 1 Hình 3.7 Mối quan hệ giữa sản lượng và độ thoát khí mê tan tuyệt đối mỏ than Mạo Khê Hình 3.8 Mối quan hệ giữa sản lượng và độ thoát khí mê tan tuyệt đối mỏ Hà Lầm Hình 3.9 Mối quan hệ giữa sản lượng và độ thoát khí mê tan tuyệt đối mỏ Khe Chàm 1 Hình 3.10 Mối quan hệ giữa sản lượng và độ thoát khí mê tan tương đối mỏ than Mạo Khê Hình 3.11 Mối quan hệ giữa sản lượng và độ thoát khí mê tan tương đối mỏ Hà Lầm Hình 3.12 Mối quan hệ giữa sản lượng và độ thoát khí mê tan tương đối mỏ Khe Chàm 1 Hình 3.13. Thể tích khí metan thoát ra tư các mỏ than hầm lò Hình 3.14. M ỗi tương quan giữa kết quả dự báo và kết quả đo đạc thực tế về độ thoát khí mê tan Hình 4.1. Sơ đổ bố trí lỗ khoan thăm dò

ix

100

Hình 4.5. Phương pháp khoan tháo khí mêtan trong khi khai thác sử dụng các lỗ khoan từ lò thông gió

101

H ình 4.6. S ơ đồ vị trí lò c h ợ I - 11-5 m ỏ than K he Chàm 1

Hình 4.7. Sơ đồ bố trí thiết bị tháo khí tại khám khoan Hình 4.8.Hệ thống máy khoan WD-02EA, WD-02H Hình 4.9. Hệ thống máy khoan WDP-1C, WDP-2A Hình 4.10. Hệ thống máy khoan WDH-1 Hình 4.11. Sơ đồ đưa khí mêtan lên mặt đất và xả ra bầu khí quyến

111 112 113 113 115

Hình 4.12. Sơ đồ xả khí mêtan ra đường lò thông gió của trạm quạt

115

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài Theo Quyết định số 403/QĐ-TTg ngày 14 tháng 3 năm 2016 của Thủ

tướng Chính phủ về việc Phê duyệt điều chỉnh quy hoạch phát triển ngành than

Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030, tại điều 1, mục II.2.b

có nêu “Sản lượng than thương phẩm sản xuất toàn ngành trong các giai đoạn

của quy hoạch: Khoảng 41 - 44 triệu tấn vào năm 2016; 47 - 50 triệu tấn vào

năm 2020; 51 - 54 triệu tấn vào năm 2025 và 55 - 57 triệu tấn vào năm 2030”.

Để đạt được yêu cầu về sản lượng các mỏ than hầm lò ngày càng phải

xuống sâu, mở rộng quy mô cũng như áp dụng cơ giới hóa trong khai thác và

đào lò. Sản lượng than khai thác tăng kéo theo lượng khí mê tan thoát ra các

lò chợ và lò chuẩn bị ngày càng nhiều. Khí mê tan là loại khí có thể gây ra

hiện tượng cháy nổ hết sức nguy hiểm.

Trong lịch sử khai thác than hầm lò trên Thế giới và ở Việt Nam đã xảy ra

nhiều vụ cháy nổ khí CH4 gây tử vong hàng chục, thậm chí đến hàng trăm người và

phá huỷ cơ sở vật chất của các mỏ than. Do tính chất nguy hiểm của khí mê tan

thoát ra trong các đường lò mỏ gây nguy cơ cháy nổ mà ngành khai thác than

hầm lò trên Thế giới cũng như ở Việt Nam luôn đặt vấn đề phòng chống cháy

nổ khí metan lên hàng đầu, trong đó có việc nghiên cứu độ thoát khí metan và

độ chứa khí metan trong các vỉa than là nguồn gốc gây thoát khí metan ra các

đường lò mỏ.

Ở nước ta, các công trình nghiên cứu về độ chứa khí và thoát khí metan

đã được thực hiện từ nhiều năm nay nhưng chủ yếu tập trung và các mỏ có độ

thoát khí cao, chưa mang tính chất tổng thể và chưa đưa ra dự báo khi khai

thác xuống sâu cho mỗi vùng khoáng sàng hay từng mỏ than hầm lò để có

biện pháp ngăn ngừa tích tụ khí quá giới hạn cho phép hữu hiệu.

Để đánh giá được mức độ nguy hiểm của khí mê tan đối với mỗi mỏ than

hoặc mỗi khu vực khai thác, cần phải xác định được chế độ thoát khí mê tan của

mỏ hoặc khu vực khai thác đó. Trong đó vấn đề đặc biệt quan trọng là nghiên

cứu xác định độ chứa khí mê tan trong các vỉa than và độ thoát khí me tan ra

2

các đường lò mỏ một cách định lượng để áp dựng phương pháp khai thác và

sử dụng phương tiện phòng chống cháy nổ khí mê tan phù hợp vừ bảo đảm an

toàn vừa nâng cao hiệu quả kinh tế.

Vì vậy “Nghiên cứu chế độ thoát khí mê tan khi khai thác xuống sâu trong

mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh" mang tính cấp thiết.

2. Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu chế độ thoát khí mê tan tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng

Ninh khi khai thác xuống sâu.

- Đề xuất các giải pháp phòng ngừa cháy nổ khí metan phù hợp khi tiến

hành khai thác tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.

3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Độ thoát khí và độ chứa khí mê tan trong các vỉa

than ảnh hưởng đến quá trình khai thác xuống sâu tại các mỏ than hầm lò vùng

Quảng Ninh.

Phạm vi nghiên cứu: của đề tài là các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh

4. Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về nghiên cứu chế độ thoát khí mê tan trong các

mỏ than hầm lò trên Thế giới và Việt Nam

- Nghiên cứu đặc điểm độ chứa khí mê tan khi khai thác xuống sâu trong

các vỉa than của các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh

- Nghiên cứu độ thoát khí mê tan khi khai thác xuống sâu tại các mỏ than

hầm lò vùng Quảng Ninh

- Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp phòng ngừa cháy nổ khí mê tan phù hợp

cho các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.

5. Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp khảo sát, tổng hợp, kế thừa các tài liệu;

- Phương pháp phân tích, thống kê và phương pháp đồ thị;

- Phương pháp nội suy tuyến tính và phi tuyến tính.

6. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn của đề tài

3

6.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài: - Xây dựng các hàm hồi quy theo

phương pháp bình phương nhỏ nhất để dự báo độ chứa khí và thoát khí mê tan

tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh;

- Dự báo được quá trình thoát khí mê tan vào các khu vực khai thác trên

cơ sở xác định được độ thoát khí metan ở mức khai thác trên bà dự báo độ thoát

khí metan cho mức khai thác tiếp theo.

6.2. Giá trị thực tiễn của đề tài: kết quả nghiên cứu góp phần xác định, dự

báo độ thoát khí metan và khu vực khai thác tại các vỉa than của các mỏ than

hầm lò vùng Quảng Ninh khi khai thác xuống sâu để có biện pháp phòng ngừa

cháy nổ khí metan phù hợp.

7. Những điểm mới của luận án

- Xây dựng được hàm hồi quy về độ chứa khí mê tan trong các vỉa than tại

các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh có dạng phương trình y = a.xb.

- Thành lập bản đồ phân vùng khí mê tan theo phạm vi và theo chiều sâu

của các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh

- Dự báo độ thoát khí mê tan cho các lò chợ tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh có dạng hàm hồi quy y=0,8651x +0,00246 với độ lệch R2=0,9896, với kết quả đo đạc thực tế bằng kết quả dự báo nhân thêm với hệ số k =0,8651và cộng với 0,00246

8. Luận điểm khoa học - Càng khai thác xuống sâu thì độ chứa khí và độ thoát khí mê tan càng tăng; - Cùng một điều kiện địa chất, độ thoát khí mê tan phụ thuộc vào độ chứa

khí metan trong vỉa và sản lượng khai thác;

- Đối với hệ thống khai khai thác chia lớp, độ thoát khí mê tan ở lò chợ

lớp vách lớn hơn ở lò chợ lớp trụ.

9. Cấu trúc của luận án Luận án gồm 4 chương, các phần Mở đầu và Kết luận kiến nghị. 10. Lời cảm ơn Luận án được hoàn thành tại trường Đại học Mỏ- Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Đặng Vũ Chí- Trường Đại học Mỏ- Địa chất và TS Lê Văn Thao- Hội Khoa học và công nghệ mỏ Việt Nam.

Tác giả luận án xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa Mỏ, Bộ môn Khai thác hầm lò trường Đại học Mỏ- Địa chất, đặc biệt là hai cán bộ hướng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Vũ Chí

4

và TS. Lê Văn Thao đã tận tình giúp đỡ Nghiên cứu sinh trong suốt quá trình nghiên cứu.

Tác giả luận án cũng xin gửi lời cảm ơn tới các nhà khoa học, các bạn bè đồng nghiệp, Hội khoa học công nghệ mỏ Việt Nam, xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo, cán bộ các đơn vị: Tập đoàn công nghiệp than- khoáng sản Việt Nam, Các công ty khai thác, hỗ trợ khai thác các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, đặc biệt là Trung tâm An toàn mỏ, Viện KHCN mỏ-Vinacomin, Trung tâm cấp cứu mỏ- Vinacomin,... đã hỗ trợ số liệu, tài liệu thực tế và đóng góp ý kiến phục vụ công tác nghiên cứu.

5

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỘ THOÁT KHÍ MÊTAN

TRONG CÁC MỎ THAN HẦM LÒ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ KHÍ MÊ TAN

1.1.1. Đặc điểm của khí mê tan tại các mỏ than hầm lò

Tính chất hóa lý của khí mê tan

Mêtan (CH ị) là loại Cacbuahyđrô bão hoà đơn giản nhất của nhóm

paraíỉn. Là khí không mầu, không mùi, không vị. Khối lượng riêng của nó

trong điều kiện bình thường là 0,716 kg/ m 3 , nhẹ hơn nhiều lần so với

không khí. Nó có thể hoà tan trong etanol, ete, hoà tan kém trong nước (đến

3,5% trong điều kiện bình thường). Mặc dù mê tan là khí không ảnh hưởng tới

quá trình hô hấp nhưng hàm lượng đáng kể trong không khí sẽ gây nguy

hiểm bởi vì khí mêtan đẩy khí ôxy (4,8% mêtan sẽ đẩy 1%ôxy). Mê tan là

khí có khả năng cháy nổ . Khi hàm lượng thể tích của mê tan nằm trong

khoảng từ 5 - 15% và hàm lượng ôxy tối thiểu khoảng 8% hỗn hợp có khả

năng nổ, hỗn hợp nổ mạnh nhất khi hàm lượng mê tan đạt 9,5%. Giới hạn nổ

của khí mêtan không cố định và phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ, vị trí

cháy, cường độ gia nhiệt ban đầu. Theo chiều giảm áp suất, giới hạn nổ sẽ

thu nhỏ lại. Theo chiều gia tăng nhiệt độ - giới hạn nổ sẽ mở rộng ra và

ngược lại.

Phản ứng cháy của khí mêtan được biểu thị như sau:

CH4+ 2O2 ^ CO2 + 2H2O + 55594 KJ trên 1kg CH4 (1.1)

Nhiệt độ tối đa khi nổ trong buồng kín là 26 500 C, áp suất tối đa khi

nổ là 650kPa (6,5at).

1.1.1.2. Nguồn gốc hình thành khí mê tan tại các mỏ than

Khí mêtan ở những vỉa than được tạo thành cùng thời gian và cùng các

chất hữu cơ với than trong quá trình hình thành tạo than. Trong quá trình ôxy

hóa từ thực vật, nhờ ôxy riêng của nó, sẽ tạo nên những sản phẩm khí sau:

CH4, CO2, hơi nước axit hữu cơ dưới dạng chất bốc. Người ta thấy rằng vi

6

sinh vật, vi khuẩn đóng vai trò chủ yếu trong việc kích thích lên men thực vật.

Quá trình lên men thực vật sẽ giải phóng một lượng lớn mêtan và cacbonic,

sự phân hủy xenlulô tiến hành như sau:

2C6H 10O5 = 5CH4 + 5CO2 + 2C (1.2)

4C6H 10O5 = 7CH4 + CO2 + 3H2O + C9H6O (1.3)

Lượng khí mêtan tạo ra phụ thuộc vào thành phần của chất kích thích

lên men và những điều kiện xảy ra quá trình lên men.

Khí metan được tạo thành, nếu có điều kiện đi lên mặt đất thì nó sẽ mất

đi. Ngược lại, ta có thể gặp mêtan ở mọi nơi mà ở đó đã xảy ra quá trình lên

men thực vật khi không có điều kiện thoát ra ngoài khí quyển.

Trong đất đá và khoáng sàng, mêtan sẽ tồn tại dưới hai dạng sau: dạng

tự do và dạng không tự do.

- Dưới dạng tự do, mêtan sẽ chiếm tất cả những lỗ hổng trong lòng đất.

Theo M. Ianôscôi, lượng mêtan tự do chiếm tỷ lệ 5-22% tổng số hiện có ở

dạng áp suất 50 barơ; 36% ở áp suất 100 barơ và 65% ở 800 barơ.

- Dưới dạng không tự do, khí mêtan tồn tại theo ba kiểu sau:

Hấp phụ: là liên kết các phân tử mêtan với bề mặt chất rắn dưới tác

động của lực hút phân tử mà không có phản ứng hóa học.

Hấp phụ xâm nhập : Xâm nhập phân tử mêtan vào chất rắn tạo ra

“dung dịch rắn”, không có phản ứng hóa học.

Hoạt hóa: Liên kết hóa học nghịch một phần giữa các phân tử mêtan và

chất rắn.

Lượng khí mê tan tồn tại cơ bản trong khối than, đá ở dạng liên kết hấp phụ.

1.1.2. Các điều kiện gây nổ của khí mêtan

Hỗn hợp mêtan-không khí chỉ có thể nổ khi có sự tham gia đồng thời

của các yếu tố sau: 1: Hàm lượng mêtan, 2: Hàm lượng ôxy trong không khí,

3: Nhiệt độ gây nổ, 4: Thời gian gây nổ

Hàm lượng mêtan và ôxy

Nếu hàm lượng mê tan dưới 5% thì mê tan sẽ cháy khi tiếp xúc với

nguồn nhiệt, trong khoảng từ 5 -16% thì xảy ra hiện tượng nổ, trên 16% cháy

7

tại bề mặt tiếp xúc với không khí. Khoảng giới hạn gây nổ của khí metan được

gọi làm giới hạn nổ trên 16% và ở dưới 5%. Hỗn hợp nổ mạnh nhất khi hàm

lượng mê tan đạt 9,5%.

1- Vùng không tạo được hôn hợp nổ 2- Vùng hỗn hợp nổ 3- Vùng hôn hợp có thể nổ nếu có thêm không khí

Hình 1.1. Hôn hợp nổ của mê tan với không khí

Giới hạn nổ của khí mê tan không cố định và phụ thuộc vào áp suất,

nhiệt độ, vị trí cháy, cừơng độ gia nhiệt ban đầu. Theo chiều giảm áp suất, giới

hạn nổ sẽ thu nhỏ lại. Theo chiều gia tăng nhiệt độ, giới hạn nổ sẽ mở rộng ra

và ngược lại. Sự phụ thuộc của giới hạn nổ vào áp suất ban đầu được thể hiện

trên hình 1.2

8

Hình 1.2. Giới hạn nổ phụ thuộc vào áp suất ban đầu

1.1.2.2. Nhiệt độ gây nổ

Nhiệt độ gây nổ của hỗn hợp mêtan- không khí thay đổi phụ thuộc vào

hàm lượng khí mêtan trong không khí. Nhiệt độ gây nổ thấp nhất với hàm

lượng khí khoảng 7,6 %. Sự phụ thuộc của nhiệt độ gây nổ vào hàm lượng

khí mê tan trong hỗn hợp không khí và được giới thiệu trong bảng 1.1.

Bảng 1.1. Quan hệ về nhiệt độ và hàm lượng khí mê tan trong không khí dân đến cháy nổ

2 11 14 CH4, %

810 3,4 665 6,5 512 7,6 510 8,1 514 9,5 525 539 565 T0 gây nổ

1.1.2.3. Thời gian ủ nhiệt dẫn đến cháy nổ khí mê tan

Thời gian ủ nhiệt dẫn đến cháy nổ khí mê tan của khí mê tan là một tính

chất đặc trưng. Sự cháy, nổ không xảy ra ngay sau khi hỗn hợp khí tiếp xúc

với nguồn nhiệt, mà xảy ra sau một thời gian nhất định. Thời gian này

giảm đi nhiều khi nhiệt độ lên cao và tăng không đáng kể khi hàm lượng mê

tan trong không khí tăng lên. Thời gian trễ khi cháy nổ khí mêtan được giới

thiệu trong bảng 1.2

9

T°C

775

875

975

ch4,%

6

0,35s

1,08s

0,12s

7

1,15s

0,36s

0,13s

8

1,25s

0,37s

0,14s

9

0,39s

1,30s

0,14s

1°

1,40s

0,41s

0,15s

12

0 ,4 4 s

1,64s

0,16s

Ghi chú: s là thời gian tỉnh bằng giây

Bảng 1.2. Thời gian ủ nhiệt của khỉ mê tan trong mối tương quan với hàm lượng khỉ và nhiệt độ nguồn lửa

Dựa vào thời gian ủ nhiệt của khí mê tan người ta chế tạo các loại thuốc

nổ an toàn mà thời gian làm mát của các sản phẩm nổ ngắn hơn thời gian trễ

khi nổ của mê tan trên cơ sở làm trễ thời gian này bằng các phụ gia trộn vào

thuốc nổ.

1.1.3. Hậu quả của vụ nổ khí mê tan

1.1.3.1. Hiện tượng nổ mêtan

Nổ khí mêtan có thể nổ dây chuyền, nghĩa là nổ đi, nổ lại nhiều lần.

Hiện tượng này được giải thích như sau: khi nổ mêtan, các chất khí dãn nở rất

lớn, làm cho nhiệt độ và áp suất xung quanh tâm nổ tăng lên nhanh chóng, tạo

ra áp suất âm giữa tâm nổ do sự chênh lệch áp suất khí giữa đất đá xung

quanh, khí metan dồn về tâm nổ. Mêtan là một chất khí linh động, nên dồn về

tâm nổ, trên đường đi gặp nhiệt độ từ đợt nổ trước được gió đưa đến sẽ gây nổ

lặp. Với điều kiện áp suất và nhiệt độ cao, mêtan lại gây nổ lần thứ hai. Hiện

tượng nổ như vậy cứ diễn ra cho đến khi hết mêtan, hoặc hàm lượng oxy ở

vùng giảm xuống không để gây nổ.

Khi nổ mêtan sẽ sinh ra làn sóng nổ. Tốc độ lan truyền của sóng nổ,

dọc theo đường lò, lúc đầu tăng theo sự tăng của hàm lượng mêtan trên

5...6%, nhưng sau đó giảm đến bằng không. Tốc độ lan truyền này càng lớn

nếu như trước khi nỏ, mêtan ở trạng thái di động. Trong quá trình lan truyền

10

của sóng nổ, dọc theo đường lò, nếu gặp phải các vật cản ở đường lò thì tốc

độ làn truyền của sóng nổ càng tăng từ vài chúc mét đến hàng trăn mét trong

một giây.

1.1.3.2. Hậu quả nổ khí mêtan

Khi nổ khí mêtan, ở trên nổ xảy ra hàng loạt quá trình biến đổi lý hóa.

Nổ mêtan không có gì khác so với bất kỳ hiện tượng nổ khí nào, vì trong một

thời gian hết sức ngắn, do sự cháy thể tích khí ban đầu biến thành một thể tích

rất lớn các khí khác. Trong thời gian nổ, nhiệt độ không khí tăng lên rất cao,

do phản ứng hóa học giữa mêtan và oxy.

Nhiều công trình nghiên cứu đã cho thấy, khí mêtan nổ trong một môi

trường kín, nhiệt độ có thể tới 26500C. Trong thực tế mỏ, nhiết độ không vượt

quá 18500C. Với nhiệt độ này, mọi vật thể đều có thể bị cháy thành tro bụi.

Ngoài ra nhiệt độ trên còn gây ra cháy làm tăng thêm hậu quả của vụ nổ.

Một hậu quả khác của nổ mêtan là hậu quả cơ học. Do tác dụng này mà

các toa tầu có thể bị lật đổ, đường tàu bị bẻ gãy, các thiết bị máy móc bị phá

hủy, đường ống gió cục bộ, ống dẫn khí nén, máng cào cũng bị phá hủy,

ngoài ra còn phá hủy khung chống lò hoặc phá sập đường lò.

Hậu quả lớn nhất của nổ khí mêtan cũng như nổ bụi than là hậu quả hóa

học. Vì nổ khí mêtan sẽ ta ra một lượng lớn khí CO và với lượng khí này

được gió đưa đến các đường lò và các hộ tiêu thụ gió gây tử vong cho người

lao động do nhiễm khí độc. Mặt khác, khi nổ mêtan, do sự giãn nở của không

khí mà bụi than đã lắng đọng ở nền lò hoặc trên các khung chống, bị tung lên

hòa lẫn với không khí, có thể đạt đến hàm lượng nổ. Và khi ngọn lửa cháy

mêtan đốt cháy hỗn hợp bụi than này thì cường độ của vụ nổ sẽ tăng lên, đồng

thời làm tăng hàm lượng khí độc.

Qua các tài liệu thống kê về các tác hại của các vụ nổ khí mêtan và bụi

mỏ, người ta thấy răng: khoảng 8-10% số người chết do tác dụng cơ học

khoảng, 25% bị chết do tác dụng nhiệt, còn khoảng 65% bị chết do tác dụng

hóa học.

11

Trong các bảng 1.3 và 1.4 giới thiệu một số vụ nổ khí mêtan điển hình

ở các mỏ hầm lò trên thế giới và ở các mỏ than hầm lò ở Việt Nam.

Bảng 1.3. Các vụ cháy nổ khỉ mêtan điển hình trên thế giới và hậu quả

T T Năm Tên mỏ -Bểthan Nước

Nguyên nhân Nổ khí mêtan Số người chết 124 Bỉ 1 1907 Agrapê số 2

270 2 1908 Đônbát Liên xô (cũ) Nổ khí mêtan

Nổ khí mêtan 335 3 1908 Ham Vestfali Đức

Nổ khí mêtan 82 4 1922 Aureli vỉa 5 Luperi Ru-ma-ni

1940 Luperi Ru-ma-ni Nổ khí mêtan 53 5

Trung Quốc Nổ khí mêtan 1527 6 1942 Hôn-kêi-kô

458 7 1963 Miike Nhật Bản Nổ khí + bụi

1965 Clyđêch Vale Anh Nổ khí mêtan 31 8

Nổ khí mêtan 237 9 1965 Yamano Nhật Bản

1965 Liêvanh Nổ khí mêtan 31 10 Pháp

1965 Kakan Nam Tư Nổ khí mêtan 129 11

1965 Uricani Ru-ma-ni Nổ khí mêtan 41 12

1965 Nitêtin Kôgiô Nổ khí mêtan 30 13 Nhật Bản

Nhật Bản

Nổ khí mêtan Nổ khí mêtan 60 > 30 14 15 Ru-ma-ni

Nổ khí mêtan 42 16 Pháp

Nổ khí mêtan 24 17 Mỹ

38 18 Trung Quốc Nổ khí mêtan

1965 Jubôri 1972 Uricani 1974 Liêvanh 1976 Kentắcki 2001 Mỏ Trần Gia Sơn- Thiên Tân 2001 Mỏ Ngũ Phó- Từ 92 19 Trung Quốc Nổ khí mêtan Châu Giang Tô

13 148 20 21 Nổ khí mêtan Nga Trung Quốc Nổ khí mêtan

161 22 Trung Quốc Nổ khí mêtan 10-2004 Siberia 10-2004 Daping-Xinm 11-2005 Đông Phong-tỉnh Hắc Long Giang

20 23 5-2005 Sơn Tây Trung Quốc Nổ khí mêtan

12

2005 Hà Tất, tỉnh Hà 24 34 Trung Quốc Nổ khí mêtan Nam, Trung Quốc

25 214 2-2005 Thành phố Phúc Tân Trung Quốc Nổ khí mêtan

26 171 Trung Quốc Nổ khí mêtan 2005 Tỉnh Hà Bắc

27 28 24 22

Trung Quốc Nổ khí mêtan Trung Quốc Nổ khí mêtan Nổ khí mêtan 29 13

30 43 Kazakhstan Nổ khí mêtan

31 21 Trung Quốc Nổ khí mêtan 4-2006 Tỉnh Thiểm Tây 6-2006 Liêu Ninh 9-2006 Zasiadko ở Donetsk Ucraina 9-2006 Karaganda 11-2006 Ký Tây, tỉnh Hắc Long Giang

32 Trung Quốc Nổ khí mêtan

33 Nổ khí mêtan 23 32 11-2006 Trường Viên- Vân Nam 11-2006 Ruda Slaskain Balan

24 34 11-2006 Nam Sơn-Sơn tây Trung Quốc Nổ khí mêtan

2-2007 La Precio-laNorte de Nổ khí mêtan 35 30 Colombia

36 20

Trung Quốc Nổ khí mêtan Nổ khí mêtan 37 13 Santander 5-2007 Bắc Trung Quốc 9-2006 Zasyadko Ucraina

38 11 1-2007 Yile, phía tây nam Trung Quốc Nổ khí mêtan

39 20 3-2007 Miaojiang Trung Quốc Nổ khí mêtan

40 26 3-2007 Yujialing- Shanxi Trung Quốc Nổ khí mêtan

41 11-2007 Zasyadko- miền Nổ khí mêtan 63 Ucraina

42 Nổ khí mêtan >100

43 Nổ khí mêtan 28

44 Đông Donetsk 3-2007 Ulyanovskaya Nga 5-2007 Yubileinaya- Siberia Nga 12-2007 Rui Zhiyuan-Sơn 105 Trung Quốc Nổ khí mêtan Tây

18 Trung Quốc Nổ khí mêtan

Trung Quốc Nổ khí mêtan 30

12-2007 Tỉnh Vân Nam 45 46 05-2009 Đồng Hoa -Trùng Khánh 47 06-2009 Sawah Lunto- West Sumatra Indonesia Nổ khí mêtan ____9____

13

11-2009 Mỏ miền Đông tỉnh 108 48 Trung Quốc Nổ khí mêtan Hắc Long Giang

Nổ khí mêtan 109 49

299 50 Sudan Thổ Nhĩ Kỳ Nổ khí mê 4-2013 Jebel Amir 5-2014 Soma- Manisa

Bảng 1.4. Các vụ cháy nổ khí mêtan điển hình ở Việt Nam và hậu quả

T T Tên mỏ Nguyên nhân

Số người chết Thời gian

Nổ khí mêtan 19 1 1-1999 Mạo Khê

3-2006 Thống Nhất Nổ khí mêtan 8 2

Nổ khí mêtan 11 3 12-2008 Khe Chàm

7-2012 Công ty than 86 Nổ khí mêtan 5 4

6 01-2014 Mỏ than Đồng Vông Cháy khí mêtan 5

1.2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỘ THOÁT

KHÍ MÊ TAN Ở CÁC MỎ THAN HẦM LÒ TRÊN THẾ GIỚI

1.2.1. Tổng quan tình hình khai thác than hầm lò trên thế giới

1.2.1.1. Trữ lượng than

Theo BP Statistical (2016), trữ lượng xác minh than thế giới được

thống kê tại thời điểm cuối năm 2015 vào khoảng 891.531 triệu tấn, gồm than

antraxit, bitum là 403.199 triệu tấn (45,2%). Còn than á bitum và than nâu là

488.332 triệu tấn (54,8%).

Trong đó, ở khu vực châu Âu và Eurasia (Liên Xô trước đây): 310.538

triệu tấn (chiếm 34,8%); châu Á - Thái Bình Dương 288.328 triệu tấn (chiếm

32,3%); khu vực Bắc Mỹ 245.088 triệu tấn (chiếm 27,5%); khu vực Trung

Đông - châu Phi 32.936 triệu tấn (chiếm 3,7%); Trung - Nam Mỹ 14.641 triệu

tấn (chiếm 1,6%).

14

Trong tổng trữ lượng than khu vực châu Âu và Eurasia 310.538 triệu

tấn, gồm than á bitum, than non 217.981 triệu tấn (70,2%) và than antraxit,

bitum 92.557 triệu tấn (29,8%).

Trữ lượng than khu vực châu Á - Thái Bình Dương 288.328 triệu tấn,

trong đó than antraxit và bitum 157.803 triệu tấn (54,7%), á bitum, than non

130.525 triệu tấn (45,3%).

Trữ lượng than phân bố chủ yếu tại các nước: Trung Quốc 114.500

triệu tấn (chiếm 12,8%), trong đó, antraxit và bitum 54,3%. Australia 76.400

triệu tấn (chiếm 8,6%), trong đó antraxit và bitum 48,6%. Ân Độ 60.600 triệu

tấn (chiếm 6,8%), trong đó antraxit và bitum 92,6% và Indonesia 28.017 triệu

tấn (chiếm 3,1%), toàn bộ là than á bitum và than non.

Trữ lượng than khu vực Bắc Mỹ 245.088 triệu tấn, trong đó antraxit và bitum

112.835 triệu tấn (46,0%), á bitum, than non 132.253 triệu tấn (54,0%).

Trữ lượng than phân bố chủ yếu tại các nước: Mỹ 237.295 triệu tấn (chiếm

26,6%), trong đó antraxit và bitum 45,7%. Canada 6.582 triệu tấn (chiếm

0,7%), trong đó antraxit, bitum 52,8%.

Trữ lượng than thế giới đã giảm từ 1.031.610 triệu tấn năm 2005 xuống

909.064 triệu tấn năm 2005 và 891.531 triệu tấn năm 2015.

1.2.1.2. Tình hình khai thác than

Với nhu cầu ngày càng lớn về tài nguyên khoáng sản để phục vụ cho sự

phát triển kinh tế thế giới ngày nay, đòi hỏi ngành khai thác mỏ phải phát

triển về cả sản lượng và quy mô khai thác. Như trên thế giới các mỏ hầm lò

(than và khoáng sản có ích) ở hầu hết các nước (Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ, Úc,

Nga, Nam Phi, Cộng hòa Liên Bang Đức, Balan...) phải mở rộng quy mô và

xuống sâu. Nhiều mỏ than ở Liên Bang Nga, Trung Quốc đã khai thác sâu

>1000m, nhiều mỏ vàng ở Ân Độ, Brazin sâu tới trên 3000m. Thực tế trong

những năm qua trên thê giới hầu hết các nước có ngành khai thác khoáng sản

đều đã phải tăng sản lượng mạnh.

Để đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ đó, đòi hỏi ngành công nghiệp khai

thác mỏ ngày càng phải tăng sản lượng. Trên thực tế những năm gần đây sản

15

lượng khai thác khoáng sản nói chung và sản lượng khai thác than nói riêng

trên thế giới và đặc biệt là ở Việt Nam đã phải tăng gấp nhiều lần. Khi đó sản

lượng các mỏ hầm lò đóng vai trò quan trọng và có xu hướng tăng mạnh khi

vấn đề khai thác mỏ lộ thiên gặp phải nhiều khó khăn về hiệu quả kinh tế,

diện khai thác cũng như các yếu tố ảnh hưởng tới môi trường. Sản lượng than

khai thác từ các mỏ hầm lò trên Thế giới chiếm từ (35 ^ 45)% sản lượng khai

thác chung.

Theo BP Statistical (2013, 2015 và 2016): từ năm 1991 đến 2015, tình hình

khai thác than thế giới có những mốc sụt giảm đáng chú ý với nguyên nhân chính

từ các cuộc khủng hoảng kinh tế - tài chính lớn trên thế giới.

Theo BP Statistical (2016), sản lượng than thế giới năm 2015 đạt 3.830,1

triệu TOE (tương ứng khoảng 7.820 triệu tấn), giảm 4,0% so với năm 2014. Trong

đó, châu Á - Thái Bình Dương chiếm 70,6%; khu vực Bắc Mỹ chiếm 12,9%; khu

vực châu Âu và Eurasia chiếm 11% và châu Phi chiếm 3,9%.

Trong đó, sản lượng than khu vực châu Á - Thái Bình Dương đạt

2.702,6 triệu TOE (tương ứng khoảng 5.440 triệu tấn), giảm 2,9% so với năm

2014. Trong đó, Trung Quốc 1.827 triệu TOE (bằng 3.693 triệu tấn, chiếm

47,7%). Tiếp theo là Ân Độ, Australia, Indonesia lần lượt là 283,9 triệu tấn

TOE (681 triệu tấn); 275 triệu TOE (483,5 triệu tấn) và 241,1 triệu TOE

(394,6 triệu tấn).

Sản lượng than khu vực châu Âu và Eurasia đạt 419,8 triệu TOE (tương

ứng khoảng 1.137,5 triệu tấn), giảm 3,1% so với năm 2014. Trong đó, Nga

184,5 triệu TOE (tương ứng khoảng 372 triệu tấn). Tiếp theo là Đức, Ba Lan

và Kazacxtan lần lượt là 42,9; 53,7 và 45,8 triệu TOE (tương ứng khoảng

184,3; 136,6 và 106,3 triệu tấn).

Sản lượng than Bắc Mỹ đạt 494,3 triệu TOE (tương ứng khoảng 888

triệu tấn), giảm 10,3% so với năm 2015. Trong đó, Mỹ 455,2 triệu TOE

(tương ứng khoảng 812 triệu tấn), Canada 32,1 triệu TOE (tương ứng khoảng

60,9 triệu tấn).

16

Bảng 1.5. Sản lượng khai thác của một số nước trên thế giới Sản lư ợ n g k h ai th ác của các nước tron g các năm (triệu tấn)

Q uốc g ia

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2802.0 2973.0 3235.0 3520.0 3,974.3 3,874.0 3,747.0

3,411.0

China

1063.0 975.2

983.7

992.8

893.4

906.9

812.8

660.6

United States

515.9

556.0

573.8

588.5

608.5

648.1

677.5

692.4

India

European

563.6

538.4

535.7

576.1

557.9

491.5

528.1

484.7

Union

399.2

413.2

424.0

415.5

472.8

503.2

484.5

434.0

Australia

328.6

301.3

321.6

333.5

355.2

357.6

373.3

492.8

Russia

240.2 256.2

275.2

324.9

474.6

458.0

392.0

434.0

Indonesia

252.6 250.6

254.3

255.1

256.3

260.5

252.1

251.3

South Africa

192.4

183.7

182.3

188.6

190.6

185.8

183.3

176.1

Germany

144.0

135.2

133.2

139.2

142.9

137.1

135.5

131.1

Poland

111.1

100.9

110.9

115.9

119.6

108.7

106.5

102.4

Kazakhstan

6,795.0 6,880.8 7,254.6 7,695.4 8,074.6 8,164.9

7,861.1

7,460.4

W orld T otal

Theo dự báo của FOCUSECONOMICS tháng 5/2016, sản lượng than

Bảng 1.6. D ự báo sản lượng khai thác than trên thế giới [1]

đến năm 2035 của toàn thế giới như sau (triệu TOE):

Khu vực

D ự báo sản lư ợ ng k hai thác than trên thế giới (triệu T O E ) 2030 446 388 3.411 247,6 4.492

2020 498 402 3.140 224,7 4.265 2025 468 393 3.298 234,7 4.394 2035 390 385 3.543 267,6 4.586 Bắc Mỹ Châu Âu và Eurasia Châu Á - Thái Bình Dương Các khu vực khác Toàn thế giới

1.2.2 Các phương pháp nghiên cứu độ thoát khí mê tan trên thế giới

1.2.2.1. Các công trình nghiên cứu độ thoát khí mê tan trong mỏ hầm lò

a. Kết quả nghiên cứu của các chuyên gia Ba Lan

Các chuyên gia Ba Lan đã nghiên cứu về sự phụ thuộc của độ thoát khí

mêtan vào sản lượng lò chợ, sự thay đổi hàm lượng khí mêtan trong luồng gió thải

17

phụ thuộc vào hệ thống khai thác, công nghệ khai thác và phân bố hàm lượng khí

mêtan trong lò chợ đối với các hệ thống khai thác khác nhau.

- Sự phụ thuộc của độ thoát khí mêtan vào sản lượng lò chợ

Độ thoát khí mêtan phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Có những

yếu tố có ảnh hưởng rất rõ rệt mang tính quyết định trong khi đó những yếu

tố khác còn lại là những yếu tố rất khó xác minh.

Để đánh giá sự ảnh hưởng của sản lượng đến độ thoát khí mêtan,

các tác giả Balan đã khảo sát đo đạc lấy số liệu của 21 lò chợ tại 06 mỏ than

hầm lò thuộc vùng than Silesia. Bằng cách dùng máy đo diện tích trên các

băng giấy ghi của hệ thống quan trắc khí tự động để xác định hàm lượng

khí mêtan trung bình trong luồng gió thải trong một ngày đêm. Trên cơ sở

kết quả đo đạc trong các lò chợ nêu trên, các tác giả đã tổng hợp đưa ra đồ

thị mối quan hệ giữa độ thoát khí mêtan với sản lượng lò chợ như trên hình

1.3 và 1.4.

Hình 1.3. Quan hệ giữa độ thoát khí mêtan tuyệt đối với sản lượng lò chợ (Vùngthan Silesia Balan)

Mỗi đường cong tương ứng với 1 lò chợ với điều kiện địa chất kỹ

thuật cụ thể. Qua đó cho thấy độ thoát khí mêtan tuyệt đối tăng khi sản lượng

lò chợ tăng và độ thoát khí mêtan tương đối giảm khi sản lượng lò chợ giảm

18

Hình 1.4. Quan hệ giữa độ thoát khỉ Mê tan tuyệt đối với sản lượng lò chợ

- Độ thoát khí mê tan phụ thuộc vào công tác lò chợ

Qua các công trình nghiên cứu thử nghiệm “Barbara” cho thấy khó tìm thấy

một quy luật nào về biến thiên hàm lượng khí mêtan trong luồng gió thải theo chu kỳ

sản thoát của lò chợ. Còn tại mỏ “Brzeszcze” cho thấy ở các lò chợ khai thác bằng phá

hoả toàn phần hàm lượng khí mêtan trong luồng gió thải chủ yếu phụ thuộc vào mức

sản lượng lò chợ. Sự ảnh hưởng của các loại hình công việc khác nhau đến hàm lượng

khí trong các trường hợp này rất khó xác định.

Tuy nhiên trong trường hợp lò chợ XXXII mỏ than “Brzeszcze” điều khiển

đá vách bằng chèn lò khô thủ công có quan sát được quy luật biến thiên hàm

lượng khí rất rõ rệt. Quy luật biến thiên hàm lượng khí mêtan trong luồng gió thải

lò chợ XXXII được giới thiệu trên các hình 1.6 và hình 1.7.

Hình 1.5. Đồ thị biến thiên hàm lượng Mê tan trong luồng gió thải của lò chợ

vỉa XXXII mỏ than Brzeszcze trong 1 tuần

19

A

A

9

r

Hình 1.6. Đồ thị biến thiên hàm lượng Mê tan theo biểu đồ chu kỳ sản thoát

lò chợ vỉa XXXII mỏ than Brzeszcze

Trên hình 1.6, đường đồ thị thể hiện sự biến thiên độ thoát khí mêtan

trong ngày. Ta nhận thấy rằng trong khoảng 3 giờ ở thời điểm kết thúc tải

than hàm lượng hầu như không đổi, khi bắt đầu tiến hành phá hoả và khoan

nổ mìn hầu như không thay đổi, khi bắt đầu tiến hành phá hoả và khoan nổ

mìn phần trên đầu lò chợ thì hàm lượng khí mêtan tăng 0,2%, sau đó lại

giảm xuống khoang 0,13%. Khi bắt đầu tiến hành khoan nổ mìn phần dưới

chân lò chợ thì hàm lượng mêtan tăng lên 0,33%. Sau khi kết thúc giai đoạn

khoan nổ mìn và bắt đầu tải than thì hàm lượng mêtan giảm dần, ban đầu

giảm nhẹ sau đó giảm nhanh khoảng 0,4% và đạt mức thấp nhất trong

ngày. Khi phá hoả gây ra sự thay đổi áp lực trong vỉa than do đó than bị vỡ

vụn trong khoảng cự ly 15-20m trong vỉa có mêtan cao sẽ thoát mạnh ra lò

chợ. Khi tải than lượng mêtan thoát ra giảm, khi đó lượng mêtan thoát ra từ

- Phân bố hàm lượng khỉ mê tan trong các khu vực lò chợ

mặt gương cũng như từ khu vực đã phá hoả đều giảm.

Các tác giả trên Thế giới có tổng kết một số qui luật về sự phân bố

khí mêtan trong khu vực lò chợ phụ thuộc vào sơ đồ hệ thống khai thác

cũng như phương pháp thông gió. Dưới đây sẽ trích dẫn các dạng phân bố

20

khí khác nhau trong khu vực lò chợ dạng khác nhau. Các vị trí và các vùng

nêu trên thay đổi khác nhau tuỳ thuộc vào hệ thống khai thác, phương pháp

+ Trường hợp thứ nhất: đối với hệ thống khai thác lò chợ dài

thông gió từng khu vực lò chợ.

theo phương với phương pháp thông gió kiểu chữ “U” (thông gió nghịch).

Đây là hệ thống khai thác khá phổ biến với việc sử dụng thông gió

kiểu chữ “U”, ở đây cả gió sạch và gió bẩn tiếp xúc với than. Trong trường

hợp này khu vực phá hoả nói chung nằm ngoài phạm vị thông gió, chỉ có

một phần nhỏ với thể tích không đáng kể tiếp xúc với lò chợ

Hình 1.7. Sự phân bố khí mê tan trong hệ thống khai thác lò chợ dài theo

phương với hệ thống thông gió nghịch

Trong khu vực phá hoả có vùng với hàm lượng khí mêtan cao nằm

gần khu vực công tác của lò chợ. Vùng này có thể tạm gọi là “vùng khí

mêtan cao”. Còn nơi có cường độ thoát khí lớn nhất là góc phía trên của lò

chợ, nơi tiếp xúc với đầu lò thông gió (nơi vẽ các mũi tên chỉ cường độ thoát

khí cao). Sẽ không đảm bảo an toàn nếu áp dụng hệ thống khai thác này với

các vỉa có độ chứa khí mê tan cao.

+ Trường hợp thứ 2: đối với hệ thống khai thác lò chợ dài theo

phương với thông gió thuận từ dưới lên trên hoặc từ trên xuống, có bổ

sung gió sạch.

21

Hình 1.8. Sự phân bố khí mê tan trong hệ thống khai thác lồ chợ dài theo phương với sơ đồ thông gió thuận từ dưới lên trên

Trong trường hợp này vùng khí mê tan cao được đẩy sâu vào khu

vực phá hoả, cũng như các điểm thoát khí mê tan vào trong đường lò được

đẩy ra xa gương lò. Mức độ an toàn được tăng lên.

Hình 1.9. Sự phân bố khí mê tan trong hệ thống khai thác lồ chợ dài theo phương với sơ đồ thông gió thuận từ trên xuống

+ Trường hợp thứ 3: đối với hệ thống khai thác lò chợ dài khấu

đuổi. Trong trường hợp này vùng chứa khí mê tan cao được đẩy ra xa gương

lò, về phía đường lò thông gió, tạo cơ hội cho khí mê tan thoát ra đường lò

nhiều, gây nên hiểm hoạ nghiêm trọng. Các điểm thoát khí mê tan có thể

thoát hiện trên cả chiều dài của khu vực phá hoả dọc theo đường lò thông gió

và có thể thoát hiện bất ngờ. Điều này từy thuộc vào những thay đổi các

thông số thông gió và đặc biệt phụ thuộc vào các hiện tượng xảy ra khi đá

vách sập đổ.

22

Hình 1.10. Sự phân bố khỉ mê tan trong hệ thống khai thác khấu đuổi

Các hệ thống khai thác được giới thiệu ở trên chưa thể hiện hết được

tất cả các khả năng và trường hợp. ở đây chỉ đưa ra các hệ thống khai thác

lò chợ đặc trưng, thường gặp dưới giác độ các dạng hình thành hiểm hoạ về

khí mê tan và phương pháp xác định các vị trí thoát khí

b. Kết quả nghiên cứu của các chuyên gia Nga

Các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Liên Xô cũ đã chỉ ra

rằng sự thoát khí mê tan vào lò chợ có nguồn gốc chủ yếu từ: Bề mặt gương

- Sự thoát khi mêtan từ bề mặt gương lò chợ.

lò chợ; Than mới khấu ra và từ Khoảng đã khai thác.

q (m 3/(m 2/p h ú t))

\ 3

v ; 5

7 ^

0 Ị £ 3 1 5 6 7 8 9

T (th á n g)

1, 2,: Các vỉa h10, h 1 0 ’ bể than Đôn-bát 3, 4, 5: Các vỉa k18, k12, k10 bể than Karaganda

Hình 1.11. Cường độ thoát khí từ mặt lộ gương theo thời gian

23

- Cường độ thoát khí ra bề mặt lộ gương lò chợ bị giảm đi theo thời gian

- Sự thoát khíM êtan từ than đã khấu ra

kể từ khi gương than mới bị lộ trong quá trình tách phá than (hình 1.12)

g (m 3/T .p hú t)

0,-16

0 .4 Z

0 ,0 8

0, 04-

0,20

1 - Vỉa than Felix Mỏ 50 năm CM tháng Mười- Karaganđa. 2 - Vỉa Mới Mỏ 50 năm CM tháng Mười- Karaganđa. 3 - Vỉa Prokopecski-Kocsovia, Kuzbat. 4 - Vỉa Mariana- Đubovskaia, Karaganđa. 5 - Vỉa Đvoinoi- Sakhanskaia, Karaganđa

0 )

Hình 1.13. Sự thoát khí từ than đã khấu của vỉa than Bonđurevski thuộc mỏ Kirov vùng Kuzbas

1 - Cỡ hạt 0,14 -1 ,5 mm. 2 - Cỡ hạt 0,3 - 5,0 mm. 3 - Cỡ hạt 5 -1 0 mm.

24

Sự thoát khí Mêtan từ than đã khấu ra tương tự như sự thoát khí từ bề

mặt tự do của vỉa than, song cường độ thoát khí giảm nhanh đáng kể. Mức

độ thoát khí giảm theo thời gian và phụ thuộc vào độ chứa khí, độ rỗng và cỡ

- Sự thoát khí mê tan từ khoảng đã khai thác.

hạt của than đã khấu

Sự thoát khí mê tan từ khoảng đã khai thác ở các khu khai thác trong

các mỏ than hầm lò diễn ra ở đường lò thông gió và ở gần gương lò chợ.

Tổng lượng khí mê tan thoát ra từ khoảng đã khai thác vào đường lò thông

gió tăng lên theo mức độ tách xa lò chợ, tiến đến một số giới hạn mà thông

thường đạt đến khoảng cách 100-250m, và phụ thuộc vào phương pháp điều

khiển đá vách, tính chất đất đá vách, sự có mặt của các vỉa tiếp theo, sơ đồ

thông gió. Trong một số trường hợp tăng thoát khí mêtan đột biến quan sát

được ở khoảng cách tới 1000m từ lò chợ.

Hàm lượng khí mê tan dọc theo đường lò thông gió dao động tương

tự sự thoát khí mê tan.

c. Kết quả nghiên cứu của các chuyên gia Rumani

Các chuyên gia Rumani đã có các nghiên cứu về sự phân bố nồng độ

khí mêtan trong không gian và thời gian trong lò chuẩn bị và trong luồng gió

- Sự phân bố hàm lượng khí mêtan trong tiết diện ngang của các đường lò

thải của lò chợ như sau:

a. b. c.

Trong trường hợp không khí được hoà trộn đều Trong trường hợp hình thành các lớp khí CH4 Trong trường hợp xì khí mêtan

Hình 1.15. Sự phân bố hàm lượng khí mêtan trong tiết diện đường lò

25

- Sự thoát khí mêtan ở lò chợ

Sự tăng hàm lượng mêtan trong đường lò dẫn gió sạch vào lò chợ,

trong lò chợ và trên đường lò gió thải được giới thiệu trong hình sau:

a - Khấu đuổi

b - Khấu giật

Hình 1.15. Sự tăng hàm lượng khí mêtan trong luồng gió thải ở lò chợ

- Phân bố hàm lượng khí mêtan trong tiết diện ngang của lò chợ

Sự tồn tại khí mêtan trong khoảng đã khai thác là từ các trụ than bảo

vệ, mà ở đó tiếp tục thoát khí mêtan, cũng như sự thoát khí từ các vỉa than

(không khai thác hoặc không thể khai thác) và đất đá chịu ảnh hưởng bởi việc

khấu than từ vỉa đang khai thác. Sự lưu tụ khí mêtan dễ dàng nhờ sự hình

thành các lỗ hổng có các kích thước khác nhau, trong trường hợp phương

pháp điều khiển áp lực lò chợ bằng phá hoả toàn phần và đặc biệt trong

trường hợp đá vách khó sập đổ và sập đổ theo các blốc lớn. Những điều

kiện như vậy được sinh ra trong trường hợp các lò chợ dài được khai thác ở

các vỉa than dưới vách tự nhiên. Các số liệu đo đạc trong không gian khai

thác của các lò chợ dài, ở các mỏ than hầm lò thuộc vùng thung lũng Jiu, đã

chỉ ra rằng sự có mặt của mêtan với hàm lượng nổ hoặc hàm lượng đến 60%.

Sự phân bố hàm lượng khí mêtan trong một tiết diện ngang của không

gian lò chợ dài cho thấy có một sự tăng đều trị số theo mức độ xa dần gương

lò chợ.

26

Hình 1.16. Phân bố hàm lượng khỉ mêtan trong không gian đã khai thác của

lò chợ

Các công trình nghiên cứu đã chứng minh rằng hàm lượng khí mêtan

thay đổi như sau:

- Ở các khoảng thời gian ngắn (vài phút).

- Hàng ngày, hàng tuần và hàng tháng.

- Ở các khoảng thời gian lớn.

27

Từ những vấn đề đã nghiên cứu trên, ta có thể rút ra các nhận định sau:

Các công trình của các tác giả trên thế giới đã tập trung nghiên cứu về

phân bố độ chứa khí mêtan tự nhiên trong vỉa than, các đánh giá về sự phân

bố khí mêtan trong lò chợ, mối quan hệ giữa độ thoát khí mêtan với sản

lượng lò chợ và ảnh hưởng của các công đoạn sản thoát trong lò chợ đến

hàm lượng khí mêtan trong luồng gió thải.

Đối với các khoáng sàng than có các lớp ngăn cách giữa các vỉa than không

cho phép thẩm thấu khí (khoáng sàng loại kín) thì càng xuống sâu độ chứa khí

mêtan càng tăng lên. Ngược lại các khoáng sàng có các lớp ngăn cách giữa các vỉa

than cho phép thẩm thấu khí (khoáng sàng loại hở) lại nằm dưới lớp đất phủ

không cho phép thẩm thấu khí được đặc trưng bởi độ chứa khí mêtan cao trong

các vỉa nằm trực tiếp dưới lớp đất phủ và độ chứa khí giảm dần theo chiều sâu đến

một độ sâu nhất định sau đó lại tăng dần lên.

Các tác giả tập trung chủ yếu vào nghiên cứu độ thoát khí đối với các

lò chợ dài trong sơ đồ công nghệ khai thác khấu 1 lớp hết chiều dầy vỉa và

đã đưa ra một số quy luật:

- Độ thoát khí mêtan tuyệt đối tăng giảm cùng chiều với chiều tăng

giảm của sản lượng lò chợ và độ thoát khí mêtan tương đối tăng giảm ngược

chiều với chiều tăng giảm của sản lượng lò chợ.

- Tại một số lò chợ (như lò chợ XXXII của mỏ BRZESZCZE Balan),

hàm lượng khí mêtan trong luồng gió thải thay đổi có quy luật, cụ thể khi

tiến hành công tác khoan bắn mìn, tháo than hàm lượng khí mêtan trong

luồng gió thải tăng khoảng gấp rưỡi đến gần gấp đôi so với hàm lượng khí

trong thời gian tiến hành các công việc khác trong lò chợ.

Các mối quan hệ do các tác giả đưa ra chưa được nghiên cứu trên các

sơ đồ công nghệ khác nhau như khai thác chia lớp, hạ trần thu hồi than nóc...

I.2.2.2. Các p hư ơ ng pháp d ự báo độ thoát k h í m ê tan trong các m ỏ than hầm lò [11]

a. Phương pháp tại các nước Tây Âu

Ở các nước Tây Âu, người ta thường sử dụng phương pháp dự báo độ

28

thoát khí mêtan vào lò chợ theo Shulza, Wintera và Stuffkena.

M = w m + y’ST’ n*fc- Wlc

VlT 100

(1.1)

Trong đó:

M- Đô thoát khí tương đối ở lò chợ (m3CH4/T-ng.đ)

Wtn- Đô chứa khí tự nhiên của vỉa than (m3CH4/T)

Wlc- Đô chứa khí của vỉa lân cận (trên hoặc hoặc dưới) (m3CHị/T

than sạch)

mlc- Chiều dày của vỉa lân cận (trên hoặc hoặc dưới); (m).

mkt- Chiều dày vỉa khai thác.

nic - Hê số thoát khí từ các vỉa lân cận (trên hoặc hoặc dưới), hê số này

phụ thuộc vào khoảng cách từ các vỉa lân cận đến vỉa đang khai thác.

b. Phương pháp thống kê của Liên Xô

Cơ sở của phương pháp này là hê thống số liệu được thống kê lại trong

quá khứ về độ thoát khí của khu vực khai thác hay tầng khai thác và các yếu

tố khác như mức khai thác, chiều dài lò chợ. Độ chuẩn xác của phương pháp

phụ thuộc vào độ tin cậy của số liệu thống kê. Độ thoát khí mê tan của mức

khai thác mới được tính theo công thức:

(1.2)

Trong đó:Mp - Độ thoát khí mêtan của mức khai thác m3/Tngàyđêm

H - Độ sâu của mức khi thác mới (m)

H0- Độ sâu của vách đới chứa khí mê tan (m)

L- Bậc giàu khí biểu thị mức tăng chiều sâu để độ thoát khí tương đối

tăng lên 1 m3CH4/T-ng.đ; đơn vị (m/m3G H /T )

Giá trị bậc giàu khí L được tổng kết từ các số liêu đã thống kê tại các

r _ * * » - * * + ’ H . - H ,

mức đã và đang khai thác. Giá trị L được xác định theo công thức sau:

(1.3)

Lp- Độ giầu khí

29

Hi- Độ sâu khai thác của mức nông (m)

H2- Độ sâu khai thác của mức sâu hơn (m)

Mp1- Độ thoát khí ở mức nông hơn (m3CHặ/T-ng.đ)

Mp2- Độ thoát khí ở mức sâu hơn (m3CHị/T-ng.đ)

Đối với các mỏ có thống kê nhiều số liêu H 1? H2 và các giá trị Mp1 Mp2

khác nhau, có thể đưa lên đổ thị mối quan hê giữa M- đô thoát khí tương đối

và H- độ sâu của mức khai thác.

Trên cơ sở đường hổi quy M = f(H) ta có thể dự báo đô thoát khí Mp dự

báo theo giá trị độ sâu của mức khai thác mới.

Trong phương pháp này nếu có càng nhiều số liêu thống kê Mpi và Hi

độ chuẩn xác dự báo càng cao.

Hạn chế của phương pháp là cần có nhiều số liêu thống kê qua nhiều

năm ở các mức khác nhau.

c. Phương pháp dự báo độ thoát khí mê tan từ các đường lò khai thác của Mỏ

thực nghiệm “Barbara ”, Ba Lan

Theo phương pháp này, độ thoát khí mê tan tuyệt đối vào lò chợ được

tính theo công thức chung sau:

(1.4)

Vkt: thoát khí mêtan từ than khai thác, m3/ph

Llc : Chiều dài lò chợ, m

mkh : Chiều dầy lớp khấu m

Yv : Trọng lượng thể tích của than trong vỉa T/m3

Wv : Độ chứa khí mê tan trong vỉa m3/ Tkhối cháy

Vg: Khí mê tan thoát từ gương lò chợ

Vtr: Khí mê tan thoát từ phía trên lò chợ

Vdi: Khí mê tan thoát từ phía dưới lò chợ

p - tốc đô tiến gương của lò chợ m/ngày đêm.

1.3. TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỘ THOÁT KHÍ

MÊ TAN Ở CÁC MỎ THAN HẦM LÒ Ở VIỆT NAM

30

1.3.1. Tổng quan tình hình khai thác các mỏ than hầm lò Việt Nam

Trữ lượng than hầm lò vùng Quảng N inh

Trữ lượng than Antraxit của Việt Nam tập trung chủ yếu ở vùng Quảng

Ninh, phân bố từ Phả Lại đến Kế Bào với diện tích khoảng 300km2. Tổng tài

nguyên, trữ lượng xác định đến ngày 31/12/2015 là 6,287 tỷ tấn, trong đó tài

nguyên và trữ lượng than được được huy động đưa vào quy hoạch là 2,172 tỷ

tấn và trữ lượng than khai thác hầm lò rất lớn chiếm gần 80% tổng trữ lượng

cả vùng. Trữ lượng than phân theo vùng ghi ở bảng 1.7

Đơn vị: 1.000 tấn

Bảng 1.7. Trữ lượng than vùng Quảng Ninh [16]

T rữ lư ợ ng

T ài nguyên

K hu vự c

TT

C hắc chắn Tin cậy D ự tính

D ự báo

T ổng số

111+121+122

T ổng

211+221+331 222+332

333

334a

334b

1 T ổng tài n guyên và trữ lư ợ ng

6.287.077

2.218.617 4.068.460

109.452

394.958 1.585.050 1.460.988 518.012

2 T ài n guyên và trữ lư ợ ng than huy đ ộn g vào quy hoạch

2.172.787

1.200.858

971.929

54.834

135.706 409.686 119.697 252.006

1.3.1.2. Đặc điểm cấu trúc địa chất[4]

Nham thạch trong địa tầng chứa than chủ yếu là các loại sét kết, bột

kết, cát kết. Các tập lớp nham thạch này nằm xen kẽ nhau, có chiều dày thay

đỏi lớn và là thành phần chủ yếu vách trực tiếp, vách cơ bản và trụ các vỉa

than, tính chất cơ lý đá vách, trụ vỉa than thay đổi trong phạm vi lớn.

1.3.1.3. Đặc điểm cấu tạo vỉa than

Các vỉa than vùng Quảng Ninh có cấu tạo đơn giản chiếm khoảng 29%

số lượng còn lại là các vỉa có cấu tạo phức tạp và rất phức tạp. Các vỉa than

không ổn định về chiều dày và góc dốc chiếm tỷ lệ cao. Cấu tạo vỉa có chứa

lớp đá kẹp với số lượng, chiều dày và tính chất cơ lý của chúng thường biến

31

đổi. Các vỉa than bị phân cắt bởi hàng loạt đứt gãy, phay phá, nếu chỉ tính

riêng các đứt gãy lớn thì mức độ là thấp (dưới 50m/ha). Nhưng trong quá

trình đào lò chuẩn bị và khai thác đã phát hiện được nhiều phay phá có biên

độ nhỏ. Ở mỏ than Vàng Danh trong quá trình thăm dò chỉ phát hiện được 7%

đứt gãy có biên độ dịch chuyển <15cm. Còn 93% đứt gãy là do phát hiện

trong quá trình khai thác. Ở mỏ than Mạo Khê phát hiện 88 đứt gãy và mỏ

Hà Lầm 129 đứt gãy có biên độ nhỏ bắt gặp trong quá trình khai thác và đào

lò chuẩn bị.

1.3.1.4. Đặc điểm địa chất thủy văn

Kết quả bơm nước thí nghiệm vùng Hòn Gai- Cẩm Phả thì lưu lượng

nước các lỗ khoan đa số dưới 1lit/giây. Hệ số thẩm thấu của nham thạch đa số

dưới 0,1m/ ngày đêm và thay đổi đến 0,52m/ ngày đêm. Kết quả quan trắc

mức nước ở các lỗ khoan và lượng nước thoát ra ở các đường lò cho thấy

nước trong trầm tích chứa than liên quan chặt chẽ với nước mặt và chịu ảnh

hưởng rất lớn của mùa mưa nhiệt đới.

1.3.1.5. Chất lượng than của bể than Quảng N inh

Vùng than Quảng Ninh có tới 96,19% là than Antraxit và bán antraxit,

thuộc loại than tốt trên thế giới. Than Quảng Ninh không những đáp ứng được

các nhu cầu sử dụng trong nước mà còn có giá trị thoát khẩu cao.

Hiện nay có trên 30 mỏ hầm lò đang hoạt động. Trong đó chỉ có 9 mỏ

có trữ lượng huy động lớn, có công nghệ và cơ sở hạ tầng tương đối hoàn

chỉnh, khai thác với sản lượng hầm lò từ 1,5 triệu tấn/năm trở lên.

Các mỏ còn lại sản lượng khai thác dưới 1,5 triệu tấn/năm, dây chuyền

công nghệ và cơ sở hạ tầng chưa đầy đủ và kém an toàn.

1.3.1.6. Công nghệ khai thác áp dụng

Hệ thống khai thác cột dài theo phương lò chợ khấu theo hướng dốc

cho vỉa thoải và nghiêng đang là công nghệ khai thác truyền thống có hiệu

quả nhất. Công nghệ khai thác chủ yếu bằng khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ

bằng cột thủy lực đơn hoặc giá thủy lực di động, giá khung di động, giá

32

khung xích,.. là 100-150m, sản lượng 100-180 ngàn tấn/ năm; khi chống gỗ là

60-100m, sản lượng 50-60 ngàn tấn/ năm. Một số công nghệ khai thác khác

đang được áp dụng để khai thác vỉa dốc trên 500 là hệ thống khai thác dưới

giàn mềm lò chợ cắt nghiêng, hệ thống khai thác chia lớp ngang nghiêng

chống giá thủy lực, hệ thống khai thác lò chợ bậc chân khay,... nhưng đến

nay những công nghệ này vẫn chưa hoàn thiện, năng suất còn thấp.

Với tình trạng kỹ thuật và trình độ công nghệ như hiện nay, sản lượng

và năng suất khai thác hầm lò còn thấp. Năng suất lao động 1,5^4 tấn/ca, tốc

độ tiến gương lò chợ chậm 18m^25m/tháng, tổn thất than ở hầu hết các mỏ

hầm lò đều lớn hơn từ 15%^40%. Nếu không nhanh chóng hoàn thiện các

công nghệ hiện có và đổi mới công nghệ thì hiệu quả sản thoát của ngành than

sẽ thấp. Hiện nay Tập đoàn Công nghiệp Than- Khoáng sản Việt Nam đã

nghiên cứu triển khai một số công nghệ mới có ứng dụng như: cơ giới hóa

khai thác than trong lò chợ, áp dụng thử nghiệm khai thác bằng máy Combai

với giàn chống thủy lực của Trung Quốc tại vỉa 14 mỏ Khe Chàm, Vàng

Danh và Nam Mẫu. Nếu áp dụng cơ giới hóa đồng bộ để khai thác sẽ là bước

đột phá cũng như tạo tiền đề cho các mỏ than hầm lò trong toàn ngành triển

khai áp dụng công nghệ này nhằm giải quyết việc tăng sản lượng cũng như

công tác an toàn đổi với tất cả các mỏ than hầm lò. Hệ thống khai thác dàn

chống mềm lò chợ cắt ngang nghiêng, áp dụng cho vỉa dày, dốc đứng ở mỏ

Vàng Danh, đã đạt được các chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật tốt.

Trong thời gian tới cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện các thông số

công nghệ để có thể triển khai áp dụng rộng rãi đối với tất cả các mỏ than

hầm lò có điều kiện địa chất phù hợp. Các thiết bị áp dụng trong đào lò hầu

hết đang được trang bị lại bằng bằng các loại thiết bị cho năng suất cao như

combai đào lò than AM-50, AM-45Ex... Chống trong lò chợ đã đưa vào áp

dụng chống vì thủy lực đơn và giá thủy lực di động cho các chỉ tiêu kinh tế kỹ

thuật khác. Công nghệ vận tải trong hầm lò đang được đồng bộ với việc khai

thác bằng cơ giới hóa trong lò chợ để tăng sản lượng. Xu hướng phát triển

khoa học công nghệ hầm lò thế giới hiện nay là hoàn thiện sơ đồ công nghệ

33

khấu lò chợ dài theo hướng cơ giới hóa đồng bộ, tăng chiều cao khấu hết

chiều dày vỉa. Phát triển sơ đồ công nghệ chia lớp nghiêng với vách giả nhân

tạo bằng các vật liệu mới, khấu than dưới dàn tự hành có cơ cấu thu hồi than

nóc và cơ giới hóa khai thác gương lò chợ ngắn. Năng lực sản thoát và mức

độ tiêu thụ than đã đạt được mức tăng trưởng cao, đáp ứng đủ nh u cầu về than

của nền kinh tế quốc dân. Công tác quản lý kỹ thuật trong toàn ngành đã được

cải thiện đáng kể. Tuy nhiên Công tác quản lý kỹ thuật- công nghệ tuy có

những cải thiện nhưng vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu đổi mới của ngành

than. Hàng năm các mỏ than hầm lò vẫn để xảy ra những vụ tai nạn lao động

nghiêm trọng không những gây thiệt hại lớn về kinh tế mà còn gây thiệt hại

về con người.

1.3.2. Các phương pháp nghiên cứu độ thoát khí mê tan tại các mỏ than hầm lò đang áp dụng ở Việt Nam

Công tác nghiên cứu độ thoát khí metan ở Việt Nam đã được một số

tác giả đề cập như Trần Tú Ba, Lê Văn Thao,...

Hiện nay, ở Việt Nam đang sử dụng phương pháp của mỏ thực nghiêm

“Barbara” của Ba Lan để nghiên cứu áp dụng dự báo độ thoát khí vào lò chợ

phù hợp với điều kiện các mỏ than hầm lò Việt Nam vì:

Các yếu tố mỏ địa chất và công nghệ các mỏ hầm lò Balan và Việt Nam

không tương đồng. Đặc biệt nếu nói về điều kiên mỏ-địa chất thì than của

Balan là than năng lượng (Bitumineous), còn than Việt Nam là than an- tra-

xít (Anthracite). Các vỉa than của Balan nằm sâu khá lớn (hàng nghìn mét) và

phần lớn là vỉa thoải. Còn các vỉa than vùng Quảng Ninh đa số là vỉa dốc,

nằm gần mặt đất hơn (hiện nay mỏ than sâu nhất Việt Nam là mỏ than Khe

Chàm II-IV dự kiến đến mức -500 và sẽ cho sản lượng vào năm 2022). Chính

vì lý do đó cần tính toán và đối chứng với kết quả đo đạc thực tế để có thể đề

xuất hệ số điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện mỏ địa chất các mỏ hầm lò

vùng Quảng Ninh.

1.4. NHẬN XÉT CHƯƠNG 1

34

- Khí mê tan là loại khí nguy hiểm đối với các mỏ than khai thác bằng

phương pháp hầm lò bởi khí này xuất hiện thường xuyên ở trong các mỏ than

(đặc biệt là các mỏ than antraxit và than bán antraxit như ở vùng Quảng Ninh)

và khi xảy ra cháy nổ khí mê tan thường gây tổn thất lớn về người, tài sản và

ảnh hưởng đến hoạt động sản thoát của mỏ.

- Nhu cầu sử dụng than trên thế giới cũng như ở Việt Nam ngày càng

tăng. Đồng thời sản lượng than khai thác bằng phương pháp hầm lò ngày càng

chiếm tỷ lệ hơn so với khai thác bằng phương pháp lộ thiên. Chính vì vậy vấn

đề đảm bảo an toàn về cháy nổ khí mê tan trong các mỏ than hầm lò cần được

đặt lên hàng đầu

- Có 2 phương pháp chính nghiên cứu độ chứa và thoát khí mê tan là:

Nghiên cứu độ chứa và thoát khí mê tan trong quá trình thăm dò địa chất và

nghiên cứu độ chứa và thoát khí mê tan trong quá trình khai thác. Ở Việt Nam

Nghiên cứu độ chứa và thoát khí mê tan trong quá trình thăm dò địa chất với

số liệu ít, được dùng để phục vụ công tác thiết kế mỏ ban đầu; nghiên cứu độ

chứa và thoát khí mê tan trong quá trình khai thác dùng để phân loại mỏ.

35

Chương 2

ĐẶC ĐIỂM ĐỘ CHỨA KHÍ MÊ TAN CỦA CÁC VỈA THAN TẠI CÁC

MỎ THAN HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH

2.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ ĐỘ CHỨA KHÍ MÊ TAN TRONG CÁC

Độ chứa khí mêtan là lượng khí mêtan tính theo điều kiện tiêu chuẩn có

trong 1 tấn khối cháy của vỉa than.

Yếu tố quyết định mức độ chứa khí mê tan của khoáng sàng chứa than là

những biến động kiến tạo gần nhất. Các vỉa than có điều kiện tích tụ khí mê tan

thường là các vỉa nằm dưới lớp đất phủ không thẩm thấu khí. Hiện tượng các lớp

ngăn cách vỉa than có thẩm thấu khí hay không tạo ra hai loại hình khoáng sàng kín

và hở. Mức độ chứa khí mê tan của từng vỉa trong các loại khoáng sàng phụ thuộc

vào sự tồn tại của các lớp ngăn cách không thẩm thấu khí.

Đặc trưng của khoáng sàng loại kín là sự tồn tại chung các lớp ngăn cách vỉa

than không thẩm thấu khí cả trong các lớp đất phủ và cả trong các lớp nham thạch

các bon nằm xen kẽ giữa các vỉa than. Nhờ đó các lớp ngăn cách này mà sự chuyển

dịch khí mê tan từ các lớp sâu hơn bị chậm lại. Khi tăng chiều sâu khai thác, độ

chứa khí mê tan trong khoáng spng loại này tăng lên và có sự khác nhau trong từng

vỉa.

Đặc trưng của khoáng sàng loại hở là sự tồn tại của các lớp ngăn cách thẩm thấu

khí mê tan. Vì vậy mà khí metan có điều kiện chuyển dịch từ lớp sâu lên các lớp nông

hơn, nếu đất phủ không có lớp ngăn cách thì khí mêtan sẽ thoát ra khí quyển.

Khoáng sàng loại hở trong điều kiện đất phủ không thẩm thấu, được đặc

trưng bằng độ chứa khí mêtan thấp (kể cả mê tan hấp phụ và mê tan tự do) trong

các lớp nằm trực tiếp dưới lớp đất phủ; Ngoài ra độ chứa khí mêtan giảm dần theo

chiều sâu đến một độ sâu nhất định, sau đó độ chứa khí mêtan sẽ lại tăng dần lên.

Trên hình 2.1 giới thiệu phân bố độ chứa khí mêtan trong khoáng sàng ở khu vực

Tây Bắc và khu Trung tâm của bể than Silesia Balan. Đây là khu vực khoáng sàng

loại kín, nằm dưới đất phủ không thẩm thấu. Vì bố cục như vậy nên trong lớp than

nằm ngay sát với lớp đất phủ, độ chứa khí mê tan trong các lỗ rỗng và ngăn cách tự

do. Từ hình 2.1 thấy rằng các vỉa có độ sâu tới 600 + 700m không chứa khí mê tan,

VỈA THAN

36

nhưng dưới độ sâu này độ chứa khí mê tan tăng tới 11 ^ 12 m3/Tkc, còn ở dưới độ

sâu 1000m có thể xuất hiện cả Cacbua-hydrô nặng.

Trên hình 2.2 giới thiệu phân bố độ chứa khí mê tan cho các miền đặc trưng

của bể than Silesia ở Ba Lan. ở khu vực phía nam của bể than có các khoáng sàng

loại hở, nằm dưới đất phủ không thẩm thấu. Vì bố cục như vậy nên trong lớp than

nằm ngay sát với lớp đất phủ, độ chứa khí mê tan khá cao và trong các lỗ rỗng và

dạng tự do. Càng xuống sâu, độ chứa khí mê tan có khác hơn nhưng nhìn chung là

có xu hướng giảm đi.

Sự luân chuyển và tích tụ khí ở trong những trầm tích cacbon có thể xác định

được qua việc phân tích đồng vị C13 của khí, sự có mặt của C13 phụ thuộc vào mức

độ biến chất (METAMORFIZM) của than và qua việc phân tích thành phần của hỗn

hợp khí ta xác định sự có mặt của Hêli và Nitơ.

Từ những nghiên cứu trên có thể rút ra rằng, độ chứa khí mê tan của các

khoáng sàng chứa than và liên quan tới nó là độ thoát khí mêtan vào các mỏ là sự

tổng hợp của nhiều yếu tố. Những yếu tố đó đã tạo dựng nên hình thái như ngày nay

của khoáng sàng cụ thể là:

Hình 2.1. Phân bố độ chứa khí mêtan ở Tây Bắc và miền Trung của bể than Silesia

37

Trên hình 2.2 giới thiệu phân bố độ chứa khí của khu vực phía nam của

bể than Silesia Balan. Khu vực này đặc trưng cho khoáng sàng loại hở, nằm

dưới đất phủ không thẩm thấu. Vì bố cục như vậy nên trong lớp than nằm

ngay sát với lớp đất phủ, độ chứa khí mê tan có giá trị khá cao và trong các lỗ

rỗng có đầy khí mê tan tự do. Độ sâu từ 600m-700m độ chứa khí metan tăng.

Càng xuống sâu hơn, độ chứa khí mê tan có khác hơn nhưng có xu hướng

Hình 2.2. Phân bố độ chứa khí mê tan ở phía Nam của bể than Silesia

giảm đi.

Trong một khoáng sàng, sự dịch chuyển của các chất khí tiến hành theo

hai hướng sau: các chất khí trong khoáng sàng chuyển dịch lên mặt đất, còn

các chất khí quyển và sinh hóa động vất chuyển dịch ngược lại theo hướng đi

xuống. Những dịch chuyển trên của chất khí sẽ tạo nên những miền nhất định

mà ở đó có một chất khí chiếm ưu thế. Hiện tượng phân chia các chất khí như

vậy được gọi là các miền khí trong một khoáng sàng. Đối với những bể than

chính người ta đã xác định được các miền khí và có thể biểu diễn một cách

tổng quát bốn miền khí như hình 2.3.

38

- Miền các khí hóa sinh và khí quyển mà ở đó Nitơ và Cacbonic chiếm

ưu thế. Nitơ có mặt ở đây là do sự trao đổi các chất khí với khí quyển, còn

Cacbonic (tối thiểu là 20%) là do sự phân hủy những chất hữu cơ còn lại.

Miền các chất khí quyển với Nitơ là chủ yếu (ít nhất 80%).

A

4

ỉ

ậ c o 2

J - l

í*ìo T T T

F=v \ sf l

,

Ệ

L

_________' ______________________

\ Hyỉồ ^cay- X.

II1-VT

%

r

Hình 2.3. Các miền khí phân theo chiều sâu

Miền các chất khí quyển và biến chất được xác định theo hai điều kiện

là hàm lượng Nitơ cũng như Mêtan không vượt quá 50% khi độ sâu tăng lên,

hàm lượng N2 giảm đi, còn C H tăng lên, song lưu lượng mêtan tương đối

không vượt quá 2m3/t.24h.

Miền các chất khí biến chất được đặc trưng bởi hàm lượng C H nhỏ

nhất là 80%, hàm lượng của nó tăng cùng với chiều sâu.

Chiều sâu của mỗi miền khí biến đổi từ bể than này đến bể than khác và

phụ thuộc trực tiếp vào điều kiện khoáng sàng.

2.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG THAN QUẢNG NINH

2.2.1. Vị trí địa lý

Bể than Quảng Ninh nằm về phía Đông Bắc Việt Nam, kéo dài 130 km

từ Phả Lại đến Vạn Hoa, và được phân chia theo các yếu tố địa lý, địa chất

thành ba vùng Cẩm Phả, Hòn Gai và Uông Bí- Đông Triều, bề rộng từ 10 -

39

30km, diện tích khoảng 1.400km2. Bể than có vị trí và các điều kiện về địa lý

tự nhiên, địa lý kinh tế rất thuận lợi cho việc phát triển công nghiệp khai thác

CHÚ GIẢI

LẠNG SƠN

Quốc lõ 18 n Quỗc 16 4B ^ Thành phố Thi xa

ígtĩtìiHRn

sac M

Móng Cái Cấm Phẵ Uổng Bi

3mh Lièu Cỏ Tó Hoành BỐ

Vân Đốn ■ YỏnHưnp D Đông Triều

u Hài Hà ũ TiènYỗn U Hạ

BAC GIANG

Đỏng Triều.

H canhBó

DƯƠNG

VINH BĂC Bộ

HẢI PHÒNG

1cm trên bản đó bằng 7km trên thục địa

và thoát khẩu than.

Hình 2.4. Bản đồ vị trí địa lý bể than Quảng Ninh

2.2.2. Đặc điểm cấu trúc địa chất

Các mỏ than trong bể than Quảng Ninh chịu tác động của hoạt động uốn

nếp và đứt gãy rất mạnh, than bị biến chất cao. Trong bể than Quảng Ninh có

trên 84,5% số mỏ than thuộc nhóm mỏ III, chỉ một số ít thuộc nhóm mỏ II và

nhóm mỏ IV. Tuy nhiên, việc phân chia nhóm mỏ về bản chất chỉ là trị số

trung bình. Mỗi mỏ than đều có các trường hình học riêng trong từng khối

kiến trúc đồng nhất bậc cao và đều có đặc tính dị hướng hình học với hệ số dị

hướng khác nhau.

Trong bể than Quảng Ninh có một số ít mỏ hoặc khu mỏ than cần được

xếp vào nhóm mỏ thăm dò IV (vỉa dầy Lộ Trí có hệ số biến thiên về chiều dày

vỉa tự nhiên, chiều dày vỉa công nghiệp, chiều dày riêng than, chiều dày lớp

40

đá kẹp đều trên 100 - 150%). Ngoài ra, luôn có tính trạng một mỏ tồn tại các

vỉa than thuộc nhóm III (chiếm trữ lượng chủ yếu > 50%) lại có mặt một số

vỉa thuộc nhóm mỏ II, thậm chí vỉa rất ổn định. Tuy chúng có tỷ trọng trữ

lượng nhỏ hơn 50% so với tổng trữ lượng mỏ, song lại có điều kiện khai thác

rất thuận lợi. Trong trường hợp như vậy rõ ràng phải chú ý đến việc điều

chỉnh mật độ mạng lưới thăm dò và đánh giá cấp trữ lượng .

- Môi trường trầm tích trong bể than thuộc loại biến đổi mạnh và rất

phức tạp, khó phát hiện các quy luật về nhịp trầm tích và quy luật biến đổi về

tướng trầm tích. Có mặt trong bể than các kiểu tướng trầm tích lục địa (kiểu

tướng lũ tích, sườn tích, tướng cát kết, bột kết, sạn kết lòng sông, tướng đầm

lầy than bùn) và tướng lục địa ven biển (tướng tam giác châu, tướng vũng

vịnh). Các vỉa than công nghiệp trong bể than Quảng Ninh phân bố chủ yếu

trong tướng lục địa kiểu tướng đầm lầy than bùn.

- Bình đồ kiến trúc bể than Quảng Ninh bị các hệ thống đứt gãy phân

thành 11 khối kiến trúc bậc IV (Trần Văn Trị, Lê Duy Bách, và nnk 1990)

gồm các khối: Hồ Thiên, Yên Tử, Đồng Vông, Phả Lại, Đông Triều, Mạo

Khê - Tràng Bạch, Đông Uông Bí, Yên Lập, Hòn Gai, Cẩm Phả, Kế Bào.

Trong từng khối kiến trúc bậc IV các trầm tích chứa than bị các đứt gãy

trung bình và nhỏ chia cắt. Hoạt động uốn nếp cũng xảy ra mạnh mẽ với các

trường ứng lực khác nhau tạo nên nhiễu khối kiến trúc đồng nhất tương đối

bậc cao hơn. Những kết quả thống kê thực tế về quy mô và thứ bậc các đứt

gẫy, uốn nếp trong các mỏ than và bể than Quảng Ninh cho thấy các trầm tích

chứa than và các vỉa than trong mỏ than Quảng Ninh đã trải qua quá trình

biến dạng và đứt gãy rất phức tạp.

Các mỏ than trong bể than Quảng Ninh luôn có đặc tính dị hướng về

chiều dày vỉa, dị hướng về cấu trúc nội bộ, dị hướng về hình thái. Đặc biệt

trên từng khu vực, hệ số dị hướng cũng rất khác nhau. Do đó trên từng khu

vực thăm dò mạng lưới thăm dò cần tương ứng với các đặc tính dị hướng

trong khu vực. Đặc biệt là đặc tính dị hướng về điều kiện thế nằm được thể

hiện bằng hình thái các uốn nếp bậc cao dạng tuyến hoặc dạng uốn nếp đoản.

Các uốn nếp bậc cao cần phải làm sáng tỏ khi tiến hành thăm dò chi tiết. 2.2.3. Đặc điểm địa tầng

41

Địa tầng chứa than của bể than Quảng Ninh bao gồm các thành tạo địa

chất thuộc giới MÊZÔZÔI, Thống trên bậc Nori - Reti, Hệ tầng hòn Gai

(T3n-r hg).

Trong phạm vi bể than, các trầm tích của hệ tầng Hòn Gai có diện tích

phân bố lớn nhất, tập trung thành 2 dải lớn gần vĩ tuyến chạy dọc giữa khu

vực vùng Bảo Đài và Phả Lại - Kế Bào.

Trầm tích chứa than bể than Quảng Ninh được các nhà địa chất thống

nhất xếp vào tuổi (T3n - r) và có tên là hệ tầng Hòn Gai. Thành phần vật chất

gần như đồng nhất và sự lặp lại đơn điệu của các lớp đá giống nhau trong mặt

cắt, rất khó khăn khi phân chia địa tầng và việc so sánh mặt cắt chỉ mang ý

nghĩa tương đối.

2.2.4. Đặc điểm cấu tạo vỉa than

Trong bể than Quảng Ninh, không có những khu vực thoát lộ đá móng.

Số lượng vỉa than cũng thay đổi rất nhanh có nơi chỉ 1 - 2 vỉa, có nơi đạt trên

60 vỉa. Trên bình đồ có khoảng 25% diện tích bể than có độ chứa than từ

trung bình đến cao hoặc rất cao. Có gần 60% diện tích bể than có độ chứa

than thấp. Theo cột địa tầng thì ở phụ điệp Hòn Gai giữa có 19 - 23 vỉa than

công nghiệp, ở phụ điệp Hòn Gai trên chỉ có 3 vỉa than công nghiệp. Trong bể

than Quảng Ninh, các vỉa than luôn tồn tại nhiều lớp đá kẹp, số lượng các

phân vỉa than có thể thay đổi từ 2 - 3 cho đến 30 - 40 trong vỉa than. Đặc biệt

mức độ biến đổi chiều dày của chúng thường lớn hơn chiều dày vỉa tự nhiên

hoặc chiều dày vỉa công nghiệp.

Các vỉa than trong bể than Quảng Ninh có chiều dày từ kiểu vỉa rất mỏng

đến vỉa dày và đặc biệt dày. Trong đó vỉa rất mỏng (< 0,5m) chiếm 5,8%, vỉa

mỏng (0,5 ^ 1,2m) chiếm 1 -7%, vỉa trung bình (1,21 - 3,5m) chiếm 42,7%,

vỉa dày (3,5 ^ 15,0m) chiếm 34% và đặc biệt dày chiếm 0,5%.

Các vỉa than thường phổ biến kiểu dạng vỉa thấu kính, hiếm gặp dạng vỉa

thấu kính dạng lớp, hoặc kiểu vỉa song song. Thường gặp kiểu vỉa phân nhánh

tái hợp, phân nhánh dạng đuôi ngựa (khoáng sàng Khe Chàm), một vài nơi

phân nhánh dạng chữ Z. Những kết quả đánh giá mức độ phức tạp về hình

dạng vỉa cho thấy hầu hết các vỉa than có hình dạng từ phức tạp đến đặc biệt

phức tạp.

2.2.5. Chất lượng than

42

Giá trị trung bình các thông số đặc trưng chất lượng than Quảng Ninh

như sau:

Độ ẩm phân tích (Wa): Dao đông trong giới hạn từ 1,28 - 5,60 %, trung

bình 3 - 4%; Độ ẩm toàn phần (Wr t) trung bình 3 - 8 % trong than thương

phẩm. Độ tro khô (Ad, %): Nhóm vỉa ít tro (Ad < 8%) chỉ gặp ở môt số đoạn

của vỉa 14 - 5 Cao Sơn, vỉa 7 Uông Thượng. Nhóm vỉa tro trung bình (Ad = 8

- 16%) rất phổ biến, chiếm trên 60% số lượng các vỉa than ở Quảng Ninh.

Nhóm vỉa tro tương đối cao (Ad >16 - 25%) chiếm trên 30% số lượng các vỉa

than. Nhóm vỉa tro cao (Ad >25%) gặp ở Cổ Kênh, Hổ Thiên, Vạn Nho,

Quảng La, các vỉa 8, 12, 18, 24 cánh bắc, vỉa 6, 8 cánh nam Mạo Khê..

Hàm lượng chất bốc cháy theo thể tích (Vdaf, cm3/g) của than Bảo Đài

từ 106 (Vàng Danh) đến 135 (Đổng Rì), than Mạo Khê từ 127(Mạo Khê) đến

138 (Tràng Bạch), than Hòn Gai - Cẩm Phả từ 230 (Lô Trí) đến 303 (Khe

Tam - Khe Chàm), than Cái Bầu: 273.

Hàm lượng lưu huỳnh chung ở trạng thái khô tuyệt đối (Sdt) trong than

Quảng Ninh chủ yếu thuộc loại thấp (<1%) đến trung bình (1 - 3%); Hàm

lượng trung bình Sdt trong than Hòn Gai từ 0,40 - 0,60%, than Cẩm Phả từ

0,30 - 0,50%, than Cái Bầu: 0,8 -1,1%, than Mạo Khê: 0,60 - 1,2%, than Bảo

Đài: 0,90 - 2,66%, cá biệt một số vỉa than có giá trị trung bình hàm lượng lưu

huỳnh cao ( >3%) như ở Hổ Thiên (3,2 - 3,3%), vỉa 3 Than Thùng - Yên Tử

(3,32%)...

- Hàm lượng photpho trong than Quảng Ninh rất thấp, giá trị trung bình

hàm lượng photpho ở trạng thái khô tuyệt đối dao đông từ 0,002 - 0,015%.

- Độ nóng chảy của tro than (ToC) chủ yếu thuộc nhóm tro có nhiệt đô

nóng chảy trung bình (1200 - 1350oC), một số noi như Ngã Hai, Than Thùng

- Yên Tử, Vàng Danh... tro than thuộc nhóm khó chảy, ToC >1350oC.

2.3. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH ĐỘ CHỨA KHÍ MÊ TAN TRONG VỈA

THAN CỦA CÁC MỎ THAN HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH

2.3.1. Phương pháp lấy mẫu, phân tích xác định độ chứa khí mê tan

trong các vỉa than áp dụng tại Việt Nam

43

V iệ c x á c đ ịn h đ ộ c h ứ a k h í m ê ta n tro n g q u á trìn h th ă m dò đ ịa c h ấ t

đ ư ợ c th ự c h iệ n b ở i L iê n đ o à n đ ịa c h ấ t 9 trư ớ c đ â y v à h iệ n n a y là C ô n g ty Đ ịa

c h ấ t m ỏ - V in a c o m in ,... k h i th ự c h iệ n k h ả o sá t th ă m dò đ ịa c h ấ t c ác m ỏ th an .

M ẫ u th a n từ v ỉa th a n m ớ i lộ h o ặ c p h o i th a n k h o a n v à o v ỉa m ớ i lộ đ ư ợ c lấ y

đ ư a v à o m á y lắ c ru ng .

Đ ộ c h ứ a k h í tự n h iê n đ ư ợ c tín h d ự a tr ê n lư ợ n g k h í m ê ta n v à k h ố i lư ợ n g

c ủ a m ẫ u th a n v à x á c đ ịn h th e o q u y đ ịn h c ủ a n g à n h đ ịa chất.

2.3.1.1. Xác định độ chứa k h í m ê tan trong thăm dò địa chất

T ro n g q u á trìn h k h a i th á c , c ác m ứ c đ ã đ ư ợ c th iế t k ế , m ứ c đ a n g k h a i

th á c sẽ x á c đ ịn h đ ư ợ c độ th o á t k h í, c ác m ứ c tiế p th e o sẽ đ ư ợ c k h a i th á c - Đ ộ

th o á t k h í c ủ a m ứ c n à y đ ư ợ c tín h to á n , d ự b á o q u a v iệ c x á c đ ịn h đ ộ c h ứ a khí.

L ú c n à y độ c h ứ a k h í m ứ c h o ặ c tầ n g k h a i th á c tiế p th e o đ ã b ị ả n h h ư ở n g c ủ a

m ứ c k h a i th á c p h ía trên . T u y n h iê n , th ự c tế v iệ c x á c m in h độ c h ứ a k h í n à y

đ ặ c b iệ t h ữ u íc h ch o k ế h o ạ c h k h a i th á c m ỏ. V ì v ậ y tro n g n g à n h th a n đ a n g sử

d ụ n g rộ n g rã i p h ư ơ n g p h á p x á c đ ịn h độ c h ứ a k h í này. P h ư ơ n g p h á p lấ y m ẫ u

v à p h â n tíc h x á c đ ịn h độ c h ứ a k h í m ê ta n d o T ru n g tâ m a n to à n m ỏ đ ư ợ c th ự c

h iệ n n h ư sau :

- L ấ y m ẫ u th a n từ v ỉa ở d ạ n g c ụ c th a n n g u y ê n c h ư a n g h iề n v à o b ìn h

kín. D ù n g c h u ộ t k h í n ố i v ớ i b ìn h c h ứ a k ín v à h ú t k h í có tro n g b ìn h k ín đ ư a

p h â n tíc h . C ũ n g c ó th ể d ù n g b ơ m h ú t đ ể h ú t lấ y m ẫ u k h í tro n g b ìn h . S a u đó

m ở b ìn h lấ y lư ợ n g th a n c h u y ể n sa n g m á y n g h iề n c h â n k h ô n g P e te rsa . Q u á

trìn h n g h iề n k é o d à i 5 g iờ , m ẫ u k h í tá c h r a đ ư ợ c d ồ n v à o c h u ộ t k h í v à đ ư a

p h â n tíc h h o á h ọ c x á c đ ịn h h à m lư ợ n g . D o k h ô n g lấ y m ẫ u sâ u tro n g v ỉa n ê n

tro n g p h ư ơ n g p h á p n à y á p d ụ n g h ệ số để tín h độ c h ứ a k h í tự n h iê n tro n g v ỉa

th an .

- L ấ y m ẫ u tro n g lỗ k h o a n trự c tiế p b ằ n g c á c h lẫ y m ẫ u p h o i k h o a n từ lỗ

k h o a n v à o v ỉa v à m ẫ u đ ư ợ c lấ y v à o b ìn h k ín có bi. B ìn h k ín có th ể lắ p k è m

m á y đo á p k h í g a đ ể tă n g độ c h ín h x á c v à x á c đ ịn h n g a y tạ i ch ỗ m ứ c độ n g u y

h iể m v ề khí. B ìn h đ ự ơ c đ ư a v à o m á y lắ c ru n g để n g h iề n m ẫ u n h ờ tá c d ụ n g

2.3.1.2. Xác định độ chứa k h í m ê tan trong quá trình khai thác

44

của các viên bi. Sau đó đưa vào hệ thống tách khí và xác định thể tích và

thành phần khí tách ra bằng máy sắc ký khí.

2.3.I.3. Lựa chọn kết quả p h ụ c vụ nghiên cứu

Kết quả độ chứa khí mê tan trong các vỉa than tại các mỏ than hầm lò

vùng Quảng Ninh được xác định trong quá trình thăm dò địa chất và xác định

trong quá trình khai thác. Độ chứa khí trong các vỉa than được xác định trong

quá trình thăm dò địa chất là cơ sở ban đầu và trong quá trình khai thác, độ

chứa khí metan từng mức sẽ thay đổi tùy vào công nghệ khai thác.

Độ chứa khí trong các vỉa than được xác định trong quá trình khai thác

đã được thay đổi do ảnh hưởng bởi công tác khai thác (ảnh hưởng bởi sự dịch

chuyển khí mê tan giữa các vỉa, ảnh hưởng bởi lượng khí metan đi vào

khoảng trống đã khai thác và rò gió trong m ỏ,...). Hiện nay số mẫu thoát khí

và thực tế được thực hiện với số lượng lớn cho từng mức khai thác nên đảm

bảo sử dụng để nghiên cứu.

2.3.2. Kết quả phân tích xác định độ chứa khí mê tan trong quá trình

khai thác tại một số mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh

Kết quả giá trị trung bình độ chứa khí mêtan của các vỉa than ở mức

đang khai thác của các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh được thể hiện trong

■ \

bảng 2.1.

Bảng 2.1. Kết quả phân tích độ chứa khí metan trong các vỉa than của các mỏ hầm lồ vùng Quảng Ninh

Tên mỏ Tên vỉa Ghi chú Mức

Vỉa 1CB

Mỏ than Mạo Khê

Vỉa 5

50 -25 -70 -120 -150 -15 -59 -80 -100 -150 30 Giá trị trung bình độ chứa khí, m3/TKC 0.01787 0.311 0.32033 0.462 0.634 0.253 0.467 0.78 0.825 1.05 0.299 Vỉa 6

45

Vỉa 7

Vỉa 8

Vỉa 9

Vỉa 9b

Vỉa 10

Vỉa 5

Mỏ than Đồng Vông

Vỉa 6

-25 -60 -80 -100 -150 -25 -50 -80 -120 -150 -25 -50 -80 -135 -150 30 -25 -57 -80 -120 -25 -58 -68 -80 -105 70 32 -25 -38 -80 -95 +190 +173 +120 +60 +400 +380 +340 +320 0.399 0.422 0.456 0.672 0.9582 0.366 0.938 1.01266 1.342 1.5785 0.367 0.52639 1.418 1.83364 1.988 0.356 0.698 1.389 2.26722 3.59497 0.1479 0.4141 0.8571 1.423 1.635 0.21066 0.289 0.375 0.661 0.936 1.029 0.00161 0.02319 0.032 0.1925 0.149 0.1422 0.19823 0.24361

46

Vỉa 7

Vỉa 8

Vỉa 4

Vỉa 5

Vỉa 6

Mỏ than Nam Mẫu

Vỉa 6a

Vỉa 7

Vỉa 7 trụ

+460 +420 +380 +360 +320 +300 +320 +290 +260 +240 +230 +225 +175 +125 +50 +190 +152 +135 +125 +80 +200 +175 +150 +135 +130 +125 +250 +200 +170 +125 +200 +165 +140 +125 +200 +192 +145 +125 +200 0.01381 0.02176 0.05829 0.05951 0.06873 0.072894 0.00672 0.01607 0.059 0.06489 0.084 0.01674 0.027653 0.034 0.036 0.034 0.043 0.06018 0.119 0.23158 0.072 0.0777 0.08663 0.127 0.172 0.21746 0.05154 0.069 0.07658 0.08216 0.009 0.029 0.034 0.054 0.08014 0.0818 0.1012 0.2269 0.02112 Vỉa 8

47

Vỉa 9

Vỉa 4

Vỉa 5

Vỉa 6

Mỏ than Vàng Danh

Vỉa 7

+175 +161 +125 +75 +25 +200 +150 +125 +145 +122 +115 -50 +238 +215 +200 +160 +150 +135 0 +240 +165 +105 +60 +50 +10 0 -35 +238 +210 +196 +161 +150 +140 +82 +50 +35 +18 0 -50 0.023 0.03163 0.044 0.078 0.12299 0.01545 0.01964 0.022 0.046 0.089 0.128 0.252 0.00086 0.035 0.051 0.053 0.059 0.102 0.44 0.027 0.0327 0.062 0.06444 0.067 0.082 0.121 0.168 0.0026 0.003 0.007 0.015 0.018 0.03 0.04745 0.05106 0.062 0.186 0.237 0.257

48

Vỉa 8

Vỉa 10

+180 +115 +90 +50 +10 0 -50 +10 +5 0 -10 -40 -46 -50 -65 -90 -150 0.008004 0.025 0.044 0.05863 0.062 0.0676 0.077 0.061 0.0704 0.1131 0.1726 0.196817 0.24 0.2515 0.26385 0.2988 0.332

-200 0.37578

Mỏ than Hà Lầm

Vỉa 11

Vỉa 14

Vỉa 5

Mỏ than Thành Công

-46 -50 -70 -100 -110 -130 -145 -160 -250 +12 -25 -80 -90 -110 -150 -300 -42 -75 -85 -30 0.01034 0.072 0.15 0.2311 0.25193 0.2745 0.262 0.2961 0.37494 0.105 0.192 0.208 0.217 0.239 0.272 0.35953 0.02374 0.69334 0.74549 0.0631 Vỉa 6

49

Vỉa 8

Vỉa 8

Vỉa 9

Mỏ than Giáp Khẩu

Vỉa 11

Vỉa 14

Vỉa 10

Vỉa 12

Mỏ than Cao Thắng -31 -65 -75 -125 -10 -40 -55 -65 -75 -105 +96 +50 +10 +60 +44 +40 +30 +26 +18 +15 +12 -6 -22 +65 +30 +22 -16 -50 0 -50 -60 -80 -95 +148 -50 -80 v -36 -100 0.07 0.0881 0.094 0.26872 0.01 0.066595 0.06 0.062 0.17651 0.26092 0.01987 0.03837 0.04325 0.012 0.012 0.06984 0.08155 0.085 0.09692 0.114667 0.12727 0.13 0.165 0.01637 0.02491 0.025 0.0511 0.059 0.0169 0.07873 0.146 0.19536 0.204242 0.005 0.026 0.035 0.027 0.06218 0.21208

50

Vỉa 13

Vỉa 14

Vỉa 5c

Vỉa 6b

Mỏ than Thống Nhất

Vỉa 13

Vỉa 14

+99 +82 +75 +70 +20 -10 +90 +25 +10 +1 -6 -14 +30 +8 0 -9 -16 -15 -20 -35 0 -20 -25 -30 -35 -55 +35 0 5 -5 -10 -15 -16 -24 -29 -30 +22 +18 +12 0.001 0.05848 0.0809 0.112 0.157925 0.175787 0.0406 0.1325 0.137 0.167 0.19607 0.24543 0.1723 0.345 0.46 0.696 0.917 0.95 1.282 1.528 0.24 0.584 1.004 1.07753 1.24 1.48821 0.028 0.048 0.035 0.936 1.08 1.331 1.42361 1.48 1.47784 1.628 0.026 0.452 1.634

51

Vỉa 6

Vỉa 7

Vỉa 8

Vỉa 9 Mỏ than Dương Huy

Vỉa 10

0 -5 +50 +38 0 -35 -80 -100 +38 0 -35 -35 -100 +100 +70 Vỉa +38 0 -40 +90 +55 +38 0 -20 -100 +38 0 -50 -100 +38 0 2.453 2.964 0.271 1.4 1.90045 1.9229 2.57567 2.82104 0.37784 0.436 0.56338 0.5782 0.61374 0.1406 0.119 0.1392 0.28566 0.74581 0.3657 0.45 0.57 0.5465 0.68 1.60856 0.23 0.2946 1.39559 2.02255 0.009 0.6808 Vỉa 11

-100 1.80868

Vỉa 12

+70 +38 0 -30 -70 -100 +100 0.179 0.1884 0.13665 0.2477 0.281 0.38801 0.02 Vỉa 13

52

Vỉa 14

Vỉa 7Knam

Vỉa 9Knam

Vỉa 12 ĐBắc

Vỉa 5

Mỏ than Quang Hanh

Vỉa 6A

+50 +38 +25 0 -50 -100 +20 +10 -20 -100 +100 +70 +60 +38 0 -15 -35 +80 +55 +38 +100 +70 +65 +38 +35 -5 -12 -25 -36 -40 -50 -63 -145 -175 -12 -38 -40 -40 -50 0.1819 0.2447 0.23558 0.281 0.31125 0.33033 1.048 1.02347 2.02751 3.407 2.609 3.747 3.908 4.29614 4.23136 4.32103 4.861 0.08259 0.00538 0.00653 0.16082 0.17933 0.37121 0.88438 0.56 1.367 1.578 2.163 1.955 2.022 2.097 2.458 3.456 4.43429 1.297 1.215 1.684 1.692 2.186

53

+ 1 8

1.822

+ 1 0

1.886

-23

1.934

-4 0

2 .2 2

V ỉa 7

-5 0

2 .2 6 8

-8 0

2 .7 0 8

-1 1 0

4 .5 7 5 8 3

0

0 .4 0 2

-2 0

1.831

-3 0

1.892

-4 0

2 .4 0 3

-5 0

2 .4 2 9

V ỉa 10

-55

3.11

-6 0

3 .2 9 8

-8 0

3 .6 9 8

-9 0

3 .7 0 4 7

-1 1 0

3 .9 4 4

-5

0 .0 8 8 2 4

-3 0

1.178

-5 0

1.558

V ỉa 11

-6 0

1.63

-9 0

1.7

-1 1 0

2 .0 6 9

0

0 .6 1 2

-5

1.465

-1 0

1.561

-2 0

1.577

-3 0

1.819

-35

1.799

-4 0

2 .081

V ỉa 13

-5 0

2 .1 5 8

-8 0

2 .8 4 7

-9 0

2 .871

-1 1 0

3 .1 2 1 4

-1 4 0

3 .6 8 2

-1 7 5

5 .6 4 8

0

0 .2 2 5

-5

0 .3 7 2

V ỉa 14

-2 0

0.301

54

-4 0

1.042

-43

1.754

-5 0

1.82

-9 0

2 .1 4 7

-95

2 .1 8 3

-1 0 0

2 .2 0 3

-1 1 0

3 .8 6

-1 4 5

4 .6 1 4 1

-1 7 5

5 .7 6

-4 6

0 .2 2 5

-5 0

0 .3 7 2

-55

0.301

-85

1.042

-95

1.754

V ỉa 15

-1 0 0

1.82

-1 1 0

2 .1 4 7

-1 4 0

2 .1 8 3

-1 5 0

2 .2 0 3

-1 7 2

3 .8 6

+ 5 8

0 .4 4

-1 0

0 .6 4

-4 6

0 .7 6 7

-5 0

1.144

V ỉa 16

-85

1.917

-1 0 0

3 .3 1 5

-1 1 0

3 .8 7 6

-1 2 0

1.5

-1 3 0

2 .2 0 3

-1 4 0

2 .8 0 9

V ỉa 12

-1 6 0

3 .2 8 2

-1 8 0

3 .3 7 1 0 4

-2 0 0

3 .9 1 6

-1 1 0

2 .2 6 3

M ỏ th a n K h e C h à m

-1 2 5

3 .5 3 6 3 2

-1 3 0

3 .8 1 1 0 9

V ỉa 1 3 .1 a

-1 2 0

3 .9 7 6

-163

4 .8 5 8 3

-2 0 0

5 .3 0 2

-9 0

3 .3 7 5 0 1

V ỉa 13.1

55

-1 0 0

3 .5 0 6 8 4

-1 2 0

4 .7 5 8

-1 3 0

4 .8 2 7

-1 8 0

5 .0 2 2 9 6

-2 2 5

6 .2 9

-5 6

1.103

-1 0 0

1.82

-1 0 5

2 .2 1 2

-1 2 0

2 .6

V ỉa 13.2

-1 4 7

3.161

-1 5 2

3 .6 0 7

-1 6 4

3 .8 6 8 5 6

-1 9 0

4 .1 4 8

-3 7

1.522

-45

2 .1 9

-75

2 .3 8 6

-8 0

2 .661

-91

3 .1 1 4

V ỉa 14.2

-9 4

3 .1 4

-1 1 0

3 .6 6 0 8 9

-1 2 4

3 .9 6 8 3 3

-1 4 0

4 .2 1 2 2

+ 6 9

0 .3 0 6 4

-2 8

0 .3 8

-45

0 .8

-9 0

1 .0 5 5 4 5 6

V ỉa 14.4

-1 0 0

1 .2 8 5 3 6

-1 2 4

1 .2 1 0 7 2

-1 5 0

1.331

-1 6 8

1.419

+ 5 9

0 .1 3 6 8 4

+ 3 5

1.0 2 0 7

+3

1.1 6 6 6

-5 0

1 .19645

V ỉa 14.5

-71

2 .0 8 9

-1 0 0

2 .0 8 9

-1 4 0

2 .4 9 0 2 3

-3 2

0 .7 0 4

V ỉa G -9

M ỏ th a n M ô n g D ư ơ n g

-8 0

0 .5 3 7

56

-1 2 0

0 .6 6

-1 6 5

0 .7 5 2 4 3 7

-1 7 0

0 .8 5 4 5 2

-1 9 0

1.0 2 2 9

-2 5 0

1.163

+ 1 0 0

0 .1 8 4

+ 1 0

1.047

-8 0

1.165

-9 7 .5

1.265

V ỉa K -8

-1 1 0

1 .3 2 4 7 4

-8 0

1.59801

-2 5 0

1.74743

-2 0

0 .4 9 5

-5 0

0 .7 4 4 7

-8 0

1.229

V ỉa H -1 0

-9 7 .5

1.45

-1 5 0

1 .5 0 4 0 9

-2 5 0

1.8421

-9 7 .5

0 .3 9 2

-1 2 0

1.19831

-1 4 0

1 .0 0 0 6 2

V ỉa I-1 2

-1 6 0

1.48

-2 5 0

2 .5 7

-3 0

0.03

-9 7 .5

0 .1 8 7 5 2

-1 3 0

0 .2 1 3

V ỉa II-11

-1 4 0

0 .3 2 4 0 1

-2 0 0

1.148

2.4. NGHIÊN CỨU QUY LUẬT PHÂN BỐ ĐỘ CHỨA KHÍ METAN

P h â n tíc h số liệ u th ố n g k ê v ề độ c h ứ a k h í m ê ta n v à lấ y g iá trị tru n g

b ìn h tạ i b ả n g 2.1 ch o th ấ y độ c h ứ a k h í m e ta n tro n g c ác v ỉa th a n có s ự th a y đ ổ i

từ n g k h u v ự c v à th e o đ ộ sâ u c ủ a v ỉa. T u y n h iê n , c ô n g n g h ệ k h a i th á c á p d ụ n g

tạ i các m ỏ th a n h ầ m lò v ù n g Q u ả n g N in h h iệ n n a y là k h á c n h a u v à c h iề u sâ u

k h a i th á c c ủ a c ác m ỏ là k h á c n h a u . D o đó lự a c h ọ n m ộ t m ỏ đ ạ i d iệ n ch o v ù n g

Q u ả n g N in h là rấ t k h ó , để th u ậ n lợ i ch o v iệ c n g h iê n c ứ u , L u ậ n á n c h ia là m 3

TẠI CÁC MỎ THAN HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH

57

k h u v ự c n g h iê n c ứ u th e o v ị trí đ ịa lý v à sự liê n tụ c c ủ a c ác v ỉa th a n tro n g bể

th a n v ù n g Q u ả n g N in h , m ỗ i k h u v ự c lự a c h ọ n 1 m ỏ là m đ ạ i d iệ n n g h iê n cứu.

K h u v ự c Đ ô n g T riề u - U ô n g B í: lự a c h ọ n m ỏ th a n M ạ o K h ê ; k h u v ự c H ò n

G ai: lự a c h ọ n m ỏ th a n H à L ầ m ; k h u v ự c C ẩ m P h ả lự a c h ọ n m ỏ th a n K h e

C h àm . C á c m ỏ đ ư ợ c lự a c h ọ n có s ự th a y đ ổ i lớ n v ề c h iề u sâ u k h a i th á c tro n g

n h ữ n g n ă m q u a n ê n sẽ đ ả m b ả o số liệ u n g h iê n c ứ u đ a d ạ n g v à đ ủ độ tin cậy.

S ự th a y đ ổ i độ c h ứ a k h í m e ta n th e o c h iề u sâ u v ỉa c ủ a c ác m ỏ M ạ o

K h ê , H à L ầ m v à K h e C h à m 1 đ ư ợ c x á c đ ịn h từ d ữ liệ u đ ầ u v à o (b ả n g 2 .1 )

b ằ n g p h ư ơ n g p h á p h ồ i q u y th ự c n g h iệ m th e o q u a n h ệ có d ạ n g h à m y = a .x b v à

đ ư ợ c th ể h iệ n trê n h ìn h 2 .5 , h ìn h 2 .6 v à h ìn h 2.7.

2.4.1. Nghiên cứu quy luật độ chứa khí metan theo chiều sâu của vỉa

12

70

50

30

-15

-25

-35

-50

-60

-70

-80

-100

-120

-150

-200

-250

-300

-350

-400

Mức sâu (cao độ) của vỉa than, m

— Vỉa 7 ^ ^ V ỉa 9 b ....... Power (Via 9)

Via 8 Via 10 ....... Power (Vỉa 9b)

— Via 9 ....... Poly. (VỉalOỊ ....... Power (Vỉa 8)

Hình 2.5. Biến thiên độ chứa khí mê tan trong vỉa than của mỏ than Mạo Khê

58

T ừ c ác đồ th ị b iế n th iê n đ ộ c h ứ a k h í m ê ta n th e o c h iề u sâ u c ủ a c ác v ỉa

th a n tạ i h ìn h h ìn h 2 .5 , h ìn h 2 .6 v à h ìn h 2 .7 c h o th ấ y độ c h ứ a k h í m ê ta n tă n g

th e o c h iề u sâ u c ủ a v ỉa v à độ c h ứ a k h í m ê ta n tu â n th e o q u y lu ậ t v ớ i h à m h ồ i

Hình 2.7. Biến thiên độ chứa khí mê tan trong vỉa than mỏ than Khe Chàm 1

59

q u y c ó d ạ n g p h ư ơ n g trìn h y = a .x b v ớ i c ác b iế n x là đ ộ sâ u (cao đ ộ ) c ủ a v ỉa

th a n , y là độ c h ứ a k h í m ê ta n tạ i đ ộ sâ u x. T ù y từ n g đ iề u k iệ n c ụ th ể c ủ a từ n g

v ỉa m à có g iá trị a v à b k h á c n h a u . T ừ c ác q u a n h ệ b iế n th iê n độ c h ứ a k h í c ủ a

c ác m ỏ M ạ o K h ê , H à L ầ m v à K h e C h à m 1, d ự b á o đ ư ợ c độ c h ứ a k h í c ác m ứ c

k h a i th á c x u ố n g sâ u b ả n g 2 .2

T ê n m ỏ

T ê n v ỉa

M ứ c

G h i c h ú

G iá trị d ự b á o độ c h ứ a k h í, m 3/T K C 0 .7 7 3

-2 0 0

-2 5 0

0 .9 2 3

-3 0 0

1.073

V ỉa 1C B

-3 5 0

1.223

-4 0 0

1.373

-2 0 0

1.379

-2 5 0

1.679

-3 0 0

1.979

V ỉa 5

-3 5 0

2 .2 7 9

-4 0 0

2 .5 7 9

-2 0 0

1.008

-2 5 0

1.183

-3 0 0

1.358

V ỉa 6

-3 5 0

1.533

M ỏ th a n M ạ o K h ê

-4 0 0

1.708

-2 0 0

1.907

-2 5 0

2 .3 0 7

-3 0 0

2 .7 0 7

V ỉa 7

-3 5 0

3 .1 0 7

-4 0 0

3 .5 0 7

-2 0 0

2 .6 4 3

-2 5 0

3 .2 9 3

-3 0 0

3 .9 4 3

V ỉa 8

-3 5 0

4 .5 9 3

-4 0 0

5 .243

-2 0 0

5 .1 2 6

V ỉa 9

-2 5 0

6 .2 7 6

Bảng 2.2. Kết quả dự báo độ chứa khí mê tan trong các vỉa than ở một số mỏ _______________ ________ than hầm lò vùng Quảng Ninh_____________ _________

60

-3 0 0

7 .4 2 6

-3 5 0

8 .5 7 6

-4 0 0

9 .7 2 6

-1 5 0

3 .4 7 7

-2 0 0

4 .4 7 7

-2 5 0

5 .4 7 7

V ỉa 9 b

-3 0 0

6 .4 7 7

-3 5 0

7 .4 7 7

-1 5 0

1.217

-2 0 0

1.467

-2 5 0

1.717

V ỉa 10

-3 0 0

1.967

-3 5 0

2 .2 1 7

-4 0 0

2 .4 6 7

-2 5 0

0 .4 8 2

-3 0 0

0 .5 5 2

V ỉa 10

-3 5 0

0 .6 2 2

M ỏ th a n H à L ầ m

-3 0 0

0.5

V ỉa 11

-3 5 0

0 .5 8

-3 5 0

0 .3 9 3 1

V ỉa 14

-2 5 0

5 .3 9 6 2

-3 0 0

6 .7 3 6 2

V ỉa 12

-3 5 0

8 .0 7 6 2

-2 5 0

7 .9 4 7 8

-3 0 0

8 .7 4 7 8

V ỉa 13.1

-3 5 0

9 .2 9 7 8

-2 5 0

6 .2 2 8

V ỉa 1 3 .1 a

-3 0 0

6.5

-2 1 0

4 .8 2

-2 5 0

5 .8 1 2

V ỉa 13.2

M ỏ th a n K h e C h à m 1

-3 0 0

7 .0 5 2

-1 8 0

5 .3 2 1 2

-2 0 0

5 .8 3 1 2

V ỉa 14.2

-2 5 0

7 .1 0 6 2

-3 0 0

8 .3 8 1 2

-2 0 0

1.6 1 2 8

-2 5 0

1.8 7 7 8

V ỉa 14.4

-3 0 0

2 .1 4 2 8

-1 8 0

2 .9 5 0 5

V ỉa 14.5

61

-2 0 0

3 .1 6 0 5

-2 5 0

3 .6 8 5 5

-3 0 0

4 .2 1 0 5

2.4.2. Kết quả nghiên cứu quy luật chứa khí mê tan theo khu vực mỏ

Đ ộ c h ứ a k h í m ê ta n tro n g k h o á n g sà n g th a n v ù n g Q u ả n g N in h b iế n đ ộ n g

rấ t m ạ n h th e o từ n g k h u v ự c . T ro n g m ỗ i v ỉa độ c h ứ a k h í c ũ n g b iế n đ ộ n g rấ t

m ạ n h th e o m ặ t n g an g .

T ro n g to à n v ù n g có 03 k h u v ự c có độ c h ứ a k h í cao n h ư sau:

- K h u V ự c M ạ o K h ê , c h ủ y ế u m ô t số v ỉa 6 ,7 ,8 ,9 m ỏ th a n M ạ o K h ê ,

v ỉa 43 m ỏ th a n H ồ n g T h á i, v ỉa 1C m ỏ th a n Đ ồ n g V ô n g . Đ ộ c h ứ a k h í d ao

đ ộ n g từ 0 ,0 1 7 đ ế n 8 ,5 8 5 m 3/T khốicháy

- K h u N g ã H a i b a o gồm : m ô t số v ỉa c ủ a m ỏ Q u a n g H a n h , m ô t số v ỉa

m ỏ th a n D ư ơ n g H u y . Đ ô c h ứ a k h í d a o đ ô n g từ 0 ,0 2 đ ế n 8 ,3 7 m 3/T khốicháy

- K h u K h e C h à m b a o g ồ m m ô t số v ỉa c ủ a m ỏ th a n K h e c h à m v à v ỉa

I1 2 m ỏ th a n M ô n g D ư ơ n g . Đ ộ c h ứ a k h í d a o đ ộ n g từ 0 ,0 0 7 đ ế n 6 ,6 2 2

m /T khốicháy

C á c k h u v ự c c ò n lạ i n h ìn c h u n g đ ô c h ứ a k h í th ấ p b a o gồm :

K h u V à n g D a n h Y ê n tử g ồ m c ác M ỏ V à n g D a n h , N a m M ầ u , độ c h ứ a

k h í rấ t th ấ p từ 0 ,0 0 4 0 5 đ ế n 0 ,1 3 8 0 m 3/T khốicháy.

K h u v ự c H ò n G a i g ồ m c ác M ỏ H à L ầ m , C a o T h ắ n g , G iá p K h ấ u ,

T h à n h C ô n g . Đ ô c h ứ a k h í th ấ p từ 0 ,0 0 1 0 đ ế n 3 ,3 4 0 1 m 3/T K C

T h e o Q C V N 0 1 /B C T , Q u y c h u ẩ n Q u ố c g ia v ề k ỹ th u ậ t a n to à n tro n g k h a i

th á c th a n h ầ m lò , q u y đ ịn h v ề p h â n lo ạ i m ỏ th e o k h í m ê ta n tạ i đ iề u 51 n h ư

sau:

- M ỏ lo ạ i I: có đ ộ c h ứ a m ê ta n c ủ a v ỉa th a n từ 0 đ ế n < 2 ,5 m 3/T khốicháy.

- M ỏ lo ạ i II: có độ c h ứ a m ê ta n c ủ a v ỉa th a n từ 2 ,5 đ ế n < 4 ,5 m 3/T khốicháy.

- M ỏ lo ạ i III: có đ ộ c h ứ a m ê ta n c ủ a v ỉa th a n từ 4 ,5 đ ế n < 8 m 3/T khốicháy.

- M ỏ siê u h ạn g : có độ c h ứ a m ê ta n c ủ a v ỉa th a n > 8 mVTkhốicháy.

than hầm lò vùng Quảng Ninh

62

T ừ k ế t q u ả n g h iê n c ứ u v ề độ c h ứ a k h í m ê ta n c h o c ác v ỉa th a n c ủ a các

m ỏ L u ậ n á n có m ộ t số n h ậ n x é t sau:

- Đ ộ c h ứ a k h í m ê ta n tă n g th e o c h iề u s â u c ủ a v ỉa c ũ n g n h ư c ủ a m ỏ

th e o q u y lu ậ t y = a .x b

- T ro n g b ể th a n Q u ả n g N in h , c ác m ỏ h ầ m lò c ũ n g c h ia ra c ác k h u v ự c

có độ c h ứ a k h í m ê ta n c ao v à k h u v ự c có độ c h ứ a k h í m ê ta n th ấ p h ơ n . K h u

v ự c có đ ộ c h ứ a k h í m ê ta n c ao đ ư ợ c b iể u h iệ n ở c ác m ỏ: M ạ o K h ê , Đ ồ n g

V ô n g , Q u a n g H a n h , D ư ơ n g H u y , K h e C h à m ( m ỏ h ạ n g III v à siê u h ạ n g ). C ác

m ỏ th a n h ầ m lò c ò n lạ i c ủ a v ù n g Q u ả n g N in h đ ề u có độ c h ứ a k h í m ê ta n

tro n g c ác v ỉa th a n th ấ p (c h ủ y ế u là các m ỏ h ạ n g I v à II)

2.5. NHẬN XÉT CHƯƠNG 2

64

Chương 3

NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THOÁT KHÍ METAN KHI KHAI THÁC

3.1. N G H IÊ N C Ứ U Đ Ộ T H O Á T K H Í M E T A N Ở C Á C M Ỏ T H A N H Ầ M

L Ò V Ù N G Q U Ả N G N IN H

XUỐNG SÂU TẠI CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH

3.1.1. Nghiên cứu chế độ thoát khí metan ở lò chợ

T ro n g lò c h ợ k h a i th á c th a n , có n h iề u y ế u tố ả n h h ư ở n g đ ế n độ th o á t k h í

m e ta n tro n g lò c h ợ nh ư : Đ ộ c h ứ a k h í m e ta n tro n g v ỉa th a n , c h iề u d à y v ỉa th a n ,

s ả n lư ợ n g k h a i th á c , c ô n g n g h ệ k h ấ u th a n , tổ c h ứ c s ả n x u ấ t tro n g lò c h ợ ,...

T ro n g đó ả n h h ư ở n g c h ủ y ế u là do đ ộ c h ứ a k h í m e ta n tro n g v ỉa v à s ả n lư ợ n g

k h a i th ác .

- Ánh hưởng của độ chứa khí mêtan trong vỉa than: N g u ồ n th o á t k h í

đ ề u có x u ấ tth o á t p h á t từ th a n m ớ i k h ấ u , từ b ề m ặ t lộ g ư ơ n g c ủ a v ỉa đ a n g k h a i

th á c v à từ c ác v ỉa lâ n cận. D o đó độ c h ứ a k h í m ê ta n sẽ là y ế u tố trự c tiế p đ ầ u

tiê n ả n h h ư ở n g đ ế n độ th o á t k h í m êtan .

Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến độ thoát k h í metan trong lò chợ

g ư ơ n g , c h iề u d à i lò ch ợ , c h iề u cao k h ấ u

-Sản lượng lò chợ: đ â y là y ế u tố tổ n g h ợ p c ủ a c ác y ế u tố: tố c độ tiế n

Đ ể n g h iê n c ứ u ả n h h ư ở n g c ủ a c ác y ế u tố đ ịa c h ấ t ả n h h ư ở n g đ ế n độ

th o á t k h í m ê ta n tro n g lò c h ợ , c ầ n th iế t lự a c h ọ n n h ữ n g v ỉa th a n có độ c h ứ a

k h í k h á c n h a u , n h ư v ậ y sẽ p h ả n á n h rõ n é t ả n h h ư ở n g c ủ a độ c h ứ a k h í m ê ta n

tro n g v ỉa th a n đ ế n độ th o á t k h í m ê ta n v à o tro n g lò c h ợ k h a i th ác . T á c g iả lu ậ n

á n lự a c h ọ n m ộ t số lò c h ợ c ủ a c ác m ỏ đ ặ c trư n g c ủ a 3 k h u v ự c tạ i v ù n g

Q u ả n g N in h n h ư sau:

3.1.1.2. Lựa chọn lò chợ nghiên cứu

lò chợ: L ò c h ợ 6 Đ M R + 3 0 /+ 6 7 ; lò c h ợ 6 Đ M R -2 5 /+ 3 0 ; lò c h ợ 6 Đ M R -8 0 /-

2 5 ; lò c h ợ 6 Đ M R -1 5 0 /-8 0 .

- Khu vực Đông Triều- Uông Bí: L ự a c h ọ n m ỏ th a n M ạ o K h ê v ớ i các

+ 4 0 /+ 2 4 k h u III v ỉa 10; lò c h ợ + 2 0 /-1 8 k h u III v ỉa 10; lò c h ợ -2 0 /-4 6 k h u III

- Khu vực Hòn Gai: L ự a c h ọ n m ỏ th a n H à L ầ m v ớ i c ác lò chợ: L ò c h ợ

65

v ỉa 10; lò c h ợ -4 6 /-6 5 k h u III v ỉa 10; lò c h ợ -7 0 /-1 0 0 k h u III v ỉa 10; lò c h ợ -

9 0 /-1 1 0 k h u III v ỉa 10; lò c h ợ -1 1 0 /-1 5 0 k h u III v ỉa 10; v à lò c h ợ -1 5 0 /-1 8 0

k h u III v ỉa 10.

L ò c h ợ 13.2-2 (m ứ c -2 5 /-5 5 ); lò c h ợ 13.2-5 (m ứ c -5 5 /-1 0 0 ); lò c h ợ 13.2-4

(m ứ c -1 0 0 /-1 2 5 ); lò c h ợ 13 .2 -6 (m ứ c -1 2 0 /-1 4 0 ); lò c h ợ 13.2-5 (m ứ c -1 4 0 /-

168); lò c h ợ 1 3 .2 -6 (m ứ c -1 7 0 /-1 9 8 ) v à lò c h ợ 13.2-7 (m ứ c -1 9 5 /-2 1 0 ).

- Khu vực Cẩm Phả: L ự a c h ọ n m ỏ th a n K h e C h à m 1 v ớ i c ác lò chợ:

3.1.1.3. Kết quả đo đạc khảo sát thực tế

C á c số liệ u đo đ ạ c k h ả o sá t v ề độ c h ứ a k h í, sả n lư ợ n g th á n g v à độ

th o á t k h í đ ư ợ c c ủ a các lò c h ợ c ủ a m ỏ th a n M ạ o K h ê: L ò c h ợ 6 Đ M R + 3 0 /+ 6 7 ;

lò c h ợ 6 Đ M R -2 5 /+ 3 0 ; lò c h ợ 6 Đ M R -8 0 /-2 5 ; lò c h ợ 6 Đ M R -1 5 0 /-8 0 đ ư ợ c

trìn h b à y tro n g c ác b ả n g sau:

a. Các lò chợ khảo sát, nghiên cứu tại mỏ than Mạo Khê

Bảng 3.1.ĐỘ chứa khỉ mêtan lò chợ 6ĐMR +30/+67

STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

r

+60 +40 +30 Lò chợ Lò chợ Lò chợ Độ chứa khí mêtan trung bình (m3/Tkc) 0.281 0.298 0.32 0.299 1 2 3 4

Bảng 3.2. Kêt quả tính toán độ thoát khí khu lò chợ 6ĐMR +30/+67

TT Thông số T4 T5 T6 T7 T8 T9 Trung bình lượng 15445 13445 19153 14707 6622 5374 12457 1

27 26 28 27 13 10 21.83 2 làm (ngày

579 482 730 510 428 430 526.5 3

0.26 0.26 0.31 0.27 0.25 0.25 0.27 4

1.505 1.253 2.263 1.377 1.07 1.075 1.42 5 thoát khí I đối

3.79 3.49 4.76 3.64 3.02 2.88 3.60 6 Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) Độ tuyệt (m3/phút) Độ tương thoát khí q đối,

66

(m 3/Tngày-đêm)

Bảng 3.3.ĐỘ chứa khí mêtan lò chợ 6ĐMR -25/+30 STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

r

Lò chợ Lò chợ Lò chợ +30 0 -20 1 2 3 4 Độ chứa khí mêtan trung bình (m3/Tkc) 0.293 0.350 0.399 0.349

Bảng 3.4. Kết quả tính toán độ thoát khí khu lò chợ 6ĐMR -25/+30

TT Thông số T6 T7 T8 T9 T10 T11 Trung bình lượng 1 13247 14772 16451 12707 13622 13456 14042

2 25 24 28 24 26 26 25.50 làm (ngày

3 550 680 738 512 624 572 612.6

4 0.24 0.27 0.27 0.25 0.24 0.25 0.25

5 1.32 1.836 1.992 1.28 1.4976 1.43 1.56 thoát khí I đối

6 3.59 4.30 4.88 3.48 4.12 3.98 4.06 Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) Độ tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ q đối, tương (m3/Tngày-đêm)

Bảng 3.5.ĐỘ chứa khí mêtan lò chợ 6ĐMR -80/-25 STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

r

-25 -60 -80 Lò chợ Lò chợ Lò chợ 1 2 3 4 Độ chứa khí mêtan trung bình (m3/Tkc) 0.399 0.422 0.456 0.426

Bảng 3.6. Kết quả tính toán độ thoát khí khu lò chợ 6ĐMR -80/-25

TT Thông số T7 T8 T9 T10 T11 T12 Trung bình lượng 10136 15709 12084 18139 16611 14713 14565 1

25 27 25 28 26 26 26.17 2 làm (ngày Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm)

67

450 600 490 792 516 619.6 870 3

0.23 0.31 0.28 0.28 0.32 0.29 0.3 4

1.04 1.86 1.37 2.61 2.22 1.65 1.79 5 thoát khí I đối

3.68 4.60 4.09 5.80 5.00 4.20 4.56 6 Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) Độ tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ tương q đối, (m3/Tngày-đêm)

Bảng 3.7.Độ chứa khí. mêtan lò chợ 6ĐMR -150/-80 STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

r

-80 -100 -150 Lò chợ Lò chợ Lò chợ Độ chứa khí mêtan trung bình (m3/Tkc) 0.456 0.672 0.9582 0.696 1 2 3 4

Bảng 3.8. Kêt quả tính toán độ thoát khí khu lò chợ 6ĐMR -150/-80

TT Thông số T3 T4 T5 T6 T7 T8 Trung bình lượng 14000 16858 15668 12866 18850 13385 15271 1

25 27 25 26 28 23 25.67 2 làm (ngày

821 998 958 712 1124 780 898.8 3

0.25 0.29 0.26 0.24 0.33 0.27 0.27 4

2.053 2.894 2.491 1.709 3.7092 2.106 2.49 5 thoát khí I đối

5.28 6.67 5.72 4.97 7.93 5.21 5.97 6 Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) Độ tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ tương q đối, (m3/Tngày-đêm)

C á c số liệ u đo đ ạ c k h ả o sá t v ề độ c h ứ a k h í, sả n lư ợ n g th á n g v à độ

th o á t k h í đ ư ợ c c ủ a c ác lò c h ợ c ủ a m ỏ th a n H à L ầm : L ò c h ợ + 4 0 /+ 2 4 k h u III

v ỉa 10; lò c h ợ + 2 0 /-1 8 k h u III v ỉa 10; lò c h ợ -2 0 /-4 6 k h u III v ỉa 10; lò c h ợ -

4 6 /-6 5 k h u III v ỉa 10; lò c h ợ -7 0 /-1 0 0 k h u III v ỉa 10; lò c h ợ -9 0 /-1 1 0 k h u III

b. Các lồ chợ tại mỏ than Hà Lầm

68

v ỉa 10; lò c h ợ -1 1 0 /-1 5 0 k h u III v ỉa 10; v à lò c h ợ -1 5 0 /-1 8 0 k h u III v ỉa 10

trìn h b à y tro n g c ác b ả n g sau:

Bảng 3.9.ĐỘ chứa khí mêtan lò chợ +40/+24 khu III vỉa 10

STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

r

+30 +40 +28 +35 Lò chợ Lò chợ Lò chợ Lò chợ 1 2 3 4 5 Độ chứa khí mêtan trung bình (m3/Tkc) 0.054 0.067 0.048 0.07 0.06

Thông số T10 T11 TT T6 T9 T7 T8 Bảng 3.10. Kết quả tínhT toán độ thoát khí khu lò chợ+40/+24 khu III vỉa 10 Trung bình lượng 1 10000 11000 11000 12553 12626 11500 11447

2 25 27 28 27 28 25 26.67 làm (ngày

3 449 454 432 498 494 523 475.

4 0.01 0.012 0.011 0.013 0.013 0.012 0.012

5 0.045 0.055 0.048 0.065 0.0642 0.063 0.057 thoát khí I đối

6 0.162 0.193 0.174 0.201 0.2051 0.197 0.188 Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) Độ tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ tương q đối, (m3/Tngày-đêm)

Bảng 3.11ĐỘ chứa khí mêtan lò chợ +20/-18 khu III vỉa 10 STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

r

+15 0 -15 +20 Lò chợ Lò chợ Lò chợ Lò chợ 1 2 3 4 5 Độ chứa khí mêtan trung bình (m3/Tkc) 0.15 0.18 0.19 0.15 0.17

Thông số T10 T11 TT T6 T7 T9 T8 Bảng 3.12. Kết quả tính toán độ thoát khí khu lò chợ +20/-18kkhu III vỉa 10 Trung bình lượng 1 18263 16303 16478 18373 15288 16640 16890 Sản tháng, A (T)

69

28 27 26 28 26 27 27.00 2 làm (ngày

621 498 558 612 524 579 294.0 3

0.038 0.028 0.03 0.037 0.026 0.025 0.004 4

0.235 0.139 0.167 0.226 0.1362 0.144 0.18 5 thoát khí I đối

0.3336 6 0.521 0 0.332 5 0.380 4 0.496 9 0.338 2 0.400 4 Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) Độ tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ tương q đối, (m3/lngày-đêm)

Bảng 3.13.ĐỘ chứa khí mêtan lò chợ -20/-46 khu III vỉa 10 STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

r

-45 -38 -30 -20 Lò chợ Lò chợ Lò chợ Lò chợ Độ chứa khí mêtan trung bình (m3/Tkc) 0.30 0.23 0.15 0.14 0.2 1 2 3 4 5

Thông số T10 T11 TT T6 T7 T9 T8 Bảng 3.14. Kêt quả tính toán độ thoát khí khu, lồ chợ -20/-46 khu III vỉa 10 Trung bình lượng 12350 12135 14839 10841 9564 11489 11869 1

27 25 28 27 22 26 25.83 2 làm (ngày

532 535 548 443 458 465 390.0 3

0.042 0.04 0.06 0.033 0.029 0.035 0.003 4

0.22 0.21 0.33 0.15 0.13 0.16 0.20 5 thoát khí I đối

0.703 0.634 0.893 0.524 0.4400 0.530 0.62 6 Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) Độ tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ tương q đối, (m3/Tngày-đêm)

Bảng 3.15.ĐỘ chứa khí mêtan lò chợ -46/-65 khu III vỉa 10 STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

1 -65 (m3/Tkc) 0.32 Lò chợ

70

r

-58 -57 -48 Lò chợ Lò chợ Lò chợ Độ chứa khí mêtan trung bình 0.26 0.25 0.17 0.25 2 3 4 5

Thông số T10 T11 TT T6 T7 T9 T8 Bảng 3.16. Kết quả tính toán độ thoát khí khu. lò chợ -46/-65 khu III vỉa 10 Trung bình lượng 19100 19858 19668 19866 17850 19385 19287 1

28 26 29 29 24 28 27.33 2 làm (ngày

421 498 458 432 424 480 450.0 3

0.19 0.24 0.21 0.25 0.16 0.2 0.251 4

1.08 0.6784 0.96 0.95 5 thoát khí I đối 0.799 9 1.195 2 0.961 8

1.688 2.253 2.042 2.271 1.3135 1.996 1.927 6 Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) Độ tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ tương q đối, (m3/Tngày-đêm)

Bảng 3.17.ĐỘ chứa khí mêtan lò chợ-70/-100 khu III vỉa 10 STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

r

-100 -93 -80 -72 Lò chợ Lò chợ Lò chợ Lò chợ Độ chứa khí mêtan trung bình (m3/Tkc) 0.38 0.33 0.26 0.24 0.3 1 2 3 4 5

Thông số T10 T11 TT T6 T7 T9 T8 Bảng 3.18. Kết quả tính toán độ thoát khí khu lò chợ -70/-100 khu III vỉa 10 Trung bình lượng 13000 18642 18295 18872 18429 17435 17445 1

24 27 25 27 27 24 25.67 2 làm (ngày

542 586 644 621 603 576 342.0 3

0.14 0.23 0.2 0.23 0.2 0.19 0.298 4 Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) 0.758 1.347 1.288 1.428 1.206 1.094 1.19 5 Độ thoát khí

71

I đối

6 2.02 2.81 2.53 2.94 2.54 2.17 2.50 tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ tương q đối, (m3/lngày-đêm)

C á c số liệ u đ o đ ạ c k h ả o sát v ề độ c h ứ a k h í, s ả n lư ợ n g th á n g v à độ th o á t

k h í đ ư ợ c c ủ a c ác lò c h ợ c ủ a m ỏ th a n K h e C h à m 1: L ò c h ợ 13 .2 -2 (m ứ c -2 5 /-

5 5); lò c h ợ 13.2-5 (m ứ c -5 5 /-1 0 0 ); lò c h ợ 13.2-4 (m ứ c -1 0 0 /-1 2 5 ); lò c h ợ

13.2-6 (m ứ c -1 2 0 /-1 4 0 ); lò c h ợ 13.2-5 (m ứ c -1 4 0 /-1 6 8 ); lò c h ợ 13.2-6 (m ứ c -

1 7 0 /-1 9 8 ) v à lò c h ợ 13.2-7 (m ứ c -1 9 5 /-2 1 0 ) trìn h b à y tro n g c ác b ả n g sau:

c. Các lò chợ tại mỏ than Khe Chàm 1

Bảng 3.19.ĐỘ chứa khí mêtan lò chợ 13.2-2 (-25/-55)

STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

r

-55 -30 -27 Lò chợ Lò chợ Lò chợ Độ chứa khí mêtan trung bình 1 2 3 4 (m3/Tkc) 1.3 1.15 0.9 1.1

Bảng 3.20. Kêt quả tính toán độ thoát khí khu lò chợ 13.2-2 (-25/-55)

TT Thông số T6 T7 T8 T9 T10 T11 Trung bình lượng 13000 12500 14300 12300 14500 14000 13433 1

24 27 28 27 28 26 26.67 2 làm (ngày

549 742 830 710 828 830 3 748.1 7

0.082 0.05 0.056 0.049 0.064 0.058 0.05 4

0.371 0.5299 0.44 5 thoát khí I đối 0.450 18 0.464 8 0.347 9 0.481 4

1.20 1.15 1.31 1.10 1.47 1.29 1.25 6 Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) Độ tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ tương q đối, (m3/Tngày-đêm)

Bảng 3.21.ĐỘ chứa khỉ mêtan lò chợ 13.2-5 (-55/-100) STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

1 -95 (m3/Tkc) 2.35 Lò chợ

72

r

-75 -73 -58 Lò chợ Lò chợ Lò chợ Độ chứa khí mêtan trung bình 2.15 1.6 1.32 1.82 2 3 4 5

Bảng 3.22. Kết quả tính toán độ thoát khí khu lò chợ 13.2-5 (-55/-100)

TT Thông số T6 T7 T8 T9 T10 T11 Trung bình lượng 14534 15568 13424 16394 14562 12689 14528 1

24 28 26 28 27 28 26.83 2 làm (ngày

420 476 425 530 470 410 3 455.1 7

0.35 0.33 0.28 0.32 0.28 0.23 0.31 4

1.47 1.19 1.696 1.316 0.943 1.36 5 thoát khí I đối 1.570 8

3.50 4.07 3.32 4.17 3.51 3.00 3.59 6 Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) Độ tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ tương q đối, (m3/Tngày-đêm)

Bảng 3.23.ĐỘ chứa khí mêtan lò chợ 13.2-4 (-100/-125) STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

r

-125 -110 -120 -100 Lò chợ Lò chợ Lò chợ Lò chợ Độ chứa khí mêtan trung bình (m3/Tkc) 2.6 2.5 2.33 2.212 2.41 1 2 3 4 5

Bảng 3.24. Kết quả tính toán độ thoát khí khu lò chợ 13.2-4 (-100/-125)

TT Thông số T6 T7 T8 T9 T10 T11 Trung bình lượng 13475 13542 16479 15820 12000 17489 14800 1

27 25 28 28 22 28 26.33 2 làm (ngày

648 654 710 788 625 780 700.8 3

0.25 0.27 0.32 0.24 0.26 0.32 0.25 4 Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) 1.62 1.77 2.27 1.89 1.63 2.50 1.95 5 Độ thoát khí

73

I đối

4.67 4.69 5.56 4.82 4.29 5.75 4.97 6 tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ tương q đối, (m3/lngày-đêm)

Bảng 3.25.ĐỘ chứa khí mêtan lò chợ 13.2-6 (-125/-168) STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

r

-168 -162 -155 -130 Lò chợ Lò chợ Lò chợ Lò chợ Độ chứa khí mêtan trung bình 1 2 3 4 5 (m3/Tkc) 3.101 2.91 2.72 2.6 2.88

Bảng 3.26. Kêt quả tính toán độ thoát khí khu lò chợ 13.2-6^ (-125/-168)

TT Thông số T6 T7 T8 T9 T10 T11 Trung bình lượng 14733 15241 15365 14986 16892 14628 15307 1

27 26 27 26 28 26 26.67 2 làm (ngày

821 798 808 812 784 780 800.5 3

0.24 0.27 0.26 0.24 0.32 0.26 0.28 4

1.970 2.154 2.101 1.948 2.5088 2.028 2.12 5 thoát khí I đối

5.20 5.29 5.32 4.87 5.99 5.19 5.31 6 Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) Độ tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ tương q đối, (m3/Tngày-đêm)

Bảng 3.27.ĐỘ chứa khí mêtan lò 13.2-6.1 (-170/-198) STT Vị trí lấy mẫu Mức sâu của lò chợ, m Độ chứa khí mê tan

r

-195 -180 -175 -170 Lò chợ Lò chợ Lò chợ Lò chợ 1 2 3 4 5 (m3/Tkc) 4.148 3.807 3.607 3.421 3.78 Độ chứa khí mêtan trung bình

Bảng 33.28. Kêt quả tính toán độ thoát khí khu lò chợ' 13.2-6.1 (-170/-198) TT Thông số T6 T7 T8 T9 T10 T11 Trung

74

bình lượng 1 17322 18638 18275 18841 18436 17441 18158

2 27 28 27 28 28 26 27.33 làm (ngày

3 842 1044 986 1021 1112 876 980.1

4 0.24 0.28 0.29 0.32 0.27 0.26 0.25

5 2.021 2.923 2.859 3.267 3.0024 2.277 2.73 thoát khí I đối

6 4.54 6.32 6.08 6.99 6.57 4.89 5.90 Sản tháng, A (T) Số ngày việc, N đêm) Lưu lượng gió Q (m3/phút) Hàm lượng khí CH4 C(%) Độ tuyệt (m3/phút) thoát khí Độ tương q đối, (m3/lngày-đêm)

C ó n h iề u y ế u tố ả n h h ư ở n g đ ế n độ th o á t k h í m ê ta n từ tro n g v ỉa th a n

k h i k h a i th á c , tu y n h iê n tro n g k h u ô n k h ổ lu ậ n á n ch ỉ x é t ả n h h ư ở n g c ủ a 2 y ế u

tố c h ín h đó là: Ả n h h ư ở n g c ủ a độ c h ứ a k h í tro n g v ỉa th a n đ ế n độ th o á t k h í

m e ta n v à ả n h h ư ở n g c ủ a s ả n lư ợ n g k h a i th á c đ ế n độ th o á t k h í m etan .

3.1.1.4. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến độ thoát k h í mêtan

C á c số liệ u tổ n g h ợ p k ế t q u ả k h ả o sá t đ ộ c h ứ a k h í tru n g b ìn h , độ th o á t

k h í tru n g b ìn h v à sả n lư ợ n g tru n g b ìn h c ủ a các lò c h ợ tiê u b iể u đ ư ợ c th u th ậ p

v à s ử d ụ n g p h ầ n m ề m M ic ro s o ft E x c e l x â y d ự n g b iể u đồ q u a n h ệ g iữ a độ

c h ứ a k h í m ê ta n v ớ i độ th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t đ ố i v à tư ơ n g đối.

a. Ảnh hưởng của độ chứa khí đến độ thoát khỉ mêtan

Bảng 3.29. Tổng hợp chế độ khỉ mêtan của các lò chợ lựa chọn khảo sát

tại mỏ than Mạo Khê

STT Tên Lò chợ Công nghệ khai thác Sản lượng thoát tương thoát tuyệt Độ thoát khí trung bình Độ khí đối Độ khí đối Độ chứa khí trung bình chợ 6ĐMR 1 12457 0.30 1.42 3.60

2 14042 0.35 1.56

3 Lò +30/+67 Lò chợ 6ĐMR -25/+30 Lò chợ 6ĐMR Khoan nổ mìn Khoan nổ mìn Khoan nổ 14565 0.43 1.79 4.06 4.56

75

15271 0.70 2.49 4 mìn Khoan nổ mìn 5.97

1 p

-80/-25 Lò chợ 6ĐMR -150/-80 3.00

2,50

<5 2

V = 1.2902ln(x) + 2.9381 đ RI2 = 0.992; ...........

2.00

-M

..*■.....

ĩ 1.50

s ^ 3 £ 1.00

0.50

<0*

0,00

0.20

0.70

0.00

0.10

0.30

0.40

0.50

0.60

0.80

f)n chúa khí metan. m3/T.KC

Hình 3.1. Mối quan hệ giữa độ chứa khí và độ thoát khí mê tan tuyệt đối

7.00

y = 2 .7 8 9 3 ln (x ) + 6 .9 6 9 2

mỏ than Mạo Khê

_ i í ..... ..

ỉ ......

R:2 = 0.9.99L( .....

5.00

.....

...t

4.00

6.00

3.00

é*

k<ò € W) Ị= b 5

2.00

M s

£

1.00

0.00

0.10

0.20

0,30

0.40

0,50

0.60

0.70

0.80

ệậ WD « . s H £ 0.00

0 ĩ

Độ chứa khí metan, m3/T.KC

<0* ỗ

Hình 3.2. Mối quan hệ giữa độ chứa khí và độ thoát khí mê tan tương đối

mỏ than Mạo Khê

76

Bảng 3.30. Tổng hợp chế độ khí mêtan của các lò chợ lựa chọn khảo sát

tại mỏ than Hà Lầm

STT Tên Lò chợ Sản lượng chứa trung Công nghệ khai thác Độ khí bình thoát tương thoát tuyệt Độ khí đối Độ thoát khí trung bình Độ khí đối

2.34 1 11447 4.50 7.43

2 5.12 6.62 16890 6.87

3 11869 5.35 3.43 10.70

4 3.24 5.84 19287 1.53

-70/-100 2.14 5 17445 1.09 4.81 Khoan nổ mìn Khoan nổ mìn Khoan nổ mìn Khoan nổ mìn Khoan nổ mìn Lò chợ +40/+24 khu III vỉa 10 Lò chợ +20/-18 khu III vỉa 10 Lò chợ -20/-46 khu III vỉa 10 Lò chợ -46/-65 khu III vỉa 10 Lò chợ khu III vỉa 10

Hình 3.3. Mối quan hệ giữa độ chứa khí và độ thoát khí mê tan tuyệt đối

tại mỏ than Hà Lầm

77

3.00

'<0

y = 0.0758e1L638x ạ

2.50

R2 = 0.9381

/

bọ

2

2.00

1.50

I ạ* ầ ^ i £

1.00

0.50

0.00

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

Độ chứa khí metan, m3/T.KC

'Cổ 0 Jí+J <ọ­ ©

Hình 3.4. Mối quan hệ giữa độ chứa khí và độ thoát khí mê tan tương đối

tai mỏ than Hà Lầm

STT Tên Lò chợ chứa trung Bảng 3.31. Tổng hợp chế độ khí mêtan của các lò chợ lựa chọn khảo sát tai mỏ than Khe Chàm 1 Sản lượng Công nghệ khai thác Độ khí bình thoát tương thoát tuyệt Độ thoát khí trung bình Độ khí đối Độ khí đối

1 13433 4.50 2.34 7.43

2 14528 5.12 6.62 6.87

3 14800 5.35 3.43 10.70

13.2-6 4 15307 3.24 1.53 5.84

5 18158 2.14 1.09 4.81 Lò chợ 13.2-2 (mức -25/-55) Lò chợ 13.2-5 (mức -55/-100) Lò chợ 13.2-4 (mức -100/-125) chợ Lò (mức-125/-168) Lò chợ 13.2-6.1 (mức-170/-198) Khoan nổ mìn Khoan nổ mìn Khoan nổ mìn Khoan nổ mìn Khoan nổ mìn

78

3 .0 0

y = -0 .1 8 1 X 2 + 1 .7 1 4 2 X - 1 .2 Ọ .Q S -*

2 .5 0

R = 0 .9 9 £ 5 ‘*

2.00

1 .5 0

1.00

0 .5 0

ế

0.00

0 .0 0

0 .5 0

1 .0 0

1 .5 0

2 .0 0

2 .5 0

3 .0 0

3 .5 0

4 .0 0

Độ chứa khí lĩietan, m3/T.KC

Hình 3.5. Mối quan hệ giữa độ chứa khí và độ thoát khí mê tan tuyệt đối

mỏ than Khe Chàm 1

7 .0 0

V = -0.7376X 2 + 5.3046X - 3 .6 6 2 1

-

6 .0 0

R2 = 0 ^ 3 5 7

5 .0 0

4Õ « w> ẽ 5 3

4 .0 0

3 .0 0

3 10 ss M 1 ạ £ H

ĩ

É

2 .0 0

-M

ế '

1 .0 0

0 .0 0

© £ <©• 0

0 .0 0

0 .5 0

1.0 0

1 .50

2 .0 0

2 .5 0

3 .0 0

3 .5 0

4 .0 0

Độ chửa khí niẽtan, m3/T.KC

Hình 3.6. Mối quan hệ giữa độ chứa khí và độ thoát khí mê tan tương đối

P h â n tíc h ả n h h ư ở n g c ủ a độ c h ứ a k h í m ê a tn c ủ a các v ỉa th a n đ ế n độ

th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t đ ố i v à tư ơ n g đ ố i, c h ú n g ta có th ể k h ẳ n g đ ịn h rằn g : Đ ộ

th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t đ ố i tă n g g iả m p h ù h ợ p v ớ i x u h ư ớ n g tă n g g iả m c ủ a đ ộ

c h ứ a k h í m ê ta n tro n g c ác v ỉa th an .

mỏ than Khe Chàm 1

79

Đ ộ th o á t k h í tư ơ n g đ ố i c ũ n g tă n g h o ặ c g iả m tỷ lệ th u ậ n v ớ i sự tă n g

h o ặ c g iả m c ủ a đ ộ c h ứ a k h í m ê ta n tro n g các v ỉa th an .

S ả n lư ợ n g lò c h ợ là m ộ t y ế u tố rấ t q u a n trọ n g ở lò c h ợ dài. S ả n lư ợ n g lò

c h ợ đ ư ợ c q u y ế t đ ịn h b ở i tiế n đ ộ lò ch ợ , c h iề u d à i lò c h ợ v à c h iề u cao lò chợ.

b. Anh hưởng của sản lượng lò chợ đến độ thoát khí mêtan

Đ ể đ á n h g iá v ề m ố i q u a n h ệ n à y , sử d ụ n g p h ầ n m ề m M ic r o s o f E x c e l đ ể

x â y d ự n g đồ th ị v ề sự b iế n th iê n c ủ a sả n lư ợ n g v à độ th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t

đ ố i th e o từ n g th á n g k h a i th á c c ủ a từ n g lò c h ợ , x á c đ ịn h đ ư ợ c h à m h ồ i q u y th ể

h iệ n sự b iế n th iê n c ủ a sả n lư ợ n g v à độ th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t đ ố i

-Đối với độ thoát khí mêtan tuyệt đối:

Hình 3.7 Mối quan hệ giữa sản lượng và độ thoát khí mê tan tuyệt đối mỏ

than Mạo Khê

80

t ú h p / 3

m , i ố đ t ệ y u t n a t e m í h k t á o h t

ộ

Đ

Hình 3.8 Mối quan hệ giữa sản lượng và độ thoát khí mê tan tuyệt đối

mỏ than Hà Lầm

■ Lò chợ 13.2-2 (-25/-55Ị

y =-1E-07X2 + 0.0056X - 54.644» R2 = 0.9615

t ú h p / 3

▲ Lò chợ 13.2-5 (-55/-100)

V = 4E-08X2 - O.OOlx +; y H

X Lò chợ 13.2-4 (-100/-125)

R2 - 0.9258

ũ>J/ /y / x / y i K / *

X Lò chợ 13.2-6 (-125/-168)

• Lò chợ 13.2-6.1 (-170/-198)

m , i ố đ t ệ y u t n a t

ê

y = 4E-08x2 - 0.0009X + 737Q%~CC /

R2 = 0.9467

-----Poly. (Lò chợ 13.2-2 (-25/-55))

= -2E-08x2 + 0.0008x- 6.110K

y :

R2 = 0.9608

-----Poly. (Lò chợ 13.2-5 (-55/-100))

-----Poly. (Lò chợ 13.2-4 (-100/-125))

y = -3E-08x2 + 0.0008X - 5

1.4312

m í h k t á o h t

ộ

R2 - 0.8916

Đ

-----Poly. (Lò chợ 13.2-6 (-125/-168))

0

5000

10000

15000

20000

......Poly. (Lò chợ 13.2-6.1 (-170/-198))

Sản lượng than khai thác, Tan

Hình 3.9 Mối quan hệ giữa sản lượng và độ thoát khí mê tan tuyệt đối

mỏ than Khe Chàm 1

T ư ơ n g tự n h ư đ ộ th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t đ ố i, sử d ụ n g p h ầ n m ề m

M ic r o s o f E x c e l đ ể x â y d ự n g đ ồ th ị v ề sự b iế n th iê n c ủ a sả n lư ợ n g v à độ th o á t

+ Đối với độ thoát khí mêtan tương đối

81

k h í m ê ta n tư ơ n g đ ố i th e o từ n g th á n g k h a i th á c c ủ a từ n g lò chợ. C á c đồ th ị n à y

x á c đ ịn h đ ư ợ c h à m h ồ i q u y th ể h iệ n sự b iế n th iê n c ủ a sả n lư ợ n g v à đ ộ th o á t

k h í m ê ta n tư ơ n g đối.

9 .0 0

y = 6E -0 8 x 2 - 0.0013> í + 1 2 .6 4 3

-

l,t

R2 = 0 .9 9 0 5 1

■

L ò c h ợ 6 Đ M R + 3 0 /+ 6 7

7 .0 0

ỵ

L ò c h ợ 6 Đ M R -2 5 /+ 3 0

6í .00

\

6.00

.OOOSx + 7 .9 7 1 6

X

y = 4E-08X2 - 0

.4

• < o

0 .9 6 4 9 X

L ò c h ợ 6 Đ M R - 8 0 / - 2 5

R 2 -1

5 .0 0

C£

•

L ò c h ợ 6 Đ M R - 1 5 0 / - 8 0

4 .0 0

SỊ---L1E-08X2 + 0.0017X- ịp.514^ R 2 = 0.93M—

_ ■

---------- •—

ss 3 .0 0

P o ly . Ị L ò c h ợ 6 Đ M R -1 5 0 / -8 0 )

I 2.00

y = 3Ịp-Osx2 - 0.0002X + 3.465 R2 = 0.9921

■ P o ly . (Lò c h ợ 6 Đ M R + 3 0 /+ 67)

1.00

P o ly . (Lò c h ợ 6 Đ M R -8 0 / -2 5 )

0.00

P o ly . (Lò c h ợ 6 Đ M R -2 5 /+ 3 0 )

5 0 0 0

1 5 0 0 0

2 5 0 0 0

10000

20000

Sản lượng khai thác, Tấn

<©• «

Hình 3.10 Mối quan hệ giữa sản lượng và độ thoát khí mê tan tương đối

mỏ than Mạo Khê

3.5000

.V 1 .9 7 9 1 n (x ) - 1 6 .8 1

Lò chợ +40/+24

■

R 2 = 0 .6 2

■Ọ 3.0000Mc H g 2.5000

4

Lò chợ +20/-18

o ò

©v o

y = 8 .7 7 0 4 1 n ( x

Lò chợ -20/-46

•

•

2

e 2.0000

R 2 = 0 .9 3 5

Lò chợ -46/-65

•

Lò chợ -70/-100

'

Log. (Lò chợ +40/+24)

Ẩ

Log. (Lò chợ +20/-18)

v = 1 07331nfxí-Q 4388

Log. (Lò chợ -20/-46)

£ t 1.0000 o.3

R 2 = 0

1.11 2 9 1 n (x ) - 1 0 .4 3 1

Log. (Lò chợ -46/-65)

Q 0.5000

R 2 = 0 .8 3 8

y = 0 .1 7 2 3 1 n (x ) - 1 . 4 2 1 2 ^

Log. (Lò c h ợ -70/-100)

* * ........4

0.0000

0

R 2 = 0 .8 2 2 5000

10000

15000

20000

25000

Sản lượng khai thác, Tấn

Hình 3.11 Mối quan hệ giữa sản lượng và độ thoát khí mê tan tương đối

mỏ than Hà Lầm

82

Hình 3.12 Mối quan hệ giữa sản lượng và độ thoát khí mê tan tương đối

T ừ k ế t q u ả p h â n tíc h trê n có th ể rú t ra n h ậ n x é t sau:

T ro ng cùn g m ộ t lò c h ợ k h ai thác, k h i sản lư ợ n g tăng, độ th o á t k h í m êtan

tu y ệt đối tăn g lên v à k h i g iảm sản lư ợ n g th ì độ th o át k h í m êtan tu y ệt đối giảm .

N h ư v ậ y độ th o át khí m êtan tu y ệ t đối tăn g g iảm cùng ch iều v ớ i sản lư ợ ng lò chợ.

T ro n g c ù n g m ộ t lò c h ợ d à i k h i tă n g sả n lư ợ n g lò ch ợ , độ th o á t k h í

m ê ta n tư ơ n g đ ố i g iả m đ i v à k h i g iả m sả n lư ợ n g lò c h ợ , độ th o á t k h í m ê ta n

tư ơ n g đ ố i tă n g lên. N h ư v ậ y đ ộ th o á t k h í m ê ta n tư ơ n g đ ố i tă n g g iả m n g ư ợ c

c h iề u so v ớ i c h iề u tă n g g iả m c ủ a sả n lư ợ n g lò chợ.

H à m h ồ i q u y th ể h iệ n m ố i q u a n h ệ g iữ a đ ộ th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t đối,

đ ộ th o á t k h í m ê ta n tư ơ n g đ ố i v ớ i ả n lư ợ n g k h a i th á c đ ề u có d ạ n g p h ư ơ n g

trìn h y = a .ln (x )+ b .

mỏ than Khe Chàm 1

H à m lư ợ n g k h í m ê ta n th e o th ể tíc h tạ i c ác m ỏ h ầ m lò v ù n g Q u ả n g

N in h đ ư ợ c đ o b ở i T ru n g tâ m c ấ p c ứ u m ỏ - V in a c o m in . T ác g iả lu ậ n á n đ ã tổ n g

h ợ p số liệ u từ T ru n g tâ m c ấ p c ứ u m ỏ - V in a c o m in tro n g c ác n ă m từ 2 0 0 7 đ ế n

2 0 1 5 . L ấ y b ìn h q u â n h à m lư ợ n g k h í m ê ta n c ủ a c á c lu ồ n g g ió th ả i c ủ a m ỏ

3.1.3. Nghiên cứu chế độ thoát khí mê tan cho toàn mỏ

83

tro n g từ n g n ă m v à b ìn h q u â n tổ n g lư u lư ợ n g g ió th ả i c ủ a c ác m ỏ tro n g từ n g

n ă m , k ế t q u ả tổ n g h ợ p tạ i m ộ t số m ỏ đ iể n h ìn h c ủ a 3 k h u v ự c: Đ ô n g T riề u -

U ô n g B í, H ò n G a i, C ẩ m P h ả c ủ a v ù n g th a n Q u ả n g N in h n h ư sau:

r

~\

Khe Chàm 1

Mạo Khê

Hà Lầm

Tên mỏ Năm khai thác, mức sâu 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

+ 124 + - 80 + 124 + - 80 +30 + - 80 +30 + - 150 +30 + - 150 +30 + - 150 +22 + - 150 +96 + - 150 +96 + - 150

+32 + - 50 +32 + - 50 +80 + - 50 +80 + - 80 + 125 + - 80 +105 + - 150 +70 + - 200 +70 + - 260 -30 + - 300

+10 + - 100 +55 + - 100 -100 + - 225 +65 + - 225 + 100 + - 225 + 100 + - 225 +35 + - 225 +35 + - 225 -100 + - 225

Năm

Bảng 3.32. Mức khai thác một so mỏ than hầm lồ qua các năm 2007-2015

Bình quân hàm lượng CH4 theo thể tích, % 0.033 0.029 0.03 0.026 0.027 0.017 0.031 0.028 0.027

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

>

9

Bảng 3.33. Thể tích khí mê tan thoát ra môi trường của mỏ than Mạo Khê Bình quân tổng lưu lượng Thể tích khí CH4 phác thải ra môi trường trong 1 gió thải của mỏ qua các năm (300 ngày), m3 trạm quạt ,m3/s 179 625 600 210 161 611 200 215 186 935 040 240.4 165 110 400 245 182 469 283 260.73 126 613 498 287.34 241 280 986 300.28 244 798 848 337.3 241 444 800 345

Năm

Thể tích khí CH4 phác thải ra môi trường trong 1 năm (300 ngày), m3

Bình quân hàm lượng CH4 theo thể tích, % 0.0035 0.0051 0.0055 0.0131

Bình quân tổng lưu lượng gió thải của mỏ qua các trạm quạt ,m3/s 95.3 98 97.6 98.5

2007 2008 2009 2010

8 645 616 12 954 816 13 913 856 33 445 872

Bảng 3.34. Thể tích khí mê tan thoát ra môi trường của mỏ than Hà Lầm

84

2011 2012 2013 2014 2015

0.0167 0.0164 0.0231 0.0228 0.0248

113.3 117.3 117 125.46 128.2

49 043 491 49 862 822 70 053 984 74 143 849 82 409 011

Năm

Bình quân hàm lượng CH4 theo thể tích, % 0.0512 0.1472 0.1725 0.443 0.4729 0.6567 0.8217 1.3245 1.503

Thể tích khí CH4 phác thải ra môi trường trong 1 năm (300 ngày), m3 116 453 376 329 652 634 388 100 160 1 071 322 848 1 203 693 178 1 708 975 066 2 110 677 782 3 728 350 944 4 193 413 286

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Bình quân tổng lưu lượng gió thải của mỏ qua các trạm quạt ,m3/s 87.75 86.4 86.8 93.3 98.2 100.4 99.1 108.6 107.64 T ừ các b ả n g k ế t q u ả tổ n g h ợ p b ìn h q u â n tr ê n c ho th ấ y , lư ợ n g k h í m ê

ta n c ủ a các m ỏ từ n ă m 2 0 0 7 đ ế n n ă m 2 0 1 5 đ ề u có x u h ư ớ n g n ă m sa u tă n g

h ơ n n ă m trư ớ c . M ặ t k h á c c ác m ỏ đ ề u k h a i th á c x u ố n g sâ u h ơ n v à sả n lư ợ n g

k h a i th á c k h ô n g tă n g n h iề u , n ê n ch o n h ậ n x é t rằ n g k h i k h a i th á c x u ố n g sâ u th ì

lư ợ n g k h í m ê ta n th o á t ra từ c ác k h u v ự c k h a i th á c c ũ n g tă n g lên.

T ừ k ế t q u ả đo đ ạ c h à m lư ợ n g k h í m ê ta n th o á t r a tạ i lu ồ n g g ió th ả i c ủ a

c ác m ỏ v à lư u lư ợ n g g ió th ả i th o á t ra c ủ a c ác m ỏ tro n g c ác n ă m từ 2 0 0 7 đ ế n

n ă m 2 0 1 5 sẽ x á c đ ịn h đ ư ợ c th ể tíc h k h í m ê ta n th o á t r a c ủ a m ỗ i m ỏ tro n g từ n g

n ăm . T á c g iả s ử d ụ n g p h ầ n m ề m M ic ro s o ft E x c e l v ẽ đồ th ị b iế n th iê n th ể tíc h

k h í m ê ta n th o á t ra tro n g c ác m ỏ từ c ác n ă m từ 2 0 0 7 đ ế n n ă m 2 0 1 5 , s ử d ụ n g

p h ư ơ n g p h á p b ìn h p h ư ơ n g n h ỏ n h ấ t để x á c đ ịn h h à m b iế n th iê n th ể tíc h k h í

m ê ta n th o á t r a từ c ác m ỏ n h ằ m p h ụ c v ụ d ự b á o th ể tíc h k h í m ê ta n th o á t ra từ

c ác m ỏ th a n h ầ m lò v ù n g Q u ả n g N in h tro n g n h ữ n g n ă m tới.

Bảng 3.35. Thể tích khí mê tan thoát ra môi trường của mỏ than Khe Chàm 1

85

T ừ đ ồ th ị h ìn h 3 .1 3 c h o th ấ y h à m h ồ i q u y v ề th ể tíc h k h í m e ta n th o á t ra

từ c ác m ỏ th a n h ầ m lò v ù n g Q u ả n g N in h có d ạ n g p h ư ơ n g trìn h y = a .x 2+ b .x + c

3.2. D Ự B Á O Đ Ộ T H O Á T K H Í M Ê T A N Ở C Á C M Ỏ T H A N H Ầ M L Ò

V Ù N G Q U Ả N G N IN H K H I K H A I T H Á C X U Ố N G S Â U

Hình 3.13. Thể tích khí metan thoát ra tư các mỏ than hầm lò

3.2.1. Lựa chọn phương pháp dự báo

3.2.1.1. Các phư ơ ng pháp dự báo đang được s ử dụng rộng rãi trên thế giới

Ở các n ư ớ c T â y  u , n g ư ờ i ta th ư ờ n g s ử d ụ n g p h ư ơ n g p h á p d ự b á o độ

th o á t k h í m ê ta n v à o lò c h ợ th e o S h u lz a, W in te ra v à S tu ffk e n a.

a. P hương pháp tại các nước Tây  u

M =

+ y ^ . w lt -Q - 100

T ro n g đó:

M - Đ ô th o á t k h í tư ơ n g đ ố i ở lò c h ợ (m 3C H 4/T -n g .đ )

Wtn- Đ ô c h ứ a k h í tự n h iê n c ủ a v ỉa th a n (m 3C H ị/T )

Wlc- Đ ô c h ứ a k h í c ủ a v ỉa lâ n c ậ n (trê n h o ặ c h o ặ c d ư ớ i) (m 3C H ị/T

th a n sạ c h )

86

mic- C h iề u d à y c ủ a v ỉa lâ n c ậ n (trê n h o ặ c h o ặ c d ư ớ i); (m ).

mkt- C h iề u d à y v ỉa k h a i th ác.

p h ụ th u ộ c v à o k h o ả n g c á c h từ c ác v ỉa lâ n c ậ n đ ế n v ỉa đ a n g k h a i th ác.

nlc - H ê số th o á t k h í từ c ác v ỉa lâ n c ậ n (trê n h o ặ c h o ặ c d ư ớ i), h ê số n à y

C ơ sở c ủ a p h ư ơ n g p h á p n à y là h ê th ố n g số liê u đ ư ợ c th ố n g k ê lạ i tro n g

q u á k h ứ v ề đô th o á t k h í c ủ a k h u v ự c k h a i th á c h a y tầ n g k h a i th á c v à c ác y ế u

tố k h á c n h ư m ứ c k h a i th á c , c h iề u d à i lò chợ. Đ ô c h u ẩ n x á c c ủ a p h ư ơ n g p h á p

p h ụ th u ộ c v à o đ ô tin c ậ y c ủ a số liê u th ố n g kê. Đ ô th o á t k h í m ê ta n c ủ a m ứ c

k h a i th á c m ớ i đ ư ợ c tín h th e o c ô n g th ứ c:

(4 .2 )

T ro n g đ ó :M p - Đ ộ th o á t k h í m ê ta n c ủ a m ứ c k h a i th á c m 3/T ngàyđêm

H - Đ ộ sâ u c ủ a m ứ c k h i th á c m ớ i (m )

H 0- Đ ộ sâ u c ủ a v á c h đ ớ i c h ứ a k h í m ê ta n (m )

L - B ậ c g ià u k h í b iể u th ị m ứ c tă n g c h iề u sâ u để đô th o á t k h í tư ơ n g đ ố i

tă n g lê n 1 m 3C H ặ /T -n g .đ ; đ ơ n v ị (m /m 3C H 4/T )

G iá trị b ậ c g ià u k h í L đ ư ợ c tổ n g k ế t từ các số liệ u đ ã th ố n g k ê tạ i các

m ứ c đ ã v à đ a n g k h a i th ác . G iá trị L đ ư ợ c x á c đ ịn h th e o c ô n g th ứ c sau:

b. P hương pháp thống kê của Ucraina

Lp- Đ ộ g iầ u k h í

H 1- Đ ộ sâ u k h a i th á c c ủ a m ứ c n ô n g (m )

H 2- Đ ộ sâ u k h a i th á c c ủ a m ứ c sâ u h ơ n (m )

M p1- Đ ộ th o á t k h í ở m ứ c n ô n g h ơ n (m 3C H ặ /T -n g .đ )

M p2- Đ ộ th o á t k h í ở m ứ c sâ u h ơ n (m 3C H ị/T -n g .đ )

Đ ố i v ớ i c ác m ỏ có th ố n g k ê n h iề u số liệ u H 1 H 2 v à c ác g iá trị M p1 M p2

k h á c n h a u , có th ể đ ư a lê n đ ồ th ị m ố i q u a n h ệ g iữ a M - độ th o á t k h í tư ơ n g đ ố i

v à H - độ sâ u c ủ a m ứ c k h a i th ác .

T rê n c ơ sở đ ư ờ n g h ồ i q u y M = f(H ) ta có th ể d ự b á o đ ộ th o á t k h í M p dự

' E 1 ~ h [

87

báo th e o g iá trị đ ộ sâ u c ủ a m ứ c k h a i th á c m ớ i.

T ro n g p h ư ơ n g p h á p n à y n ế u có c à n g n h iề u số liê u th ố n g k ê Mpi v à Hi

độ c h u ẩ n x á c d ự b á o c à n g cao.

H ạ n c h ế c ủ a p h ư ơ n g p h á p là c ầ n có n h iề u số liê u th ố n g k ê q u a n h iề u

n ă m ở c ác m ứ c k h á c n h a u . Đ ố i v ớ i c ác m ỏ đ a n g th iế t k ế h o ặ c m ớ i k h a i th á c

k h ô n g áp d ụ n g đ ư ợ c p h ư ơ n g p h á p này.

c. P hương pháp dự báo độ thoát k h í m ê tan từ các đường lò khai thác của

T h e o p h ư ơ n g p h á p n à y , đ ô th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t đ ố i v à o lò c h ợ đ ư ợ c

tín h th e o c ô n g th ứ c c h u n g sau:

Vkt: th o á t k h í m ê ta n từ th a n k h a i th á c ,

m 3/p h

- Lic : C h iề u d à i lò c h ợ ,

m

- mkh : C h iề u d ầ y lớ p k h ấ u

m

- Y v : T rọ n g lư ợ n g th ể tíc h c ủ a th a n tro n g v ỉa T /m 3

W v : Đ ộ c h ứ a k h í m ê ta n tro n g v ỉa

m 3/ Tkhối cháy

V g: K h í m ê ta n th o á t từ g ư ơ n g lò c h ợ

V tr: K h í m ê ta n th o á t từ p h ía tr ê n lò c h ợ

V di: K h í m ê ta n th o á t từ p h ía d ư ớ i lò c h ợ

p - tố c đô tiế n g ư ơ n g c ủ a lò c h ợ ,

m /n g à y đêm .

M ỏ thực nghiệm “Barbara”, Ba Lan

3.2.I.2. Ưu, nhược điểm của các phư ơ ng pháp d ự báo

N ế u lò c h ợ k h ô n g có c ác v ỉa lâ n c ậ n tr ê n h o ặ c d ư ớ i th ì đ ô th o á t k h í m ê ta n có

g iá trị đ ú n g b ằ n g đô c h ứ a k h í tự n h iên . T h ự c tế k h ô n g d iễ n ra n h ư v ậy . K ế t

q u ả d ự b á o c h ắ c c h ắ n sai lê c h k h á n h iề u so v ớ i th ự c tế.

- P hương pháp tại các nước Tây  u: Đ ư a v à o c ô n g th ứ c q u á ít số liệu.

đ ư ợ c c ầ n có n h iề u số liệ u th ố n g k ê từ các m ứ c k h a i th á c c ủ a c ác n ă m trư ớ c

đó. P h ư ơ n g p h á p n à y c h ỉ n ê n d ù n g k h i có số liê u th ố n g k ê m à th iế u c ác số

liê u đ ịa c h ấ t k ỹ th u ậ t c ô n g n g h ê c ủ a lò c h ợ c ầ n d ự báo.

- P hương pháp thống kê của Ucraina: có n h ư ợ c đ iể m là để d ự b á o

88

- P hương pháp của mỏ th ử nghiêm “Barbara" Balan: T ro n g p h ư ơ n g

p h á p d ự b á o n à y c ủ a m ỏ th ử n g h iệ m “B a rb a ra ” có ư u đ iể m n ổ i b ậ t là đ ề cập

đ ế n tấ t c ả c ác y ế u tố có ả n h h ư ở n g đ ế n độ th o á t k h í như : độ c h ứ a k h í, c h iề u

d ầ y v ỉa , c h iề u c ao k h ấ u , c h iề u d à i lò c h ợ , p h ư ơ n g p h á p k h a i th á c v à đ iề u

k h iể n đ á v á c h , ả n h h ư ở n g c ủ a c ác v ỉa lâ n cận. P h ư ơ n g p h á p n à y đ ã đ ư ợ c sử

d ụ n g n h iề u n ă m v à ch o k ế t q u ả d ự b á o tư ơ n g đ ố i sát v ớ i th ự c tế.

T rê n c ơ sở c ác p h â n tíc h n ê u trê n , tá c g iả lự a c h ọ n p h ư ơ n g p h á p c ủ a B a

L a n là m p h ư ơ n g p h á p c ơ sở để n g h iê n c ứ u á p d ụ n g tro n g v iệ c tín h to á n d ự

b á o đ ộ th o á t k h í v à o lò c h ợ c h o p h ù h ợ p v ớ i đ iề u k iê n c ác m ỏ th a n h ầ m lò

V iệ t N a m

C á c y ế u tố m ỏ đ ịa c h ấ t v à c ô n g n g h ệ c ác m ỏ h ầ m lò B a la n v à V iệ t N a m

k h ô n g tư ơ n g đ ồ n g . Đ ặ c b iệ t n ế u n ó i v ề đ iề u k iê n m ỏ -đ ịa c h ấ t th ì th a n c ủ a

B a la n là th a n n ă n g lư ợ n g (B itu m in e o u s ), c ò n th a n V iệ t N a m là th a n an - tra -

x ít (A n th ra c ite ). C á c v ỉa th a n c ủ a B a la n n ằ m sâ u k h á lớ n (h à n g n g h ìn m é t) v à

c ác v ỉa p h ầ n lớ n là v ỉa th o ả i. C ò n c ác v ỉa th a n v ù n g Q u ả n g N in h đ a số là v ỉa

d ố c , n ằ m g ầ n m ặ t đ ấ t h ơ n (h iệ n n a y m ỏ th a n s â u n h ấ t V iệ t N a m là m ỏ th a n

K h e C h à m II-IV d ự k iế n đ ế n m ứ c -5 0 0 v à sẽ ch o sả n lư ợ n g v à o n â m 2 0 2 2 ).

C h ín h v ì lý do đó c ầ n tín h to á n đ ố i c h ứ n g v ớ i k ế t q u ả đ o đ ạ c th ự c tế v à

n g h iê n c ứ u đề x u ấ tth o á t h ệ số đ iề u c h ỉn h c h o p h ù h ợ p v ớ i đ iề u k iệ n m ỏ đ ịa

c h ấ t c ác m ỏ h ầ m lò v ù n g Q u ả n g N in h .

II.1.3. L ựa chọn phư ơ ng pháp d ự báo

N h ữ n g m ỏ đ ư ợ c lự a c h ọ n tín h to á n là n h ữ n g m ỏ có độ c h ứ a k h í m ê ta n

c ao , v à đ ặ c trư n g c ủ a từ n g k h u v ự c c ủ a v ù n g th a n Q u ả n g N in h . Đ ộ th o á t k h í

m ê ta n lớ n c h ủ y ế u x ả y ra ở k h u v ự c lò c h ợ k h a i th á c do tạ i đ â y tậ p tru n g k h ố i

lư ợ n g th a n k h a i th á c c h ủ y ế u c ủ a m ỗ i m ỏ.

T rê n c ơ sở p h ư ơ n g p h á p d ự b á o đ ộ th o á t k h í m ê ta n đ ư ợ c lự a c h ọ n để

tín h to á n là p h ư ơ n g p h á p B a rb a ra c ủ a B a L a n , tá c g iả đ ã x â y d ự n g m ộ t b ả n g

tín h tro n g c h ư ơ n g trìn h E x c e l để tín h to á n d ự b áo . C á c m ỏ có lò c h ợ lự a c h ọ n

tín h to á n d ự b á o độ th o á t k h í m ê ta n b a o gồm :

3.2.2. Lựa chọn các mỏ để tính toán dự báo độ thoát khí mê tan

89

- K hu vực Đ ông Triều- Uông Bí: K h u v ự c n à y lự a c h ọ n m ỏ th a n M ạ o

K h ê , C ô n g ty th a n M ạ o K h ê -T K V là m đ ạ i d iệ n đ ể n g h iê n cứ u;

- Khu vực H òn Gai: K h u v ự c n à y lự a c h ọ n m ỏ th a n H à L ầ m , C ô n g ty

C P th a n H à L ầ m là m đ ạ i d iệ n để n g h iê n cứ u ;

- Khu vực Cẩm Phả: K h u v ự c n à y lự a c h ọ n m ỏ th a n K h e C h à m 1,

C ô n g ty th a n H ạ L o n g -T K V là m đ ạ i d iệ n đ ể n g h iê n cứu.

T rê n c ơ sở số liê u k h ả o sát, tá c g iả tín h to á n v ớ i s ự trợ g iú p p h ầ n m ề m

E x c e l. K ế t q u ả tín h to á n d ự b á o c ủ a từ n g k h u v ự c lò c h ợ c ủ a từ n g m ỏ v à k ế t

q u ả đ o đ ạ c th ự c tế đô th o á t k h í tu y ệ t đ ố i c ủ a từ n g k h u v ự c lò c h ợ th ể h iệ n

tro n g c ác b ả n g sau:

r

r

r

3.2.3. Kết quả thu thập khảo sát số liệu thực tế của các lò chợ

Bảng 3.36. Các thông so địa chât kỹ thuật môt so ỉò chợ mỏ than Mạo Khê

Chiều dài lò chợ STT Tên lò chợ Tiến độ chu kỳ lò chợ Tỷ trọng của than Chiều cao khấu Sản luợng ngày đêm Chiều dày trung bình của vỉa Độ chứa khí của vỉa đang khai thác

m m m t/m3 m/ng-đ t/ng-đ m3/TKC 1 140 4,48 371 5,15 Vỉa 9T -V 1,54 2,2 1,21

2 120 4,48 318 2,093 Vỉa 9T-T 1,54 2,2 1,21

3 140 2,42 0,76 264 4,669 Vỉa 9Đ 1,54 2,2

4 9bĐ -80/-25 2,20 2,60 1,53 1,56 481,40 2,083 140

5 90 2,14 1,69 326,23 2,453 2,14 7ĐMR -80/- 25 1,54

6 9Đ -80/-25 130 1,60 1,60 1,60 1,384 1,11 230,81

7 80 2,20 3,00 1,56 0,497 6ĐMR -80/- 25 1,21 213,15

8 6ĐT -80/-25 96 2,20 2,20 1,48 0,69 146,22 0,672

9 V7ĐT -80/- 25 120 2,20 3,40 1,02 270,32 2,217 1,54

90

Bảng 3.37. Các thông số địa chất kỹ ^ thuật'một số lò chợ mỏ than H à Lầm

10 70 2,20 3,30 1,56 0,80 123,20 0,201 6ĐMR V -80/-25

Tỷ trọng của than Chiều cao khấu STT Tên lò chợ Chiều dài lò chợ Tiến độ chu kỳ lò chợ Độ chứa của khí vỉa đang khai thác Chiều dày trung bình của vỉa

m m M t/m3 m/ng-đ m3/TKC

2 V 10 KT1 100 2,20 2,29 1,50 1,44 Sản lượng ngày đêm t/ng- đ 330 0,850

3 V 11 KT8 155 2,20 4,52 2,16 1510 0,357 1,52

4 V14 KT5 76 2,20 2,38 1,53 1,22 221 0,592

Bảng 3.38. Các thông số địa chất kỹ thuật một số lò chợ mỏ than Khe Chàm 1

5 V10 KT6 85 1,87 2,52 1,50 301 0,452 1,41

STT Tên lò chợ Chiều dài lò chợ Chiều cao khấu Chiều dày trung bình của Tiến độ chu kỳ lò chợ

m m m Tỷ trọng của than t/m3 m/ng-đ Sản Độ chứa khí của lượng vỉa đang ngày đêm khai thác t/ng-đ m3/TKC

90 2,363 1,58 313 3,252 1,52 2,2

0,63 1371 1,591 1,51

1 Vỉa 13.2 2 Vỉa 14.2 3 Lò chợ 14.5.4 KT1 120 95 2,2 2,20 0,69 144 2,2 3,65 1,452 1,51

4 Lò chợ 14.4.8 KT2 95 2,20 1,00 208 3,03 1,357 1,51

5 Lò chợ 14.2.2 KT3 6 Lò chợ 14.2.3.1 KT4 100 90 2,07 1,80 0,89 1,23 185 199 2,07 1,80 2,332 2,332 1,50 1,52

7 Lò chợ 13.2.5 KT5 95 2,20 1,50 0,84 175 2,20 2,340

8 Lò chợ 13.2.2.1 KT6 80 2,20 1,53 0,71 124 2,52 2,340

Bảng 3.39. Kết quả tính toán dự báo và kết quả đo đạc thực tế ____________________ đô thoát khí mêtan mỏ than Mạo Khê___________

3.2.4. So sánh kết quả dự báo với kết quả khảo sát

STT P me Vị trí Ls Ye W we Độ thoát Độ thoát khí tuyệt đối theo khảo sát m3/ph Vm khí tuyệt đối theo dự báo m3/ph

91

1,20 140 5,15 3,121 4,369 3,830 1 1,54 2,2

1,20 120 2,09 0,482 0,674 0,576 1,54 2,2 Vỉa 9TLớp vách 2 Vỉa 9T Lớp trụ

0,76 140 2,20 4,67 0,897 1,457 1,570 3 Vỉa 9Đ 1,54

140 2,20 1,53 2,08 0,431 0,555 0,591 4 9bĐ-80/- 25 1,56

1,69 90 2,14 2,45 0,263 0,330 0,333 5 1,54 7ĐMR - 80/-25

130 1,60 1,60 1,38 0,114 0,164 0,167 6 9Đ - 80/-25 1,11

80 2,20 1,56 0,50 0,043 0,060 0,062 7 6ĐMR - 80/-25 KT3 1,21

0,69 96 2,20 1,48 0,67 0,012 0,020 0,024 8

1,02 120 2,20 2,22 0,297 0,439 0,447 1,54

0,80 70 2,20 1,56 0,20 0,025 0,039 0,040 6ĐT -80/-25 KT5 9 V7ĐT -80/- 25 KT6 10 6ĐMR V - 80/-25 KT8

Bảng 3.40. Kết quả tính toán dự báo và kết quả đo đạc thực tế đô thoát khí mêtan mỏ than Hà Lầm

STT P Vị trí Ls Ye W me T TT T weVm Độ thoát khí tuyệt đối theo khảo sát Độ thoát khí tuyệt đối theo dự báo m3/ph

2 V 10 KT1 1,44 100 2,20 1,50 0,85 0,056 0,074 0,093

2,16 155 2,20 0,36 0,227 0,264 0,100 3 V 11 KT8 1,52

4 V14 KT5 1,22 76 2,20 1,53 0,59 0,025 0,035 0,088

5 V10 KT6 85 1,87 1,50 0,45 0,038 0,050 0,059 1,41

92

Bảng 3.41. Kết quả tính toán dự báo và kết quả đo đạc thực tế đô thoát khí mêtan mỏ than Khe Chàm 1

STT P Vm Vị trí Ls me Ye W we

Độ thoát khí tuyệt đối theo dự báo m3/ph Độ thoát khí tuyệt đối theo khảo sát m3/ph

1 Lò chợ V.13.2 1,56 90 2,36 1,42 3,25 0,800 1,025 0,805

2 Lò chợ V.14.2 0,63 120 2,20 1,42 1,59 1,370 2,367 1,882

3 4 Lò chợ 14.5.4 Lò chợ 14.4.8 0,69 1,00 95 95 0,150 0,142 0,251 0,212 0,250 0,216

5 6 7 0,89 1,23 0,84 2,20 1,51 1,45 2,20 1,51 1,36 100 2,07 1,50 2,33 1,80 1,52 2,33 90 2,20 1,50 2,34 95 0,342 0,224 0,131 0,528 0,312 0,207 0,506 0,319 0,184

8 0,71 80 2,20 1,53 2,34 0,099 0,165 0,161 Lò chợ 14.2.2 Lò chợ 1 4 2 3 1 Lò chợ 13.2.5 Lò chợ 13 2 2 1

4.5

o5.

-q

v := 0 .8 6 5 1 X + r 0 2 4 ẽ y i

R2 = 0 .9 8 9 6

3.5

2.5

'tí3ư w ‘ 1 +-*

•

1.5

*•*

t * #

•

_ 1 w

cnw «up 'B

0.5

» <

*

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

- I Ị 0 <ọ- ữ

Độ thoát khí metan tuyệt đối theo kết quả dự báo, raVphút

Hình 3.14. Mối tương quan giữa kết quả dự báo và kết quả đo đạc thực tế về

K ế t q u ả tín h to á n d ự b á o v à k ế t q u ả đo đ ạ c th ự c tế đô th o á t đô th o á t

k h í tu y ệ t đ ố i c ủ a c ác lò c h ợ d à i c ác c ô n g ty có đô c h ứ a k h í cao th u ộ c từ n g

độ thoát khí mê tan

93

k h u v ự c M ạ o K h ê , U ô n g b í, H ò n G a i v à C ẩ m P h ả tr ìn h b à y tro n g b ả n g trê n

ch o th ấy :

- C á c k ế t q u ả d ự b á o v à k ế t q u ả đo đ ạ c th ự c tế có s ự sai lệ c h k h ô n g

n h iề u , v ớ i h à m h ồ i q u y b ằ n g p h ư ơ n g p h á p b ìn h p h ư ơ n g c ự c tiể u có dạng:

y = 0 ,8 6 5 1 x + 0 ,0 0 2 4 6 v ớ i độ lệ c h R 2= 0 ,9 8 9 6

D o đó k ế t q u ả d ự b á o đ ể á p d ụ n g v à o th ự c tế c ầ n p h ả i n h â n th ê m v ớ i h ệ

số k = 0 ,8 6 5 1 v à c ộ n g v ớ i 0 ,0 0 4 6

- C á c k ế t q u ả d ự b á o đ ộ th o á t k h í tu y ệ t đ ố i c ủ a c ác k h u v ự c n h ìn c h u n g

c ao h ơ n so v ớ i k ế t q u ả đ o đ ạ c th ự c tế.

3.3. N H Ậ N X É T C H Ư Ơ N G 3

- Đ ộ th o á t k h í m ê ta n ở lò c h ợ , lò c h u ẩ n b ị tro n g c ác sơ đổ c ô n g n g h ệ

k h á c n h a u đ ề u tu â n th e o q u y lu ậ t c h u n g v à p h ụ th u ô c c h ủ y ế u v à o đ ộ c h ứ a k h í

m ê ta n v à sả n lư ợ n g k h a i th á c lò c h ợ c ụ th ể là:

- Đ ộ th o á t k h í m ê ta n tư ơ n g đ ố i v à đ ộ th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t đ ố i tă n g k h i

độ c h ứ a k h í m ê ta n tăn g .

- K h i s ả n lư ợ n g k h a i th á c tă n g lê n th ì đ ô th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t đ ố i tă n g

th e o n h ư n g n g ư ợ c lại đ ộ th o á t k h í m e ta n tư ơ n g đ ố i lạ i g iả m đi.

T ừ c ác b ả n g k ế t q u ả tổ n g h ợ p b ìn h q u â n trê n ch o th ấ y , lư ợ n g k h í m ê

ta n c ủ a c ác m ỏ đ ề u có x u h ư ớ n g n ă m s a u tă n g h ơ n n ă m trư ớ c . M ặ t k h á c các

m ỏ đ ề u k h a i th á c x u ố n g s â u h ơ n v à sả n lư ợ n g k h a i th á c k h ô n g tă n g n h iề u , n ê n

ch o n h ậ n x é t rằ n g k h i k h a i th á c x u ố n g sâ u th ì lư ợ n g k h í m ê ta n th o á t r a từ các

k h u v ự c k h a i th á c c ũ n g tă n g lên.

94

94

Chương 4

ĐỀ THOÁT CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG NGỪA CHÁY NỔ KHÍ MÊ

T rê n c ơ sở k ế t q u ả n g h iê n c ứ u v ề độ c h ứ a k h í m e ta n , c ũ n g n h ư đ ộ n g u y

h iể m c ủ a k h í m e ta n , tá c g iả đề th o á t các g iả i p h á p c ả n h b á o h iể m h ọ a c ủ a

c h á y n ổ k h í m ê ta n n h ư sau:

- X á c đ ịn h đ ô c h ứ a k h í, th o á t k h í m e ta n để p h â n lo ạ i m ỏ th e o đ ộ n g u y

h iể m v ề k h í m ê tan .

- C ả n h b á o m ố i n g u y h iể m v ề k h í m ê ta n n h ờ g iả i p h á p k h o a n tiế n

g ư ơ n g (th ă m d ò ) đ ố i v ớ i c ác lò đ à o tro n g th an .

- Á p d ụ n g c ác th iế t b ị đo đ ạ c k h í m ê ta n c ầ m tay.

- Á p d ụ n g th iế t b ị c ả n h b á o k h í ch o m ộ t k h u v ự c là m v iệ c đ ộ c lậ p có

n g u y h iể m v ề k h í m êtan .

- Á p d ụ n g h ệ th ố n g q u a n trắ c c ụ c b ộ tự đ ộ n g đ ố i v ớ i n h ữ n g m ỏ có độ

n g u y h iể m c ao v ề k h í m etan .

- Á p d ụ n g h ệ th ố n g q u a n trắ c tậ p tru n g tự đ ộ n g đ ố i v ớ i n h ữ n g m ỏ có độ

n g u y h iể m c ao v ề k h í m etan .

- C h ủ đ ộ n g có g iả i p h á p th á o k h í ch o c ác v ỉa có độ c h ứ a k h í c ao trư ớ c

k h i k h a i th á c

4.1. C Á C B IỆ N P H Á P P H Ò N G N G Ừ A M Ố I N G U Y H IỂ M T Ừ K H Í M Ê

T A N

TAN CHO CÁC MỎ THAN HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH

4.1.1. Xác định độ chứa khí, độ thoát khí mê tan để phân loại mỏ theo độ

Q u y c h u ẩ n k ỹ th u ậ t Q u ố c g ia v ề a n to à n tro n g k h a i th á c th a n h ầ m lò

Q C V N 0 1 :2 0 1 1 /B C T B a n h à n h k è m th e o T h ô n g tư số 0 3 /2 0 1 1 /T T -B C T n g à y

15 th á n g 0 2 n ă m 2 0 1 1 c ủ a B ộ trư ở n g B ộ C ô n g T h ư ơ n g q u y đ ịn h v iệ c p h â n

lo ạ i m ỏ h à n g n ă m đ ư ợ c tiế n h à n h d ự a tr é n số liệ u x á c đ ịn h đô th o á t k h í tư ơ n g

đ ố i c ủ a n ă m trư ớ c đó. H iệ n n a y , c ác m ỏ h ầ m lò th u ộ c T ậ p đ o à n c ô n g n g h iệ p

T h a n - K h o á n g sả n V iệ t N a m đ ề u tiế n h à n h lấ y m ẫ u x á c đ ịn h độ th o á t k h í

nguy hiểm về khí mê tan

95

tu ơ n g đ ố i để p h â n lo ạ i m ỏ th e o q u y c h u ẩ n Q C V N 0 1 :2 0 1 1 /B C T .

C ă n c ứ v à o độ c h ứ a k h í m e ta n có th ể tín h to á n d ự b á o độ th o á t k h í v à

h à m lu ợ n g k h í m e ta n tro n g lu ồ n g g ió th ả i c ủ a lò c h ợ , lò c h u ẩ n b ị từ đó đ á n h

g iá m ứ c độ n g u y h iể m v à đ ư a ra c ác b iệ n p h á p k ỹ th u ậ t th ô n g g ió p h ù hợ p.

Đ ể d ự b á o đ u ợ c m ứ c đ ộ n g u y h iể m v ề k h í m e ta n c ũ n g n h u có c ơ sở ch o

v iệ c p h â n lo ạ i m ỏ tạ i n h ữ n g k h u v ự c c h ư a k h a i th á c h o ặ c sắp k h a i th á c , c ầ n

p h ả i x á c đ ịn h đ u ợ c đô c h ứ a k h í m e ta n tạ i c ác k h u v ự c n à y h o ặ c c ác k h u v ự c

lâ n cận. V iệ c x á c đ ịn h độ c h ứ a k h í m e ta n có th ể đ u ợ c tiế n h à n h b ằ n g c á c h lấ y

m ẫ u th a n tro n g c ác lỗ k h o a n v à o tro n g v ỉa. K ế t q u ả x á c đ ịn h đ ộ c h ứ a k h í

m e ta n đ ã đ u ợ c lấ y là m c ơ sở đ ể đ á n h g iá m ứ c đ ộ n g u y h iể m v ề k h í m e ta n , là

số liệ u tín h to á n th ô n g g ió v à là c ơ sở để p h â n lo ạ i m ỏ tạ i m ô t số k h u v ự c sắp

đ ư a v à o k h a i th á c , k h ô n g x á c đ ịn h đ u ợ c đ ộ th o á t k h í m e ta n tư ơ n g đ ố i th e o

q u y p h ạ m (Q C V N 0 1 :2 0 1 1/B C T ).

4.1.2. Cảnh báo mối nguy hiểm về khí metan nhờ giải pháp khoan tiến

>10IĨ1

gương đối với các lò đào trong than

1 1

1. Nhóm lỗ khoan thẳng gương

2 . Nhóm lô khoan biên

T ạ i c ác v ỉa th a n có n g u y c ơ x ì k h í, p h ụ t k h í b ấ t n g ờ (d ự a v à o tà i liệ u

Hình 4.1. Sơ đổ bố trí lỗ khoan thăm dò

96

đ ịa c h ấ t v à k ế t q u ả x á c đ ịn h đ ộ c h ứ a k h í) c ầ n th iế t p h ả i k h o a n tiế n g u ơ n g

th ă m dò. Á p d ụ n g k h o a n th ă m dò để p h ò n g n g ừ a p h ụ t k h í h o ặ c tú i k h í n g o à i

ra có th ể p h ò n g c h ố n g b ụ c n u ớ c m ỏ.

T ù y th e o tìn h h ìn h th ự c tế để th iế t k ế so đổ b ố trí lỗ k h o a n . T h ô n g

th u ờ n g sẽ k h o a n 2 lỗ k h o a n th ẳ n g g u o n g v à 2 lỗ k h o a n x iê n h ô n g (lỗ k h o a n

tạ o b iê n n g h iê n g 8 2 đ ế n 85°). C h iề u sâ u lỗ k h o a n k h ô n g n h ỏ h ơ n 10m . S ơ đổ

b ố trí lỗ k h o a n đ u ợ c th ể h iê n n h ư tro n g h ìn h 4.1.

A

r

4.1.3. Áp dụng các thiết bị đo đạc khí mêtan cầm tay

M á y đ o k h í m ê ta n c ầ m ta y d ù n g đ ể x á c đ ịn h n h a n h h à m lư ợ n g k h í m ê ta n

có tro n g b ầ u k h ô n g k h í m ỏ. Đ â y là p h ư ơ n g tiê n c ự c k ỳ c ầ n th iế t đ ể p h ò n g

n g ừ a n g u y h iể m c h á y n ổ k h í m ê ta n . Q u y p h ạ m K ỹ th u ậ t a n to à n đ ã q u y đ ịn h

v iệ c đ o k h í p h ả i đ ư ợ c tiế n h à n h th ư ờ n g x u y ê n tạ i c á c v ị trí sả n th o á t tro n g ca.

T u y n h iê n , đ ể n â n g c ao h iệ u q u ả tro n g c ô n g tá c đo k h í, m ỗ i n g ư ờ i c á n bô

c ô n g n h â n đ ư ợ c g ia o n h iệ m v ụ đo k h í p h ả i lu ô n n ê u cao ý th ứ c tự g iác ,

n g h iệ m tú c tro n g c ô n g v iệc . M á y đ o k h í m ê ta n c ầ m ta y h iệ n n a y đ ư ợ c sử

d ụ n g ở V iệ t N a m h ầ u h ế t đ ầ u h o ạ t đ ô n g tr ê n n g u y ê n lý g ia o th o a q u a n g h ọ c

v à đ ố t x ú c tá c , n g o à i r a có m ô t số m á y h iệ n đ ạ i s ử d ụ n g tia h ổ n g n g o ạ i. C ác

m á y n à y , sa u m ô t th ờ i g ia n h o ạ t đ ô n g đ ề u có m ô t sai số n h ấ t đ ịn h , c ầ n p h ả i

đ ư ợ c h iệ u c h u ẩ n đ ịn h k ỳ đ ể đ ả m b ả o đô tin c ậ y c ủ a số liệ u đo.

Hình 4.2. Hình ảnh thiết bị đo, cảnh báo khí mê tan cầm tay

97

4.1.4. Áp dụng thiết bị cảnh báo khí cho một khu vực làm việc độc lập có

Đ â y là d ạ n g th iế t b ị c h ỉ h iể n th ị k ế t q u ả đ o k h í tạ i k h u v ự c đó v à b á o

đ ô n g k h i n ồ n g đ ô k h í v ư ợ t n g ư ỡ n g . T h iế t b ị n à y sử d ụ n g ch o m ô t c á n h â n ,

m ô t đ ô i h o ặ c m ô t n h ó m c ô n g n h â n là m v iệ c tro n g m ô t k h u v ự c n h ư đ à o lò , lò

c h ợ ...H iệ n n a y tr ê n th ế g iớ i có n h iề u c h ủ n g lo ạ i th iế t b ị k h á c n h a u so n g tá c

g iả lu ậ n v ă n đ ề th o á t, g iớ i th iệ u th iế t b ị M M I-0 1 (A )

h ìn h 4 .3 do c ô n g ty C A R B O A U T O M A T IK A c ủ a

B a la n sả n th o á t s ử d ụ n g tạ i c ủ a các m ỏ h ầ m lò do

p h ù h ợ p v ớ i đ iề u k iệ n v i k h í h ậ u các m ỏ h ầ m lò

V iệ t n a m .

nguy hiểm về khí metan

- D ả i đo: 0 -1 0 0 % - Đ ộ p h â n giải:

+ 0 .0 1 % C H 4 tro n g d ả i đo (0 ~ 5 )% .

+ 0 .5 % tro n g d ải đo (> 5 ~ 1 0 0 )%

- N g u y ê n lý: Đ ố t x ú c tác.

-

N g u ồ n c u n g c ấp Ả c q u y a n to à n tia lử a: 4 x

1 .2 V 1 ,7 A h - N i-M H sạc lạ i s ử d ụ n g tro n g 14h.

- Đ ô ẩm : < 95% .

- V ậ n tố c gió: 5 m /s

- B ụ i: 1 0 0 m g /m 3

- D ạ n g a n to à n tia lử a tiê u c h u ẩ n E U .

- L ư u g iữ k ế t q u ả v à c h u y ể n v à o m á y tín h q u a C á p k ế t nối.

M ột số đặt tính kỹ thuật của thiết bị:

4.1.5. Áp dụng hệ thống quan trắc cục bộ tự động đối với những mỏ có độ

T h iế t b ị đ o k h í m ê ta n C H 4 là th iế t b ị tự đ ộ n g c ả n h b á o k h í c h á y sử

d ụ n g tro n g c ác v ị trí có n g u y c ơ c ao n h ư g ư ơ n g lò đ ộ c đ ạ o , g ư ơ n g lò ch ợ , lò

g ió th ải.. .T h ô n g b á o n ồ n g đô k h í b ằ n g c h ỉ th ị số tr ê n m ặ t th iế t b ị, tín h iệ u â m

th a n h tạ i ch ỗ v à tru y ề n tín h iệ u lê n m ặ t b ằ n g . K h i h à m lư ợ n g k h í tạ i đ iể m đo

v ư ợ t q u á n g ư ỡ n g g iớ i h ạ n đ ặ t (th e o q u y p h ạ m a n to à n ) th ì h ệ th ố n g c ụ c b ộ sẽ

nguy hiểm cao về khí mêtan

98

g ử i tín h iệ u c ắ t đ iệ n tớ i á p tô m á t k h u v ự c. Đ â y là h ệ th ố n g đ ư ợ c á p d ụ n g ch o

n h ữ n g m ỏ có c ác v ỉa th a n k h ô n g tậ p tru n g v à có q u y m ô sả n th o á t k h ô n g cao.

H ệ th ố n g c ụ c b ộ n à y có th ể d ù n g đ ộ c lậ p h o ặ c sử d ụ n g tro n g h ệ th ố n g q u a n

trắ c tậ p tru n g .

4.2. B IỆ N P H Á P C H Ủ Đ Ộ N G L O Ạ I T R Ừ M Ố I N G U Y H IỂ M C Ủ A K H Í

M Ê T A N

Đ ể c h ủ đ ộ n g lo ại trừ m ố i n g u y h iể m c ủ a k h í m ê ta n c ầ n th iế t p h ả i là m m ất

sự th o á t h iệ n c ủ a k h í m ê ta n b ằ n g c á c h k h o a n th u k h í m ê ta n v à th ả i ra b ê n n g o ài

m ỏ

V iệ c lự a c h ọ n h ệ th ố n g k h o a n th á o k h í m ê ta n p h ụ th u ộ c v à o c ác đặc

đ iể m đ iề u k iệ n đ ịa c h ấ t - k ỹ th u ậ t m ỏ như : độ c h ứ a k h í c ủ a v ỉa th a n , độ n ứ t

n ẻ , m ứ c đ ộ c h ứ a n ư ớ c , độ b ề n v ữ n g c ủ a đ ấ t đ á v á c h v à trụ v ỉa th an . Đ ố i v ớ i

đ iề u k iệ n k h a i th á c tạ i h a i lò c h ợ đ ề c ập tro n g lu ậ n v ă n có th ể á p d ụ n g hệ

th ố n g k h o a n

th á o k h í m ê ta n b ằ n g th iế t b ị c h u y ê n d ụ n g k ế t h ợ p trạ m th á o

k h í m ỏ trê n m ặ t đất.

B ả n c h ấ t c ủ a h ệ th ố n g k h o a n c ác lỗ k h o a n tro n g đ ấ t đ á có k h e rỗ n g v à

tạ o r a c h ê n h lệ n h áp su ấ t b ằ n g c ơ h ọ c đ ể h ú t từ đ ấ t đ á đ ế n đ ư ờ n g ố n g c ủ a hệ

th ố n g th á o kh í. T h à n h p h ầ n v à số lư ợ n g k h í m ê ta n h ú t ra đ ư ợ c p h ụ th u ộ c

v à o c á c h th ự c h iệ n th á o khí. T h à n h p h ầ n v à số lư ợ n g k h í m ê ta n h ú t r a đ ư ợ c

Hình 4.4. Sơ đồ khối về hệ thống quan trắc

99

phụ thuộc vào cách thực hiện tháo khí, độ dầy m ạng lưới lỗ khoan, đường

ống v à m ột loạt các yếu tốt vật lý như độ sâu, độ dày của m ạng lưới lỗ

khoan, đường ống v à m ột loạt các yếu tố vật lý như độ sâu của khoáng sàng,

độ thẩm thấu, áp suất nhiệt độ v à các yếu tố khác.

Số lượng, chiều dài v à kích thước hình học của các lỗ khoan hút khí

được xác định phù hợp cho từng điều kiện địa chất cụ thể. Đ ường kính lỗ

khoan tháo khí thường được sử dụng từ 0 6 5 ^ 75mm.

C ông tác khoan được thực hiện bằng m áy khoan dùng hệ thống dẫn

động khí nén. M ạng lưới đường ống được trang bị các cửa kéo v à thiết bị

thoát nước trong các ống bằng phương pháp tự động hoặc bằng tay. Các ống

kim loại hoặc vật liệu nhân tạo được lắp đặt dọc theo đường lò để dẫn hỗn

hợp khí CH 4 lên trạm tháo khí đặt trên m ặt đất.

Tại V iệt N am đã áp dụng công nghệ khoan tháo khí m êtan tại mỏ than

K he C hàm v à Q uang H anh, sử dụng phương pháp tháo khí trong khi khai

thác.

Đối với các khu vực khai thác lò chợ, sau khi phá hoả, ở phía vách và trụ

vỉa đã hình thành các vùng đứt gãy và vùng ảnh hưởng bởi sự thay đổi ứng suất.

Các vùng này có độ nứt nẻ khác nhau tuỳ thuộc vào tính chất của đất đá từng

khu vực.

Sau khi lò chợ đi qua sẽ tồn tại ở khoảng không gian đã khai thác một

lượng lớn khí mêtan. K hí này được thoát ra từ than khấu v à di chuyển lên vách

thông qua các khe nứt do phá hoả, m ột phần tồn tại trong khoảng không gian đã

khai thác. M ột nguồn khí nữa thoát ra trong khoảng không đã khai thác đó là từ

các khối than, các cục than còn sót lại trên vách và trụ vỉa trong quá trình khai

thác. K hí m êtan từ các khối than này sẽ thoát từ từ vào khoảng không gian đã

khai thác.

Công tác thu hồi khí từ khoảng không gian đã khai thác sử dụng các loại

Injector không khí. N hờ độ chênh áp do Injector tạo ra, khí m êtan di chuyển từ

4.2.1. Khái quát công nghệ khoan tháo khí mêtan ở một số mỏ than hầm lò tại Việt Nam

100

k h u v ự c đ ấ t đ á b a o q u a n h v ỉa v à từ v ỉa th a n th ô n g q u a h ệ th ố n g các k h e n ứ t

đ ư ợ c tạ o ra sa u k h i p h á h o ả to à n phần.

Đ ể th áo k h í m ê ta n h iệ u q u ả từ các k h u v ự c đ ã k h a i th ác , tiế n h à n h k h o a n

các lỗ k h o a n v à o v ù n g n ứ t nẻ v ề p h ía v á c h v ỉa than.

C ô n g tá c k h o a n các lỗ k h o a n lê n v á c h v ỉa đ ư ợ c tín h to á n để p h ầ n th u k h í

n ằ m trê n v ù n g sập đổ v à d ư ớ i v ù n g b iê n g iớ i th o á t k h í tố i đ a để đ ả m b ả o h iệ u

q u ả th á o k h í là lớ n nhất.

P h ư ơ n g p h á p k h o a n th áo k h í m ê ta n tro n g k h i k h a i th á c áp d ụ n g tạ i m ỏ

th a n K h e C h à m v à Q u a n g H a n h x e m h ìn h 4.5

Hình 4.5. Phương pháp khoan tháo khỉ mêtan trong khi khai thác sử dụng các

lô khoan từ lò thông gió

L ò c h ợ lự a c h ọ n k h o a n th á o k h í m ê ta n là lò c h ợ I-1 1 -5 v ỉa 11 m ỏ th a n

K h e C h à m 1, C ô n g ty th a n H ạ L o n g -T K V , có c ác th ô n g số đ ịa c h ấ t, k ỹ th u ậ t

n h ư sa u :

- C h iề u d à y v ỉa tru n g b ìn h , m = 2 ,5 (m );

- G ó c d ố c v ỉa tru n g b ìn h , a = 2 8 0;

- T ỷ trọ n g th a n , Y = 1,6 (T /m 3);

- C h iề u d à i th e o p h ư ơ n g k h u k h a i th á c , Lp = 8 3 0 (m );

4.2.2. Lựa chọn lò chợ thiết kế tháo khí

101

- C h iề u d à i th e o h ư ớ n g d ố c k h u k h a i th á c , L d = 105 (m );

- S ả n lư ợ n g k h a i th á c 5 0 0 T /n g à y đêm .

- H ệ th ố n g k h a i th á c v à c ô n g n g h ệ k h a i th ác: H ệ th ố n g k h a i th á c c ộ t d ài

th e o p h ư ơ n g , c h ố n g g iữ b ằ n g g iá th ủ y lự c di đ ộ n g X D Y , k h ấ u th a n b ằ n g

k h o a n n ổ m ìn th ủ c ô n g , đ iề u k h iể n đ á v á c h b ằ n g p h á h ỏ a to à n phần.

- Đ ộ c h ứ a k h í m ê ta n tự n h iê n lớ n n h ấ t c ủ a v ỉa: 10,3 m 3/T KC.

- Đ ộ th o á t k h í m ê ta n tư ơ n g đ ố i lớ n n h ấ t c ủ a v ỉa là 7,51 m 3/T ng.đ.

- L ư u lư ợ n g g ió tru n g b ìn h q u a lò chợ: 8 ,0 m 3/s.

- B iế n đ ộ n g đ ịa chất: k h ô n g có đ ứ t g ã y p h a y p há.

Hình 4.6. Sơ đồ vị trí lò c h ợ I - 11-5 mỏ than Khe Chàm 1

K h i lự a c h ọ n p h ư ơ n g p h á p th á o k h í m ê ta n c ầ n x e m x é t m ộ t c á c h to à n

d iệ n , m ố i q u a n h ệ q u a lạ i, s ự ả n h h ư ở n g lẫ n n h a u g iữ a c ác y ế u tố gồm : độ

c h ứ a k h í, sả n lư ợ n g k h a i th á c , tiế t d iệ n đ ư ờ n g lò , h ệ th ố n g th ô n g g ió , p h ư ơ n g

p h á p đ iề u k h iể n á p lự c m ỏ .., k h ô n g th ể lự a c h ọ n , tín h to á n p h ư ơ n g p h á p th á o

k h í m ê ta n c h ỉ d ự a v à o m ộ t h o ặ c m ộ t v à i y ế u tố h o ặ c x e m x é t m ộ t c á c h đ ộ c

lậ p từ n g y ế u tố. N g o à i ra, c ũ n g c ầ n x e m x é t m ụ c tiê u c ủ a v iệ c á p d ụ n g hệ

th ố n g th á o khí.

4.2.3. Lựa chọn phương pháp tháo khí mêtan

102

T rư ớ c đ â y , m ỏ th a n M ạ o K h ê đ ã x ả y r a c h áy , n ổ k h í ở lò c h u ẩ n b ị v à

v ấ n đ ề k iể m so át, n â n g cao m ứ c độ a n to à n c h á y n ổ k h í tro n g q u á trìn h đ à o lò

đ ã đ ư ợ c đ ặ t ra , đ ư ợ c n h iề u m ỏ h ầ m lò , c ơ q u a n q u ả n lý v à c ác c h u y ê n g ia rấ t

q u a n tâm . M ộ t tro n g n h ữ n g g iả i p h á p đ ư ợ c đ ư a ra x e m x é t đó là á p d ụ n g c ô n g

n g h ệ th á o k h í tro n g q u á trìn h đ à o lò c h u ẩ n bị. N h ư đ ã p h â n tíc h ở trê n , v iệ c áp

d ụ n g h a y k h ô n g á p d ụ n g p h ư ơ n g p h á p th á o k h í tro n g q u á trìn h đ à o lò c h u ẩ n

b ị p h ụ th u ộ c c h ủ y ế u v à o các y ế u tố gồm : độ c h ứ a k h í, tố c độ đ à o lò , n ă n g lự c

th ô n g g ió , c h iề u d à i v à tiế t d iệ n đ ư ờ n g lò , m ứ c đ ộ n ứ t n ẻ , p h â n lớ p , c h iề u d à y

c ủ a v ỉa th a n v à các lớ p đ ấ t đ á x u n g q u a n h đ ư ờ n g lò , v.v.

- S ử d ụ n g c ác lỗ k h o a n th ẳ n g từ m ặ t đ ấ t k h o a n tớ i c á c v ỉa th a n đ ể th á o

k h í k h ô n g p h ù h ợ p đ ố i v ớ i c ác m ỏ K h e C h à m 1 v ì c ác lý d o sau:

+ D o g iá th à n h cao v à đ ịa h ìn h là đ ồ i n ú i k h ó v ậ n c h u y ể n th iế t b ị, k h ó

triể n k h a i th i c ô n g k h o a n n ê n p h ư ơ n g p h á p n à y k h ô n g p h ù hợ p.

+ Đ ộ c h ứ a k h í, th o á t k h í c ủ a c ác v ỉa th a n k h ô n g cao so v ớ i c ác n ư ớ c đ ã

á p d ụ n g c ác p h ư ơ n g p h á p th á o k h í trên . N g o à i ra, đ ặ c đ iể m đ iề u k iệ n k ỹ th u ậ t

đ à o lò , k h a i th á c h iệ n n a y c h o p h é p có th ể á p d ụ n g c ác p h ư ơ n g p h á p th á o k h í

k h á c h iệ u q u ả hơ n.

- S ử d ụ n g c ác lỗ k h o a n th á o k h í từ đ ư ờ n g lò c h u ẩ n b ị sẽ p h ụ th u ộ c v à o

độ th ẩ m th ấ u k h í c ủ a v ỉa th a n , độ n ứ t n ẻ tro n g k h ố i th a n , m à đ ặ c trư n g c ủ a v ỉa

th a n là a n tra x it v à b á n a n tra x it n ê n có độ th ẩ m th ấ u k h í th ấ p n h ất. Đ ể s ử d ụ n g

đ ư ợ c p h ư ơ n g p h á p th á o k h í n à y th ì p h ả i có p h ư ơ n g p h á p là m tă n g m ậ t đ ộ n ứ t

n ẻ tro n g k h ố i th a n v à tă n g đ ộ th ẩ m th ấ u k h í đ ể th á o k h í đ ạ t h iệ u q u ả c ao n h ất.

a. Đối với phương pháp tháo khí trước khi khai thác

M ỏ th a n K h e C h à m 1 c h ủ y ế u s ử d ụ n g p h ư ơ n g p h á p đ iề u k h iể n đ á v á c h

b ằ n g p h á h ỏ a to à n p h ầ n , do đó c ác p h ư ơ n g p h á p th á o k h í tro n g q u á trìn h k h a i

th á c có th ể á p d ụ n g đ ư ợ c. T u y n h iê n , m ỗ i p h ư ơ n g p h á p có k h ả n ă n g th íc h

ứ n g , p h ù h ợ p v à ư u n h ư ợ c đ iể m k h á c n h a u k h i x e m x é t á p d ụ n g tro n g đ iề u

k iệ n c ủ a m ỏ:

b. Đối với phương pháp tháo khỉ trong quá trình khai thác

103

- Đ ố i v ớ i p h ư ơ n g p h á p th á o k h í s ử d ụ n g c ác lỗ k h o a n từ m ặ t đ ấ t, do g iá

th à n h c ao v à đ ịa là đ ồ i n ú i k h ó v ậ n c h u y ể n th iế t b ị, k h ó triể n k h a i th i c ô n g

k h o a n n ê n p h ư ơ n g p h á p n à y k h ô n g p h ù hợ p.

- Đ ố i v ớ i p h ư ơ n g p h á p th á o k h í s ử d ụ n g đ ư ờ n g ố n g h ú t k h í tro n g k h u

v ự c p h á h ỏ a , d o tro n g k h u v ự c p h á h ỏ a c ủ a lò c h ợ th ư ờ n g có n ư ớ c , n ê n k h ô n g

th ể á p d ụ n g p h ư ơ n g p h á p n ày . N g o à i ra, p h ư ơ n g p h á p n à y có n h ư ợ c đ iể m là

h iệ u q u ả h ú t k h í th ấp .

- Đ ố i v ớ i p h ư ơ n g p h á p th á o k h í từ lò d ọ c v ỉa đ á p h ía trê n , p h ía d ư ớ i lò

c h ợ , do p h ả i đ à o k h ố i lư ợ n g lớ n c ác đ ư ờ n g lò , g iá th à n h đ à o lò đ á h iệ n k h á

c ao , c h i p h í đ à o lò lớ n , n ê n tro n g đ iề u k iệ n h iệ n n a y c h ư a p h ù h ợ p.

- Đ ố i v ớ i p h ư ơ n g p h á p th á o k h í s ử d ụ n g c ác lỗ k h o a n từ lò d ọ c v ỉa đ á

p h ía trê n v à p h ía d ư ớ i lò c h ợ , do p h ụ th u ộ c v à o n h iề u y ế u tố như : k h o ả n g

c á c h g iữ a c ác v ỉa th a n , k ế h o ạ c h k h a i th á c , b ả o v ệ đ ư ờ n g lò p h ía trê n v à p h ía

d ư ớ i lò c h ợ th á o k h í,v .v , n ê n đ ô i k h i k h ó th ự c h iệ n k h o a n th á o k h í th e o

p h ư ơ n g p h á p này.

- P h ư ơ n g p h á p th á o k h í s ử d ụ n g c ác lỗ k h o a n lê n n ó c lò c h ợ đ ư ợ c

k h o a n từ đ ư ờ n g lò c h u ẩ n b ị p h ía trư ớ c g ư ơ n g k h a i th á c k h ắ c p h ụ c đ ư ợ c

n h ữ n g tồ n tạ i c ủ a các p h ư ơ n g p h á p trê n , n g o à i ra c ò n có n h ữ n g ư u đ iể m n h ư :

k h ô n g p h ụ th u ộ c độ th ẩ m th ấ u k h í c ủ a th a n , g iá th à n h th ấ p h ơ n , d ễ th i công.

T ừ n h ữ n g p h â n tíc h trê n , đề tà i đ ã lự a c h ọ n p h ư ơ n g p h á p th á o k h í tro n g

q u á trìn h k h a i th á c s ử d ụ n g c ác lỗ k h o a n lê n n ó c lò c h ợ đ ư ợ c k h o a n từ đ ư ờ n g

lò c h u ẩ n b ị p h ía trư ớ c g ư ơ n g k h a i th á c đ ể á p d ụ n g c h o v ỉa 11 m ỏ th a n K h e

C h à m 1

T ro n g p h ư ơ n g p h á p này, d ọ c th e o lò d ọ c v ỉa th ô n g g ió , b ố trí các k h á m

k h o a n , m ỗ i k h á m có th ể là m ộ t h o ặ c n h iề u lỗ k h o a n , k h o a n x iê n q u a c ác lớ p

đ á v á c h đ ế n v ù n g n ứ t n ẻ , d ịc h đ ộ n g , c h ứ a k h í m ê ta n tíc h tụ p h ía trê n v ù n g sập

đổ c ủ a lò chợ. K h o ả n g c á c h g iữ a c ác k h á m k h o a n v à số lư ợ n g c ác lỗ k h o a n

p h ụ th u ộ c v à o n ă n g lự c c ủ a th iế t b ị k h o a n v à lư u lư ợ n g k h í c ầ n th á o th e o tín h

to án . P h ầ n lớ n c ác k h á m k h o a n đ ư ợ c b ố trí trư ớ c g ư ơ n g lò chợ.

C ô n g tá c k h o a n đ ư ợ c th ự c h iệ n b ằ n g m á y k h o a n d ù n g h ệ th ố n g d ẫ n

104

đ ộ n g k h í nén. M ạ n g lư ớ i đ ư ờ n g ố n g th á o k h í đ ư ợ c lắ p đ ặ t từ c ác lỗ k h o a n đ ế n

v ị trí đ ặ t các In je c to r (h o ặ c m á y h ú t k h í m ê a n ), k h í m ê ta n đ ư ợ c h ò a lo ã n g

trư ớ c k h i x ả r a m ô i trư ờ n g h o ặ c đ ư a v à o c ác h ệ th ố n g x ử lý k h í m ê ta n để là m

n h iê n liệu.

4.2.4. Thiết kế tháo khí mêtan cho khu vực khai thác

- V á c h trự c tiế p c ủ a v ỉa 11 là sạ n k ế t m à u x á m sá n g , c ấ u tạ o k h ố i rắ n

c h ắ c v à có độ b ề n v ữ n g cao , c h iề u d à y từ 4 m đ ế n 5,7m . Đ ô i ch ỗ có lớ p v á c h

g iả là sé t k ẹ p th a n m ề m y ế u có c h iề u d à y từ 0 ,2 0 đ ế n 0 ,5 0 m é t, v á c h trự c tiế p

c ủ a v ỉa th a n có n h iề u ch ỗ liê n k ế t rấ t k é m có k h ả n ă n g tự tụ t lở.

- V á c h c ơ b ả n là c á t k ế t m à u x á m trắ n g , c h iề u d à y th a y đ ổ i từ v à i m é t

đ ế n v à i c h ụ c m é t, có c ấ u tạ o lớ p rắ n v à d ai, đ ộ c ứ n g f = 4 ^ 12,

- T iế p đ ế n là đ á c á t k ế t h ạ t th ô đ ế n tru n g m à u x á m sá n g đ ế n x á m đ e n ,

p h â n lớ p từ 0 ,1 0 ^ 0 ,6 0 m , m ậ t độ k h e n ứ t tru n g b ìn h từ 8 ^ 15 k h e n ứ t/m 2 đ á

th ư ờ n g c h ứ a n ư ớ c , c h iề u d à y từ 3 7 ^ 8 0 m tru n g b ìn h 6 0 m , độ c ứ n g f = 4 ^

12.

- T rụ trự c tiế p c ủ a v ỉa 6 là lớ p c á t k ế t, c h iề u d à y từ 8 ^ 1 0 m .

4.2.4.1. Các thông số địa chất - kỹ thuật của khu vực

Đ ể lự a c h ọ n đ ư ợ c đ ư ờ n g ố n g th á o k h í m ê ta n , trư ớ c h ế t p h ả i tín h đ ư ợ c

lư u lư ợ n g k h í m ê ta n c ầ n p h ả i th áo .

T h e o k ế t q u ả tín h to á n d ự b á o độ th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t đ ố i v à o k h u v ự c

lò c h ợ th iế t k ế v ỉa 11 là 8 ,0 4 m 3/p h . L ư u lư ợ n g g ió th ự c tế q u a lò c h ợ k h o ả n g

4 8 0 m 3/ph.

T h e o q u y đ ịn h , h à m lư ợ n g m ê ta n tro n g lu ồ n g g ió th ả i c ủ a lò c h ợ k h ô n g

đ ư ợ c v ư ợ t q u á 1% , k h i h à m lư ợ n g m ê ta n tớ i 1 ,3% sẽ c ắ t đ iện . Đ ể đ ả m b ả o a n

to à n v à sả n th o á t k h ô n g b ị g iá n đ o ạ n n ê n d u y trì h à m lư ợ n g k h í m ê ta n k h ô n g

lớ n h ơ n 0 ,7 5 % , có n g h ĩa là lư ợ n g k h í m ê ta n c ầ n p h ả i th á o sẽ là:

8 ,0 4 x 1,2 - (4 8 0 + 8 ,0 4 x 1,2) x 0 ,7 5 % = 5 ,9 8

(m 3/p h )

T ừ n h ữ n g k in h n g h iệ m c ủ a c ác n ư ớ c có c ô n g n g h ệ k h a i th á c th a n p h á t

triể n n h ư N h ậ t B ả n , B a L a n , N g a ... v à th e o k h u y ế n c áo c ủ a n h à s ả n th o á t

4.2.4.2. Tính toán, lựa chọn đường kính ống tháo k h í

105

th iế t b ị k h o a n th á o k h í th ì v iệ c v ậ n h à n h h ệ th ố n g k h o a n th á o k h í c h ỉ th ự c

h iệ n k h i h à m lư ợ n g k h í m ê ta n tro n g đ ư ờ n g ố n g > 3 0 % , n ế u h à m lư ợ n g k h í

m ê ta n tro n g đ ư ờ n g ố n g < 3 0 % m à tổ c h ứ c th á o k h í th ì có n g u y c ơ x ả y ra

c h á y , n ổ k h í m ê ta n tro n g đ ư ờ n g ống.

G iả s ử h à m lư ợ n g C H 4 tro n g đ ư ờ n g ố n g th á o k h í là 3 0 % , k h i đó lư u

lư ợ n g h ỗ n h ợ p k h í q u a đ ư ờ n g ố n g là lớ n n h ất.

L ư u lư ợ n g h ỗ n h ợ p k h í q u a đ ư ờ n g ố n g là:

Q cH4

(m 3/p h )

Vn =

(4 .1 )

3 0 %

T ro n g đó:

- V n L ư u lư ợ n g h ỗ n h ợ p k h í q u a đ ư ờ n g ố n g , m 3/p h ;

- Q CH4: L ư u lư ợ n g k h í m ê ta n c ầ n p h ả i th á o , Q C H 4 = 5 ,9 8

(m 3/p h );

Vn = 5 ,9 8 /3 0 % = 1 9 ,9 3 (m 3/p h )

Đ ể tín h to á n đ ư ờ n g k ín h đ ư ờ n g ố n g th á o k h í m ê ta n , ta s ử d ụ n g các

th ô n g số đ ầ u v à o sau :

V n - T h ể tíc h h ỗ n h ợ p k h í m ê ta n c ầ n th á o , V n = 19,93 (m 3/p h )

L = 1,33 k m - C h iề u d à i h ệ th ố n g đ ư ờ n g ố n g th á o khí.

X = 0 ,0 1 9 - h ệ số sứ c c ả n c ủ a ống.

S = 0 ,7 6 5 k g /m 3 - tỷ trọ n g tư ơ n g đ ố i c ủ a h ỗ n h ợ p khí.

T = 3 0 3 ° k - n h i ệ t độ tu y ệ t đ ố i c ủ a h ỗ n h ợ p k h í,

P 1 - áp su ấ t b a n đ ầ u c ủ a h ỗ n h ợ p k h í,

P 1 = Pb + B h - Psp

(4 .2 )

T ro n g đó:

Pb - á p su ấ t tru n g b ìn h c ủ a k h í q u y ể n ;

P b = 100 k P a = 0,1 M P a

B h - á p su ấ t c ủ a k h ô n g k h í tạ i đ ư ờ n g lò th ự c h iệ n th á o k h í, B h = 0 ,0 0 2 6 6

M P a

Psp = 0 ,0 0 4 M P a (h ạ á p tạ i đ iể m c u ố i c ù n g c ủ a đ ư ờ n g ống).

P 1 = 0,1 + 0 ,0 0 2 6 6 - 0 ,0 0 4 = 0 ,0 9 8 6 6 M P a ,

106

P 2 - á p su ấ t tu y ệ t đ ố i tạ i đ iể m k ế t th ú c đ ư ờ n g ố n g ;

(4 .3 )

P 2 = Pb -Ps

T ro n g đó:

Ps: S ứ c c ả n c ủ a tu y ế n đ ư ờ n g ố n g , Ps = 0 ,0 1 3 3 3

P 2 = 0 ,1 0 - 0 ,0 1 3 3 3 = 0 ,0 8 6 6 7 M P a

Đ ư ờ n g k ín h đ ư ờ n g ố n g th á o k h í đ ư ợ c tín h th e o c ô n g th ứ c sau:

(4 .4 )

d = 18,6 (c m ) = 186 (m m )

C ă n c ứ v à o k ế t q u ả tín h to á n ở trê n v à c ác lo ạ i ố n g th á o k h í có trê n th ị

trư ờ n g , đề tà i chọn:

- Ô n g th á o k h í c ó đ ư ờ n g k ín h tro n g 200m m v à đ ư ờ n g k ín h n g o à i là

2 2 5 m m .

- Đ ố i v ớ i đ ư ờ n g ố n g c h ín h từ lò x u y ê n v ỉa đ ế n v ị trí đ ặ t In je c to r, c h ọ n

ố n g th á o k h í có đ ư ờ n g k ín h tro n g là 2 5 0 m m v à đ ư ờ n g k ín h n g o à i là 2 8 0 m m

v ì tro n g tư ơ n g la i có th ể th á o k h í n h iề u v ỉa c ù n g lúc.

- Ô n g th á o k h í đ ư ợ c s ử d ụ n g là lo ạ i ố n g đ ư ợ c c h ế tạ o b ằ n g v ậ t liệ u

n h â n tạ o H D P E có tín h n ă n g c h ố n g tĩn h đ iệ n , có tổ n g trở b ề m ặ t tro n g v à

n g o à i n h ỏ h ơ n 108Q .

- C h ịu đ ư ợ c á p su ấ t 1 M p a.

- Số lư ợ n g lỗ k h o a n h o ạ t đ ộ n g th á o k h í y ê u c ầ u (tại m ộ t k h á m k h o a n ):

N >

(lỗ).

(4 .5 )

Qx - O l _ Q 0

- L ư u lư ợ n g k h í lớ n n h ấ t q u a c ác lỗ k h o an :

4.2.4.3. Tính toán số lượng lỗ khoan tháo k h í cho m ột khám khoan

107

(4 .6 )

- K h ả n ă n g th o á t k h í c ủ a 1 lỗ k h o an :

„

7 T X d 2 X V

(4 .7 )

(m 3/p h ú t).

P X o X T Qx = p ”t x (m 3/p h ú t). x 1 n

T ro n g đó:

N - Số lư ợ n g lỗ k h o a n h o ạ t đ ộ n g th á o k h í y ê u c ầ u , lỗ.

Q x - lư u lư ợ n g k h í lớ n n h ấ t q u a các lỗ k h o a n , m 3/p h ú t.

Q 0 - k h ả n ă n g th o á t k h í c ủ a 1 lỗ k h o a n , m 3/p h ú t.

P n - Á p su ấ t k h í q u y ể n ở đ iề u k iệ n b ìn h th ư ờ n g , P n = 100 kPa.

Qn - L ư u lư ợ n g k h í th u đ ư ợ c tro n g đ iề u k iệ n n h iệ t độ 00C v à á p su ấ t

k h í q u y ể n P n, Q n = 19,93 (m 3/p h ú t).

T x - N h iệ t độ tro n g lò tín h th e o th a n g độ K e n v il 2 9 8 0K (2 5 0C).

Px - á p su ấ t k h í tạ i v ị trí h ú t (v ù n g h ú t k h í), kP a.

Px = Pb + Bh - Ps (k P a).

Pb - á p su ấ t k h í q u y ể n tru n g b ìn h , Pb = 102 kP a.

B h - á p su ấ t k h í tạ i n ơ i th i c ô n g , B h = 2 ,6 6 k P a

Ps - á p lự c k h ô n g k h í lớ n n h ấ t tro n g ố n g d ẫ n , Ps = 13,34 k P a

Px = 102 + 2 ,6 6 - 13,34 = 9 1 ,3 2 kP a.

Tn - N h iệ t độ tạ i 0 0C th e o th a n g độ K e lv in , Tn = 2 7 3 0K .

Q 0 =

d - đ ư ờ n g k ín h lỗ k h o a n , d = 65 m m = 0 ,0 6 5 m (th e o k in h n g h iệ m m ỏ

K h e C h à m , Q u a n g H a n h ).

V - v ậ n tố c k h í tro n g lỗ k h o a n , V = 15 m /s = 9 0 0 m /p h .

V ậy:

1 0 0 x 1 9 ,9 3 x 2 9 8

2 3 ,8 2 (m 3/p h ú t).

Qx =

9 1 ,3 2 x 2 7 3

3 ,1 4 x 0 ,0 6 5 2x 9 0 0

= 2 ,9 8 (m 3/p h ú t).

Q0 =

4

71 = 3,14.

108

2 3 ,8 2

N >

= 7 ,9 9 (lỗ).

2 ,9 8

C h ọ n số lư ợ n g lỗ k h o a n tạ i m ỗ i k h á m k h o a n là 8 lỗ.

T rê n c ơ sở p h â n tíc h , đ á n h g iá c ác th ô n g tin v ề đ iề u k iệ n đ ịa c h ấ t, các

th ô n g số k ỹ th u ậ t c ủ a v ỉa th a n , k in h n g h iệ m á p d ụ n g k h o a n th á o k h í m ê ta n

trê n th ế g iớ i trư ớ c đ â y đ ã á p d ụ n g th á o k h í tạ i v ỉa 12 C ô n g ty th a n K h e C h à m ,

đề tà i lự a c h ọ n c ô n g n g h ệ th á o k h í tro n g q u á trìn h k h a i th á c b ằ n g c ác lỗ k h o a n

từ lò c h u ẩ n bị. B ả n c h ấ t c ủ a h ệ th ố n g là k h o a n các lỗ k h o a n tro n g đ ấ t đ á có

k h e n ứ t v à tạ o ra c h ê n h lệ c h á p su ấ t b ằ n g c ơ h ọ c đ ể h ú t k h í từ th a n đ á đ ế n

đ ư ờ n g ố n g c ủ a h ệ th ố n g th á o k h í. L ư u lư ợ n g k h í m ê ta n h ú t ra đ ư ợ c p h ụ th u ộ c

v à o n h iề u y ế u tố: th ô n g số lỗ k h o a n , m ậ t đ ộ lỗ k h o a n , đ ư ờ n g ố n g v à m ộ t lo ạ t

c ác y ế u tố n h ư độ sâ u c ủ a k h o á n g sà n g , độ th ẩ m th ấ u , áp su ất, n h iệ t độ v à các

y ế u tố k h ác.

Đ ố i v ớ i các k h u v ự c k h a i th á c lò c h ợ , sa u k h i p h á h o ả , ở p h ía v á c h v à

tr ụ v ỉa đ ã h ìn h th à n h c ác v ù n g đ ứ t g ã y v à v ù n g ả n h h ư ở n g b ở i sự th a y đ ổ i ứ n g

suất. C ác v ù n g n à y có độ n ứ t n ẻ k h á c n h a u tu ỳ th u ộ c v à o tín h c h ấ t c ủ a đ ấ t đ á

từ n g k h u vự c.

S a u k h i lò c h ợ đ i q u a sẽ tồ n tạ i ở k h o ả n g k h ô n g g ia n đ ã k h a i th á c m ộ t

lư ợ n g lớ n k h í m ê ta n . K h í n à y đ ư ợ c th o á t r a từ th a n k h ấ u v à di c h u y ể n lê n

v á c h th ô n g q u a c ác k h e n ứ t do p h á h o ả , m ộ t p h ầ n tồ n tạ i tro n g k h o ả n g k h ô n g

g ia n đ ã k h a i th á c . M ộ t n g u ồ n k h í n ữ a th o á t r a tro n g k h o ả n g k h ô n g đ ã k h a i

th á c đ ó là từ các k h ố i th a n , c ác c ụ c th a n c ò n só t lạ i tr ê n v á c h v à trụ v ỉa tro n g

q u á trìn h k h a i th ác . K h í m ê ta n từ c ác k h ố i th a n n à y sẽ th o á t từ từ v à o k h o ả n g

k h ô n g g ia n đ ã k h a i th ác.

C ô n g tá c th u h ồ i k h í từ k h o ả n g k h ô n g g ia n đ ã k h a i th á c s ử d ụ n g các

lo ạ i In je c to r k h ô n g k h í (h o ặ c m á y h ú t k h í). N h ờ độ c h ê n h á p d o In je c to r tạ o

ra, k h í m ê ta n d i c h u y ể n từ k h u v ự c đ ấ t đ á b a o q u a n h v ỉa v à từ v ỉa th a n th ô n g

q u a h ệ th ố n g c ác k h e n ứ t đ ư ợ c tạ o r a sa u k h i p h á h o ả to à n p hần.

Đ ể th á o k h í m ê ta n h iệ u q u ả từ c ác k h u v ự c đ ã k h a i th á c , tiế n h à n h

4.2.4.4. Tính toán hộ chiếu khoan

109

k h o a n c ác lỗ k h o a n v à o v ù n g n ứ t n ẻ v ề p h ía v á c h v ỉa th an .

C ô n g tá c k h o a n c ác lỗ k h o a n lê n v á c h v ỉa đ ư ợ c tín h to á n để p h ầ n th u

k h í n ằ m tr ê n v ù n g sập đổ v à d ư ớ i v ù n g b iê n g iớ i th o á t k h í tố i đ a đ ể đ ả m b ả o

h iệ u q u ả th o á t k h í là lớ n n h ất.

T ừ th ự c tế th á o k h í m ê ta n đ ã th ự c h iệ n tro n g c ác m ỏ th a n B a L a n có th ể

n h ậ n đ ịn h rằn g : tro n g g iớ i h ạ n c ủ a v ù n g n h ả k h í m ê ta n k h i k h a i th á c lò c h ợ

tồ n tạ i 3 k h u v ự c I, II v à III v ớ i n h ữ n g đ ặ c đ iể m sau:

k h a i th á c ) tín h từ n ề n lò chợ. K h u v ự c n à y c h ịu ả n h h ư ở n g trự c tiế p c ủ a c ô n g

tá c m ỏ , lớ p đ á tro n g đ ấ t đ á m ỏ b ị p h á h u ỷ h o à n to àn . D o v ậ y lỗ k h o a n th á o

k h í m ê ta n k h ô n g đ ư ợ c p h é p th i c ô n g tro n g k h u v ự c này.

Khu vực I: C h iề u c ao c ủ a k h u v ự c n à y k h o ả n g 1 0 x g (g: c h iề u c ao lớ p

k h u v ự c I. Đ â y là k h u v ự c th ẩ m th ấ u k h í tro n g đ ấ t đ á c h ư a c h ịu ả n h h ư ở n g

c ủ a c ô n g tá c m ỏ.

Khu vực II: C h iề u c ao k h u v ự c n à y v à o k h o ả n g 5 x g tín h từ n ó c c ủ a

v à o k h o ả n g 15xg tín h từ n ó c c ủ a k h u v ự c II (3 0 x g tín h từ n ề n lò c h ợ ). Đ â y

là k h u v ự c th ẩ m th ấ u k h í k é m v à c ũ n g k h ô n g b ị ả n h h ư ở n g c ủ a c ô n g tá c m ỏ.

Đ ể ch o q u á trìn h th á o k h í m ê ta n d iễ n r a liê n tụ c v à d u y trì s ự ổ n đ ịn h c ác lỗ

k h o a n tro n g q u á trìn h k h a i th á c lò c h ợ , c ác lỗ k h o a n th á o k h í m ê ta n p h ả i

k h o a n v à o k h u v ự c này. N h ư n g k h o ả n g c á c h tín h từ đ á y c ác lỗ k h o a n tớ i n ó c

c ủ a k h u v ự c II c h ỉ v à o k h o ả n g v à i m ét.

Đ ể đ ạ t đ ư ợ c k ế t q u ả th á o k h í m ê ta n tố t n h ấ t, c ác lỗ k h o a n p h ả i đ ư ợ c

k h o a n tớ i v ù n g c h ứ a k h í m ê ta n tro n g đ ấ t đ á c h ư a b ị ả n h h ư ở n g c ủ a c ô n g tá c

m ỏ tro n g v á c h v ỉa (lò ch ợ ). V ù n g n à y n ằ m b ê n tr ê n v ù n g p h á h o ả p h ía sa u lò

chợ.

C ă n c ứ v à o đ ặ c đ iể m đ iề u k iệ n đ ịa c h ấ t m ỏ , c h iề u cao v ù n g sập đ ổ,

v ù n g th o á t k h í m ê ta n lớ n n h ấ t th e o tín h to á n v à k in h n g h iệ m ở m ỏ th a n K h e

C h à m , d ự á n lự a c h ọ n c ác th ô n g số h ìn h h ọ c c ủ a lỗ k h o a n th á o k h í n h ư sau:

- Đ ư ờ n g k ín h lỗ k h o an : 65 m m .

- C h iề u d à i lỗ k h o an : ~ 60m .

Khu vực III: n ằ m ở p h ía tr ê n k h u v ự c II, c h iề u c ao c ủ a k h u v ự c n à y

110

- Số lỗ k h o a n tro n g 1 k h á m k h o a n : 8 lỗ.

- K h o ả n g c á c h g iữ a c ác k h á m k h o a n : 50m .

r

Bảng 4.1. Các thông số lỗ khoan tại một khám khoan

33

1

8

~ 60

36

2

10

~ 60

39

3

12

~ 60

4 2

4

14

~ 60

65

45

5

16

~ 60

4 9

18

6

~ 60

53

7

~ 60

20

57

8

22

~ 60

C á c lỗ k h o a n c ủ a k h á m k h o a n tiế p th e o sẽ d ự a v à o h iệ u q u ả th á o k h í từ

c ác lỗ k h o a n c ủ a k h á m k h o a n trư ớ c đó để có n h ữ n g đ iề u c h ỉn h sao ch o h iệ u

q u ả h ú t k h í là lớ n n h ất.

TT Góc nghiêng so Góc nghiêng so Đường kính lỗ Chiều sâu lỗ với mặt phẳng lỗ với dọc vỉa than khoan (mm) khoan(m) ngang(độ) khoan (độ)

D ự a v à o k íc h th ư ớ c m á y k h o a n , đ ư ờ n g k ín h lỗ k h o a n , c ô n g n g h ệ th á o

k h í đ ã c h ọ n v à số lư ợ n g lỗ k h o a n tín h to á n th iế t k ế b ố trí c ác lỗ k h o a n th à n h

từ n g c ụ m d ọ c th e o đ ư ờ n g lò d ọ c v ỉa th ô n g g ió , m ỗ i c ụ m lỗ k h o a n g ồ m 8 lỗ

k h o a n , c ác c ụ m lỗ k h o a n c á c h n h a u 5 0 m th e o đ ư ờ n g p h ư ơ n g .

C á c lỗ k h o a n có c h iề u d à i 6 0 , p h ầ n đ ầ u c ủ a lỗ k h o a n sa u k h i k h o a n

đ ư ợ c lắ p đ ặ t các ố n g c h ố n g v à c h è n v ữ a x i m ă n g đ ể đ ả m b ả o đ ộ k ín ch o p h ầ n

đ ấ t đ á x u n g q u a n h m iệ n g c ác lỗ k h o a n , v ì c h iề u d à y lớ p sạ n k ế t b ê n trê n v ỉa

th a n có c h iề u d à y k h o ả n g 5 ,7 m n ê n ố n g c h ố n g c ủ a lỗ k h o a n th á o k h í p h ả i có

c h iề u d à i q u a lớ p sé t k ế t n à y để đ ả m b ả o đ ộ c h ắ c c h ắ n v à độ k ín c ủ a đ ấ t đ á

x u n g q u a n h m iệ n g c ủ a lỗ k h o a n th á o k h í. V ậ y n ê n c h iề u d à i ố n g c h ố n g c h ọ n

từ 6 -1 2 m (T ù y đ iề u k iệ n th ự c tế).

C á c lỗ k h o a n sẽ đ ư ợ c n ố i ra h ệ th ố n g đ ư ờ n g ố n g th u k h í D N 1 3 0 tr ê n lò

d ọ c v ỉa , tiế p th e o h ệ th ố n g đ ư ờ n g ố n g n à y đ ư ợ c n ố i v à o h ệ th ố n g đ ư ờ n g ố n g

c h ín h D N 2 0 0 .

4.2.4.5. B ố trí mạng lỗ khoan

111

Hình 4.7. Sơ đồ bố trí thiết bị tháo khí tại khám khoan

H iệ n n a y đ ể k h o a n th á o k h í m ê ta n có th ể s ử d ụ n g c ác lo ạ i m á y k h o an :

W D -0 2 E A , W D -0 2 H , W D H -1 , W D H -2 , W D P -1 C h a y W D P -2 A c ủ a h ã n g

O M A G . Đ ặ c tín h k ỹ th u ậ t c ủ a c ác lo ạ i m á y k h o a n tr ê n x e m b ả n g 3 .6 , v ề cơ

b ả n c ác m á y k h o a n trê n đ ư ợ c tá c h th à n h 3 lo ạ i chính:

+ L o ạ i m á y k h o a n W D -0 2 E A , W D -0 2 H : đ ư ợ c th iế t k ế để k h o a n c ác lỗ

k h o a n có đ ư ờ n g k ín h k h á c n h a u tro n g c ác đ á có độ c ứ n g k h á c n h a u . T h iế t bị

k h o a n đ ư ợ c d ẫ n đ ộ n g b ở i m ộ t đ ộ n g c ơ đ iệ n , k h í n é n h o ặ c th ủ y lự c v à đ ư ợ c

g ắ n trê n m ộ t c h â n ch o p h é p k h o a n c ác lỗ k h o a n có h ư ớ n g b ấ t k ỳ v ớ i m ộ t v ị trí

đ ặ t m á y , đ ầ u k ẹ p có th ể th a y đ ổ i ch o p h é p s ử d ụ n g c ầ n k h o a n có đ ư ờ n g k ín h

32 ^ 66m m v ớ i c h iề u sâ u lỗ k h o a n đ ế n 4 0m . L o ạ i m á y k h o a n n à y đ ư ợ c th iế t

k ế đ ể s ử d ụ n g tro n g c ác m ụ c đ íc h k h o a n th ă m d ò , th á o n ư ớ c , th á o k h í.v .v .

+ L o ạ i m á y k h o a n W D P -1 C v à W D P -2 A :đ â y là lo ạ i m á y k h o a n x o a y

đ ư ợ c th iế t k ế đ ể s ử d ụ n g tro n g c ác m ụ c đ íc h k h o a n th o á t k h í m ê ta n , th o á t

n ư ớ c tro n g c á c v ỉa th a n , ch o th ô n g g ió , các c ô n g trìn h c ứ u h ộ v à c ác m ụ c đ íc h

4.2.4.6. Chọn máy khoan, máy bơm rửa

112

th ă m d ò , h ệ th ố n g có k íc h th ư ớ c tư ơ n g đ ố i n h ỏ g ọ n , đ ộ ồ n d ư ớ i 8 5 d B A ch o

p h é p là m v iệ c h iệ u q u ả tro n g m ô i trư ờ n g h ầ m lò , c h iề u d à i k h o a n lê n tớ i

200m.

+ L o ạ i m á y k h o a n W D H -1 v à W D H -2 : là th iế t b ị k h o a n x o a y đ ư ợ c th iế t

k ế để k h o a n th ă m dò đ ịa c h ấ t tro n g các lo ại đ á có độ c ứ n g k h á c n hau. N h ờ có

k h u n g k h o a n các lỗ k h o a n có th ể k h o a n ở m ộ t g ó c ± 9 0 0. M á y k h o a n đ ư ợ c th iế t

k ế để k h o a n các lỗ k h o a n có c h iề u d ài đ ế n 3 0 0 m , đ ư ờ n g k ín h lỗ k h o a n 76 ^

9 5 m m , đ â y là th iế t b ị k h o a n có c ô n g su ấ t lớ n n h ấ t tro n g các lo ạ i m á y k h o a n kể

trên.

N h ằ m đ a d ạ n g h o á c ác c h u y ể n đ ộ n g q u a y v à m ô -m e n x o ắ n th iế t bị

k h o a n lo ạ i W D H có th ể s ử d ụ n g m ộ t tro n g h a i k iể u đ ộ n g c ơ th u ỷ lự c: S R -8 0

h o ặ c S R -1 6 0 , v à có th ể th a y th ế lẫ n n h a u th e o y ê u cầu. N g o à i r a c ò n có k h ả

n ă n g tă n g m ô -m e n x o ắ n từ 5 0 0 -8 0 0 N m th ô n g q u a v iệ c th a y th ế b á n h ră n g

tro n g h ộ p số. V iệ c k iể m so á t c ác h o ạ t đ ộ n g c ủ a to à n b ộ k h ố i th iế t b ị đ ư ợ c

th ự c h iệ n từ x a b ằ n g b ả n g đ iề u k h iể n th ủ y lực.

C ă n c ứ v à o c ác đ ặ c đ iể m đ iề u k iệ n đ ịa c h ấ t, k ỹ th u ậ t m ỏ , c h iề u sâ u c ầ n

k h o a n v à đ ư ờ n g k ín h k h o a n y ê u c ầ u , đề tà i c h ọ n lo ạ i m á y k h o a n th á o k h í d ẫ n

đ ộ n g b ằ n g k h í n é n lo ạ i W D P -1 C v ớ i n ă n g su ấ t y ê u c ầ u 13 m 3/p h ú t h o ặ c các

lo ạ i m á y k h o a n k h á c có đ ặ c tín h k ỹ th u ậ t tư ơ n g đ ư ơ n g .

C ù n g v ớ i m á y k h o a n đ ư ợ c c h ọ n , d ự á n c h ọ n m á y b ơ m rử a c h ạ y b ằ n g

k h í n é n W T -3 0 -2 P B v ớ i y ê u c ầ u là 5 m 3/p h h o ặ c c ác lo ạ i m á y b ơ m rử a k h á c

có đ ặ c tín h k ỹ th u ậ t tư ơ n g đ ư ơ n g . Đ ặ c tín h k ỹ th u ậ t c ủ a m á y b ơ m rử a W T -

3 0 -2 P B x e m b ả n g 3.5.

Hình 4.8.Hệ thống máy khoan WD-02EA, WD-02H

113

Hình 4.9.Hệ thống máy khoan WDP-1C, WDP-2A

Hình 4.10.Hệ thống máy khoan WDH-1

TT

Thông số kỹ th u ật

Đơn vị

Số lượng

1

Công suất bơm

m3/h

3

2

Áp suất làm việc

MPa

0,4

3

Kích cỡ hạt sạn có trong nước

mm

< 0,5

4

< 40

Nhiệt độ nước cho phép

độ

5

Tỷ trọng nước

Kg/m3

1050

6

động cơ khí nén loại APZ-4/660

Kiểu động cơ

7

Công suất động cơ

2,94

kW

8

660

Tốc độ vòng quay

Vòng/phút

9

5

Tiêu hao khí nén

m3/phút

10

mm

800x740x744

Kích thước (dài x rộng x cao)

11

Trọng lượng toàn cụm

232

kg

Bảng 4.2. Đặc tính kỹ thuật của máy bơm rửa loại WT-30-2PB

4.2.4.7. Lựa chọn phương án x ử lý k h í mêtan thu được

114

K h í m ê ta n h ú t tro n g c ác lỗ k h o a n q u a h ệ th ố n g đ ư ờ n g ố n g th á o k h í

m ê ta n , để x ử lý k h í m ê ta n th u đ ư ợ c có 3 p h ư ơ n g á n để lự a chọn.

* Phương án 2. Đưa khí mêtan lên mặt đất và xả ra bầu khí quyến;

* Phương án 1. Đưa khỉ mêtan lên mặt đất và thu hồi khí để sử dụng;

H iệ n n a y m ỏ th a n D ư ơ n g H u y đ a n g k h a i th á c đ ế n m ứ c -2 5 0 đ ế n m ứ c -

3 5 0 , lư ợ n g k h í m ê ta n th o á t v à o lò c h ợ k h ô n g ổ n đ ịn h n ê n lư u lư ợ n g , h à m

lư ợ n g k h í m ê ta n h ú t đ ư ợ c sẽ k h ô n g ổ n định. D o đ ó n ế u đ ầ u tư h ệ th ố n g để h ú t

v à x ử lý k h í m ê ta n để có th ể sử d ụ n g đ ư ợ c sẽ rấ t tố n k é m m à h iệ u q u ả đ e m lạ i

c h ư a cao. V ậ y đ ề tà i n à y sẽ k h ô n g x e m x é t đ ế n p h ư ơ n g á n 1.

P h ư ơ n g á n 2. Đ ư a k h í m ê ta n lê n m ặ t đ ấ t v à x ả r a b ầ u khí: K h í m ê ta n từ

d ư ớ i lò đ ư ợ c d ẫ n th e o h ệ th ố n g đ ư ờ n g ố n g D N 2 0 0 (đ ư ờ n g A ) đi q u a b ộ n g ắ t

lử a ( 1) (đ ể tá c h b iệ t h ệ th ố n g ố n g d ư ớ i đ ấ t v à tr ê n m ặ t đ ấ t) đ ế n đ ư ờ n g ố n g có

lắ p đ ặ t c ác th iế t b ị c ả m b iế n (2 ), tiế p th e o h ỗ n h ợ p k h í đ ư ợ c đ ư a đ ế n In je c to r

(3). C á c In je c to r n à y đ ư ợ c tra n g b ị v a n th ả i (8) để k h ử n ư ớ c . K h í sa u k h i q u a

In je c to r (3 ) đ ư ợ c là m lo ã n g b ằ n g q u ạ t g ió (4 ) tro n g k h ố i trộ n k h ô n g k h í (9 )

trư ớ c k h i th ả i v à o k h í q u y ể n (B ). T iế n g ồ n do q u ạ t g ió v à m á y h ú t tạ o r a đ ư ợ c

k h ử b ằ n g b ộ p h ậ n g iả m â m (5). T o à n b ộ q u á trìn h là m v iệ c c ủ a trạ m đ ư ợ c v ậ n

h à n h n h ờ c ác th iế t b ị đ ặ t tro n g c o n ta in e r v ă n p h ò n g (7 ), tro n g đ ó lắ p đ ặ t các

th iế t b ị đ ộ n g lự c , đ iề u k h iể n v à h ệ th ố n g m á y tín h q u ả n lý q u á tr ìn h là m v iệ c

c ủ a h ệ th ố n g .

P h ư ơ n g á n 3. X ả k h í m ê ta n r a đ ư ờ n g lò th ô n g g ió c ủ a trạ m quạt:

In je c to r (3 ) n h ờ n ă n g lư ợ n g k h í n é n tạ o r a h ạ á p â m h ú t k h í m ê ta n từ c ác lỗ

k h o a n lê n th e o h ệ th ố n g đ ư ờ n g ố n g D N 2 0 0 (đ ư ờ n g A ) đi q u a đ o ạ n đ ư ờ n g ố n g

có lắ p đ ặ t v a n đ iệ n từ (1 ) v à c ác th iế t b ị c ả m b iế n , đ ầ u đo k h í m êtan . T iế p

th e o h ỗ n h ợ p k h í đ ư ợ c đ ư a đ ế n In je c to r (3). K h í s a u k h i q u a In je c to r (3 ) đ ư ợ c

h ò a lo ã n g b ằ n g lu ồ n g g ió th ả i tr ê n đ ư ờ n g lò th ư ợ n g th ô n g gió.

* Phương án 3. Xả khí mêtan ra đường lò thông gió của trạm quạt.

115

Hình 4.11. Sơ đồ đưa khí mêtan lên mặt đất và xả ra bầu khí quyến

116

Đ ể có th ể lự a c h ọ n đ ư ợ c p h ư ơ n g á n tố i ư u , c ầ n p h ả i so sá n h ư u n h ư ợ c

đ iể m c ủ a 2 p h ư ơ n g án.

Bảng 4.3. So sánh ưu nhược điểm của 2 phương án

Phương án 2 Phương án 3

- T h iế t b ị k iể m so á t k h í h iệ n đại,

- C h i p h í đ ầ u tư b a n đ ầ u th ấ p ;

th u ậ n tiệ n c h o c ô n g tá c q u ả n lý ,

- T h i c ô n g lắ p đ ặ t đ ơ n g iản ;

g iá m s á t;

- G iả m đ á n g k ể c h iề u d à i đ ư ờ n g ố n g

- T h u ậ n tiệ n ch o v iệ c th u h ồ i v à sử

th á o kh í;

d ụ n g k h í m ê ta n s a u này.

Ưu điểm: Ưu điểm:

th iế t b ị đ ơ n g iản ;

- C ô n g tá c b ả o trì, sử a c h ữ a , th a y th ế

th iế t b ị đ ơ n giản.

- C ô n g tá c v ậ n h à n h k iể m so á t các

- C h i p h í đ ầ u tư b a n đ ầ u lớ n ;

- In je c to r v à c ác th iế t b ị đ ặ t tạ i d ọ c

v ỉa sẽ c h iế m d iệ n tíc h là m g iả m lư u

- T h i c ô n g , lắ p đ ặ t k h ó k h ă n d o k h ố i

lư ợ n g gió.

lư ợ n g th iế t b ị lớ n ;

- C ô n g tá c v ậ n h à n h , b ả o trì các th iế t

b ị p h ứ c tạ p do có n h iề u th iế t b ị h iệ n

đại.

Đ ố i v ớ i p h ư ơ n g á n 2: n ế u d ẫ n k h í m ê ta n lê n m ặ t b ằ n g sẽ tă n g c h iề u d à i

lắ p đ ặ t c ủ a h ệ th ố n g v à c h i p h í v ậ n h à n h h ệ th ố n g th i k h í m ê ta n tr ê n m ặ t

b ằ n g , p h ư ơ n g á n n à y n ê n á p d ụ n g k h i có k h ả n ă n g th u h ồ i k h í m ê ta n để sử

d ụ n g . V ì v ậ y lự a c h ọ n p h ư ơ n g á n 3: x ả k h í m ê ta n r a đ ư ờ n g lò th ô n g g ió c ủ a

trạ m q u ạ t là h ợ p lý v ì v ẫ n đ ả m b ả o đ ư ợ c h iệ u q u ả v à a n to à n tro n g q u á trìn h

th á o k h í m ê ta n , c h i p h í đ ầ u tư th ấp .

Đ ể k iể m tr a lư u lư ợ n g g ió đ i q u a x u y ê n v ỉa -2 2 5 có th ể h ò a lo ã n g

lư ợ n g k h í m ê ta n d o In je c to r x ả r a đ ư ờ n g lò x u ố n g d ư ớ i 0 ,7 5 % x e m tín h to á n

p h ầ n dư ớ i:

Nhược điểm: Nhược điểm:

117

- Đ ể đ ả m b ả o a n to à n đ ư ờ n g ố n g th á o k h í m ê ta n p h ả i đ i tro n g các

đ ư ờ n g lò g ió th ả i, đ ế n g ia i đ o ạ n triể n k h a i h ệ th ố n g k h o a n th á o k h í m ê ta n đ ế n

trạ m q u ạ t là n g ắ n n h ấ t, v ì v ậ y c h ọ n x u y ê n v ỉa -2 2 5 là v ị trí để đ ặ t In je c to r h ú t

khí.

- L ư u lư ợ n g g ió q u a x u y ê n v ỉa -2 2 5 là 80 m 3/s (4 8 0 0 m 3/p h ), h à m

lư ợ n g k h í m ê ta n lớ n n h ấ t q u a x u y ê n v ỉa -2 2 5 là 0 ,3 % , do đó lư u lư ợ n g k h í

m ê ta n đ i q u a x u y ê n v ỉa -2 2 5 là: 0 ,3 x 4 8 0 0 /1 0 0 = 14,4 m 3/ph.

- L ư u lư ợ n g k h í m ê ta n th á o đ ư ợ c lớ n n h ấ t là 5 ,9 8 m 3/p h , v ậ y tổ n g lư u

lư ợ n g k h í m ê ta n sa u v ị trí In je c to r x ả k h í m ê ta n là: 14,4 + 5 ,9 8 = 2 0 ,3 8 m 3/ph.

T ổ n g lư ợ n g g ió đ i q u a x u y ê n v ỉa -2 2 5 sa u v ị trí In je c to r x ả k h í là: 4 8 0 0 + 5 ,9 8

= 4 8 0 5 ,9 8 m 3/p h .

- H à m lư ợ n g k h í m ê ta n sa u v ị trí In je c to r x ả k h í m ê ta n tín h b ằ n g tổ n g

lư u lư ợ n g k h í m ê ta n c h ia ch o tổ n g lư u lư ợ n g g ió , th a y số v à o ta tín h đ ư ợ c

h à m lư ợ n g k h í m ê ta n tr ê n x u y ê n v ỉa -2 2 5 sa u v ị trí In je c to r x ả k h í là:

2 0 ,3 8 / 4 8 0 5 ,9 8 x 1 0 0 % = 0 ,4 2 % .

V ậ y lư u lư ợ n g g ió q u a x u y ê n v ỉa -2 2 5 có th ể h ò a lo ã n g lư ợ n g k h í

m ê ta n do In je c to r x ả r a x u ố n g d ư ớ i m ứ c c h o p h ép .

K ế t lu ận : C h ọ n p h ư ơ n g á n x ử lý k h í m ê ta n th u đ ư ợ c là p h ư ơ n g á n 3: X ả

k h í m ê ta n ra đ ư ờ n g lò th ô n g g ió c ủ a m ỏ.

4.3. N H Ậ N X É T C H Ư Ơ N G 4

G iả i p h á p á p d ụ n g p h ò n g n g ừ a c h á y n ổ k h í m ê ta n tro n g m ỏ th a n h ầ m

lò v u n g Q u ả n g N in h c ầ n á p d ụ n g tổ n g th ể c ác g iả i p h á p như : S ử d ụ n g lỗ

k h o a n tiế n g ư ơ n g v ớ i c h iề u s â u lớ n h ơ n 10m , th ậ m c h í đ ế n h à n g tră m m é t để

th ă m d ò các tú i c h ứ a k h í, c h ứ a n ư ớ c , đ ồ n g th ờ i áp d ụ n g c ác b iệ t p h á p đ o đ ạc

k h í m ê ta n b ằ n g ta y v à th iế t b ị c ả n h b á o k h í m ê ta n c á n h â n tra n g b ị ch o c á n

b ộ c ô n g n h â n tro n g m ỏ. D u y tu b ả o d ư ỡ n g th ư ờ n g x u y ê n c ác h ệ th ố n g c ả n h

b á o k h í m ê ta n h iệ n đ ã lắ p đ ặ t tạ i m ỏ v à lắ p đ ặ t m ớ i ch o c ác k h u v ự c c h u ẩ n bị

k h a i th ác .

Đ ố i v ớ i n h ữ n g v ỉa có độ c h ứ a k h í m ê ta n c ao n h ư v ỉa 11 m ỏ th a n K h e

C h à m 1, C ô n g ty th a n H ạ L o n g -T K V , c ầ n có b iệ n p h á p th á o khí. T ro n g lu ậ n

án , tá c g iả đ ã tín h to á n ch o lò c h ợ I-1 1 -5 m ỏ th a n K h e C h à m 1 lự a c h ọ n g iả i

p h á p k h o a n th á o k h í v à x ả r a đ ư ờ n g lò g ió th ả i c ủ a m ỏ v ớ i h à m lư ợ n g k h í

118

C H tạ i đ ầ u x ả k h í là 0 ,4 2 % . T u y n h iê n n ế u tiế p tụ c k h a i th á c x u ố n g sâ u , độ

c h ứ a k h í tự n h iê n tro n g v ỉa tă n g lê n th ì c ầ n tiế p tụ c tín h to á n đ ể k ế t n ố i v ớ i

trạ m h ú t k h í trê n m ặ t b ằ n g để đ ư a k h í m ê ta n trự c tiế p ra n g o à i trờ i.

119

I. K Ế T L U Ậ N

T ừ k ế t q u ả n g h iê n cứ u , ta có th ể rú t ra n h ữ n g k ế t lu ậ n n h ư sau:

- N h ìn c h u n g x u h ư ớ n g độ c h ứ a k h í m ê ta n tă n g th e o c h iề u sâ u c ủ a

v ỉa c ũ n g n h ư c ủ a m ỏ.

- T ro n g b ể th a n Q u ả n g N in h , c h ỉ x é t riê n g c ác m ỏ h ầ m lò c ũ n g c h ia

ra các k h u v ự c có độ c h ứ a k h í m ê ta n c ao v à k h u v ự c có độ c h ứ a k h í m ê ta n

th ấ p h ơ n.

- Đ ộ th o á t k h í m ê ta n ở lò c h ợ đ ề u tu â n th e o q u y lu ậ t c h u n g v à p h ụ

th u ô c c h ủ y ế u v à o đô c h ứ a k h í m ê ta n v à sả n lư ợ n g k h a i th á c lò c h ợ c ụ th ể là:

Đ ô th o á t k h í m ê ta n tư ơ n g đ ố i v à đô th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t đ ố i tă n g k h i

đô c h ứ a k h í m ê ta n tăn g .

K h i sả n lư ợ n g k h a i th á c tă n g lê n th ì đô th o á t k h í m ê ta n tu y ệ t đ ố i tă n g

th e o n h ư n g n g ư ợ c lạ i độ th o á t k h í m ê ta n tư ơ n g đ ố i lạ i g iả m đi.

T ừ các b ả n g k ế t q u ả tổ n g h ợ p b ìn h q u â n trê n ch o th ấ y , lư ợ n g k h í m ê

ta n c ủ a các m ỏ từ n ă m 2 0 0 7 đ ế n n ă m 2 0 1 5 đ ề u có x u h ư ớ n g n ă m sa u tă n g

h ơ n n ă m trư ớ c . M ặ t k h á c c ác m ỏ đ ề u k h a i th á c x u ố n g s â u h ơ n v à sả n lư ợ n g

k h a i th á c k h ô n g tă n g n h iề u , n ê n ch o n h ậ n x é t rằ n g k h i k h a i th á c x u ố n g s â u th ì

lư ợ n g k h í m ê ta n th o á t r a từ c ác k h u v ự c k h a i th á c c ũ n g tă n g lên.

II. K IẾ N N G H Ị

T ă n g c h iề u sâ u k h o a n tiế n g ư ơ n g lê n tố i th iể u 3 0 m (v ư ợ t q u a k ẽ n ứ t do

tá c đ ộ n g c ủ a n ổ m ìn ), c h iề u sâ u tiế n g ư ơ n g có th ể đ ạ t tớ i h à n g tră m m é t n ế u

c ầ n để th ă m d ò k h í v à n ư ớ c

C ầ n á p d ụ n g k h o a n th á o k h í đ ố i v ớ i n h ữ n g m ỏ có n h ữ n g v ỉa th a n có độ

c h ứ a k h í lớ n (n h ữ n g m ỏ h ạ n g III v à n h ữ n g m ỏ sẽ lê n h ạ n g III k h i k h a i th á c

x u ố n g sâ u )

Á p d ụ n g k ế t q u ả n g h iê n c ứ u d ự b á o đ ộ th o á t k h í m ê ta n v à o th ự c tế

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

120

b ằ n g c á c h lấ y k ế t q u ả d ự b á o n h â n th ê m v ớ i h ệ số k = 0 ,8 6 5 1 v à c ộ n g v ớ i

0 ,0 0 2 4 6 .

121

1. N g u y ễ n V ă n T h ịn h , Đ ặ n g V ũ C h í, N g u y ễ n C a o K h ả i, N h ữ V iệ t T u ấ n , N g ô

H o à n g N g â n (2 0 1 3 ), “D ự b á o độ c h ứ a k h í v à th o á t k h í m ê ta n ở c ác v ỉa

th a n m ỏ th a n M ạ o K h ê ở c ác độ sâ u k h a i th á c k h á c n h a u ” , Tạp chí công

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

2. N g u y ễ n V ă n T h ịn h , T r ầ n X u â n H à , N g u y ễ n C a o K h ả i, N g ô H o à n g

N g â n , V ũ T h à n h L â m ( 2 0 1 3 ) , “ Đ á n h g iá x ế p h ạ n g m ỏ th e o đ ộ th o á t

k h í m ê ta n ở m ỏ th a n M ô n g D ư ơ n g ” , Tạp chí công nghiệp mỏ (4),

tr a n g 1 6 -1 8

3. N g u y ễ n V ă n T h ịn h ( c h ủ n h iệ m ) , N g u y ễ n V ă n Q u a n g , N g ô T h á i V in h

( 2 0 1 3 ) , Nghiên cứu chế độ chứa, thoát khí mê tan khi khai thác xuống

nghiệp mỏ (5 ), tr 2 6 -2 8 , 25

sâu ở mỏ than M ạo Khê và đề xuất các biện pháp phòng ngừa cháy

Đ ịa c h ấ t, H à N ộ i

4. N g u y ễ n V ă n T h ịn h , Đ ặ n g V ũ C h í, N g u y ễ n C a o K h ả i (2 0 1 4 ), “ Đ á n h g iá

m ứ c đ ộ c h ứ a v à th o á t k h í m ê ta n k h i k h a i th á c ở m ộ t số m ỏ th a n h ầ m

lò k h u v ự c U ô n g B í- Q u ả n g N in h ” , Tạp chí công nghiệp mỏ (6 ), tr a n g

1 3 -1 7

5. N g u y ễ n V ă n T h ịn h (c h ủ n h iệ m ) , N g u y ễ n C a o K h ả i, Đ in h T h ị T h a n h

N h à n ( 2 0 1 5 ) , Nghiên cứu độ chứa, thoát khí mê tan ở các độ sâu khai

nổ khí mê tan, Đ ề tà i c ấ p c ơ s ở m ã số T 1 3 - 3 0 , T r ư ờ n g Đ ạ i h ọ c M ỏ -

thác khác nhau và đề xuất các giải pháp phòng ngừa mối nguy hiểm

tà i c ấ p c ơ s ở m ã số T 1 4 - 2 5 , T r ư ờ n g Đ ạ i h ọ c M ỏ - Đ ịa c h ấ t, H à N ộ i.

6. Đ à o V ă n C h i, N g u y ễ n V ă n T h ịn h , N g u y ễ n T rọ n g P h ú c (2 0 1 5 ), “ G iả i p h á p

th á o k h í C H 4 tạ i lò d ọ c v ỉa m ứ c + 2 7 0 v ỉa 8 b ằ n g th iế t b ị E k iz o s te r tạ i m ỏ

th a n H o à n h B ồ ” , Tạp chí công nghiệp mỏ (5 ), tra n g 8 6 -8 9

7. N g u y e n V an T hinh, D a n g V u C hi, D an g P h u o n g T hao, P h a m T hi N h ung, T ran

A n h D u o n g (2017), “M eth an e forecast in the coal seam s o f Q uang H a n h

u n d erground

coal m in e” ,

cháy nổ khí ở một số mỏ than hầm lò vùng Uông Bí- Quảng Ninh, Đ ề

International Conferentce on Geo-spatial

122

pages 487-492

8. V a n T h in h N g u y e n , W a ld e m a r M ija ỉ, V u C h i D a n g (2 0 1 7 ), “M e th a n e

e s tim a tio n

in D u o n g H u y c o a l m in e ” , 4th International conference

Technologies and Earth Resources-HaNoi 2017, ISBN978-604-913-618-4,

scientiýic-research cooperation between Vietnam and Poland, E3S Web

o f Conferences 35, 01005 s(2018)

9. V a n T h in h N g u y e n (2 0 1 8 ), “D e te rm in a tio n o f M e th a n e C o n te n t at

H o n g th a i C o a l M in e fro m C u re n t M in in g T o -1 5 0 L e v e l in V ie tn a m ” ,

https://doi.org/10.1051/e3sconf/20183501005 POL-VIET 2017

International Journal o f Latest Engineering and Management Research

(IJLEMR), ISSN: 2455-4847, www.ijlemr.com II Volume 03 - Issue 08 II

10. N g u y ễ n V ă n T h ịn h (2 0 1 8 ), “X á c đ ịn h độ c h ứ a k h í m ê ta n tro n g các v ỉa

th a n c ủ a m ỏ th a n M ô n g D ư ơ n g đ ế n m ứ c -3 5 0 ” , Tạp chí công nghiệp mỏ

(4 ), tra n g 2 4 -2 7

11. N g u y ễ n V ă n T h ịn h , Đ ặ n g V ũ C h í, Đ ặ n g P h ư ơ n g T h ả o (2 0 1 8 ), “N g h iê n c ứ u

các y ế u tố ả n h h ư ở n g đ ế n độ th o á t k h í m ê ta n tạ i các g ư ơ n g lò đ ào c ủ a m ỏ

th a n K h e C h à m 1” , Tạp chí công nghiệp mỏ (6 ), tra n g 2 1 -2 6

August 2018 IIPP.65-71

123

1. T rầ n T ú B a (2 0 0 9 ), Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố mỏ - địa chất và

TÀI LIỆU THAM KHẢO

công nghệ đến độ thoát khỉ mê tan tương đối ở một số lò chợ dài trong

Đ ạ i h ọ c M ỏ - Đ ịa c h ấ t, H à N ộ i

2. N g u y ễ n T iế n B à o , Z u m a ilo .A .V (1 9 8 6 ), Nghiên cứu độ chứa khí trong

các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, L u ậ n á n tiế n sỹ k ỹ th u ậ t, T rư ờ n g

k ế t Đ ề tà i K h o a H ọ c c ấ p N h à n ư ớ c m ã số 4 4 - 0 2 - 0 1 - 0 4 , H à N ộ i

3. B ộ C ô n g N g h iệ p (2 0 0 4 , 2 0 0 5 , 2 0 0 6 ), Quyết định về việc “Xếp loại mỏ theo

trầm tích chứa than, phần đông bắc bể than Quảng ninh, B á o c áo tổ n g

4. B ộ C ô n g T h ư ơ n g (2 0 0 7 , 2 0 0 8 , 2 0 0 9 , 2 0 1 0 , 2 0 1 1 , 2 0 1 2 , 2 0 1 3 , 2 0 1 4 , 2 0 1 5 ,

2 0 1 6 , 2 0 1 7 , 2 0 1 8 ), Quyết định về việc “Xếp loại mỏ theo khí mê tan các

khí mê tan các năm 2004, 2005, 2006”, H à N ộ i.

năm 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017

5. P h ù n g M ạ n h Đ ắ c (2 0 0 5 ), Nghiên cứu công nghệ thu hồi và sử dụng khí

và 2018 ”, H à N ộ i.

mêtan từ các mỏ than vào mục đích kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi

6. T rầ n X u â n H à (2 0 1 3 ), Giáo trình An toàn và vệ sinh công nghiệp trong

trường, B á o c áo tổ n g k ế t đ ề tà i, B ộ C ô n g n g h iệ p , H à N ộ i

7. N g u y ễ n Đ ă n g H iế u (2 0 1 0 ), Nghiên cứu chế độ thoát khí mê tan ở các

khai thác mỏ hầm lò, N X B K h o a h ọ c k ỹ th u ậ t, H à N ộ i

đường lò đào trong than ở các mỏ than hầm lò vùng Đông Triều- Uông

8. P h ù n g Q u ố c H u y (2 0 0 3 ), Nổ khí mêtan và các bước xác định nguyên nhân,

T h ô n g tin K h o a h ọ c C ô n g n g h ệ M ỏ , H à N ộ i

9. P h ạ m Đ ứ c K h iê m (2 0 0 6 ), M ột số giải pháp đảm bảo thông gió và quản lý

Bí, L u ậ n v ă n th ạ c s ĩ k ỹ th u ậ t, T rư ờ n g Đ ạ i h ọ c M ỏ - Đ ịa c h ấ t, H à N ộ i

10. K ra u z e , L u k o w ic z (2 0 0 4 ), Phát hiện, dự báo, kiểm soát, phòng chống

khí mỏ ở Công ty Than Mạo Khê, T ạ p c h í C ô n g N g h iệ p M ỏ , H à N ộ i

tro n g T ậ p Đ o à n T h a n K h o á n g sả n V iệ t N a m , H à N ộ i

hiểm hoạ khí mêtan trong các mỏ than hầm lò, S á c h p h á t h à n h n ộ i b ộ

124

11. L iê n đ o à n b ả n đồ đ ịa c h ấ t M iề n B ắ c (2 0 1 3 ), Quy hoạch thăm dò, khai

thác và sử dụng khoáng sản tỉnh Quảng Ninh đến năm 2020, tầm nhìn

12. P h ạ m T u ấ n L in h (2 0 1 8 ), Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố địa chất -

đến năm 2030, H à N ộ i

công nghệ đến độ chứa khí, thoát khí mêtan và đề xuất các giải pháp

L u ậ n v ă n th ạ c s ĩ k ỹ th u ậ t, T rư ờ n g Đ ạ i h ọ c M ỏ - Đ ịa c h ấ t, H à N ộ i

13. N g u y ễ n C ả n h N a m (2 0 1 7 ), Tổng quan trữ lượng và tiêu thụ than trên

tháo khí đảm bảo an toàn trong quá trình khai thác mỏ than Dương Huy,

14. N g u y ễ n M in h P h iê n (2 0 0 9 ), Nghiên cứu quy luật phân bố độ chứa khí mê

toàn cầu, T ạ p c h í N ă n g lư ợ n g V iệ t N a m , H à N ộ i.

tan của các vỉa than vùng Quảng Ninh và đề xuất các giải pháp cảnh

h ọ c M ỏ - Đ ịa c h ất, H à N ộ i

15. Đ in h Đ ứ c Q u a n g (2 0 1 1 ), Phân tích, đánh giá hiệu quả làm việc của các

báo hiểm họa của nổ khí mê tan, L u ậ n v ă n th ạ c sĩ k ỹ th u ậ t, T rư ờ n g Đ ạ i

hệ thống quan trắc khí ở các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh và

nghiên cứu đề xuất các giải pháp hoàn thiện nhằm mục đích nâng cao

s ĩ k ỹ th u ậ t, T rư ờ n g Đ ạ i h ọ c M ỏ - Đ ịa c h ấ t, H à N ộ i

16. N g u y ễ n S ỹ Q u ý (2 0 1 3 ), Tiềm năng tài nguyên than Quảng Ninh, T ạ p ch í

Đ ịa c h ấ t IS S N : 0 8 6 6 -7 3 8 1 , số 3 3 5 , T ổ n g c ụ c đ ịa c h ất, H à N ộ i

17. L ê V ă n T h a o , N g u y ễ n B ìn h (1 9 9 7 ), Nghiên cứu quá trình thoát khí

an toàn và phòng chống cháy nổ khí mê tan trong hầm lò, L u ậ n v ă n th ạ c

mêtan ở các lò chợ mỏ than hầm lò và dự báo độ thoát khí mêtan khi

V in a c o m in , H à N ộ i

18. T h ủ tư ớ n g C h ín h p h ủ (2 0 1 6 ), Quyết định số 403/QĐ-TTg ngày 14 tháng 3

khai thác xuống sâu, Báo cáo tổng kết đề tài., V iệ n K H C N M ỏ -

năm 2016 về việc Phê duyệt điều chỉnh quy hoạch phát triển ngành than

19. T rầ n N g ọ c T o ả n , N g u y ễ n T iế n B à o (2 0 0 2 ), K hí mêtan trong than, công

Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030, H à N ộ i

nghệ khai thác sử dụng ở M ỹ và khả năng nghiên cứu sử dụng ở Việt

Nam, T h ô n g tin K h o a h ọ c C ô n g n g h ệ M ỏ , H à N ộ i

125

20. H ồ Đ ìn h T u ệ (2 0 1 8 ), Đánh giá khả năng thu hồi và sử dụng khí mê tan từ

T rư ờ n g Đ ạ i h ọ c M ỏ - Đ ịa c h ất, H à N ộ i

21. A u l, G. N ., a n d J. C e M k (1 9 7 9 ). G ro u tin g H o riz o n ta l D ra in a g e H o le s in

C o a lb e d s. BuMines R I 8 3 7 5 , 16 pp.

22. A u l, G. N ., a n d R R a y (1 9 9 1 ). O p tim iz in g M e th a n e D ra in a g e S y ste m s T o

R e d u c e M in e V e n tila tio n R e q u ire m e n ts. Ch. 80 in Proceedings o f the

một số mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh, L u ậ n v ă n th ạ c s ĩ k ỹ th u ậ t,

1991. M in . E n g ., pp. 6 3 8 -6 5 6 .

23. B a rn a k , T. M (1 9 9 2 ). T h e H is to ry a n d F u tu re o f L o n g w a ll M in in g in th e

U n ite d S tates. BuMines IC 9 3 1 6 , 2 6 pp.

24. B o y e r, C. M ., 111, F. H . B ris c o e , B . S. C a m p , R A . K o e n ig , P. G. M a lo n e ,

a n d P. B . S tu b b s (1 9 8 6 ). G e o lo g ic a n d R e s e rv o ir C h a ra c te riz a -tio n fo r

th e M u ltip le C o a l S e a m s C o m p le tio n P ro je c t a t R o c k C re ek . Gas Res.

5th U.S. Mine Ventilation Symposium, Morgantown, W V , Ju n e 3 -5 ,

25. B ris c o e , F. H ., B . S. C a m p , L . K L o ttm a n , a n d P. G. M a lo n e (1 9 8 8 ). A

S tu d y o f C o a l B e d M e th a n e P ro d u c tio n T re n d s R e la te d to G e o lo g ic

F e a tu re s. W a m o r B a s in , A la b a m a . Paper in Geology and Coal-Bed

Inst. Topical Rep. G R I-8 7 1 0 0 8 3 , v. 1, 120 pp.

Methane Resources o f the Northern San Juan Basin, Colorado and New

2 3 7 -2 4 6 .

26. B ro m ilo w , J. G ., a n d J. M . J o n e s (1 9 5 5 ). D ra in a g e a n d U tiliz a tio n o f

F ire d a m p . Colliery Eng., v. 3 2 , N o . 6, pp. 2 2 2 -2 3 2

27. C .R . C la rk s o n (2 0 1 3 ), P ro d u c tio n d a ta a n a ly sis o f u n c o n v e n tio n a l g as

w ells: R e v ie w o f th e o ry a n d b e s t p ra c tic e s , International Journal o f Coal

109,

2 0 1 3 ,

P a g e s

1 0 1 -1 4 6 ,

IS S N

0 1 6 6 -

Mexico, ed. b y J. E. F a sse tt. R o c k y M tn . A sso c . G e o l., D e n v e r, C O , pp.

5 1 6 2 , h ttp s ://d x .d o i.o rg /1 0 .1 0 1 6 /j.c o a l.2 0 1 3 .0 1 .0 0 2

38. M c K e e , C. R ., B u m b , A . C ., & K o e n ig , R . A . (1 9 8 8 ). S tre s s-D e p e n d e n t

P e rm e a b ility a n d P o ro s ity o f C o a l a n d O th e r G e o lo g ic F o rm a tio n s.

Geology, V o lu m e

Society o f Petroleum Engineers. d o i:1 0 .2 1 1 8 /1 2 8 5 8 -P A

126

29. M in g x i D u , Q iu a n Z h u , X ia o g e W a n g , P e n g L i, B in Y a n g , H u a i C h e n ,

M e n g W a n g , X ia o lu (2 0 1 8 ). E s tim a te s a n d P re d ic tio n s o f M e th a n e

E m is s io n s fro m W a s te w a te r in C h in a fro m 2 0 0 0 to 2 0 2 0 . Earth ’s future

30. S. S a u ra b h , S. H a rp a la n i, V .K . S in g h (2 0 1 6 ), Im p lic a tio n s o f stre ss re-

d istrib u tio n a n d ro c k fa ilu re w ith c o n tin u e d g a s d e p le tio n in c o a lb e d

m e th a n e re s e rv o irs , International Journal o f Coal Geology, V o lu m e 162,

2 0 1 6 ,

P a g e s

1 8 3 -1 9 2 ,

IS S N

0 1 6 6 -

5 1 6 2 ,h ttp s ://d x .d o i.o rg /1 0 .1 0 1 6 /j.c o a l.2 0 1 6 .0 6 .0 0 6 .

31. S ta c z e k A ., S im k a A . (2 0 0 4 ), “ G ra n ic z n y w s k a z n ik in te n s y w n o s c i

d e so rp c ji g a z u z w e g la

ja k o p o d s ta w o w y p a ra m e tr z a g ro z e n ia

w y rz u to w e g o c h a ra k te ry z u ja c y sto p ie n n a s y c e n ia g a z e m p o k la d o w

w e g la ” , Mechanizacja i Automatyzacja Gornictwa.

32. S ta c z e k A . (2 0 0 4 ), “P rz y rz a d p o m ia ro w y “ B a rb a ra ” do o k re s le n ia

w s k a z n ik a

in te n sy w n o sc i d e so rp c ji g a z u

i sz a su n k o w e j z a w a rto s c i

m e ta n u

p o c h o d z e n ia

n a tu ra ln e g o w w e g lu ” , Mechanizacja

an Open access A G U Journal, V o lu m 6, IS S U E 2 -2 0 1 8 , p 2 5 2 -2 6 3

i

33. U S E P A (2 0 0 4 ), E v a lu a tio n o f Im p a c ts to U n d e rg ro u n d S o u rc e s o f

D rin k in g W a te r b y H y d ra u lic F ra c tu rin g o f C o a lb e d M e th a n e

R e s e rv o irs , The Powder River Basin, Ju n e 2 0 0 4 , E P A 8 1 6 -R -0 4 -0 0 3

A tta c h m e n t 5.

34. J o h n S q u a re k a n d M ik e D a w s o n (2 0 0 6 ), C o a lb e d m e th a n e e x p a n d s in

C a n a d a , Oil & Gas Journal, 2 4 J u ly 2 0 0 6 , p .3 7 -4 0 .

35. R e n e w a b le N a tu ra l G a s (2 0 0 4 ). T h e D is c o v e ry o f A c tiv e M e th a n e

B io g e n e s is in C o a lb e d s" . Green Car Congress. 16 N o v e m b e r 2 0 0 4 .

R e trie v e d 2 0 1 1 -1 2 -2 1 .

36. "C o al b e d m e th a n e in K a z a k h sta n " . w o rld c o a l.c o m . J u ly 2 3 , 2 0 1 4 .

37. S u n g W ., T. E rte k in , a n d R V. R a m a n i (1 9 8 7 ). E v a lu a tio n o f th e Im -p a c t

o f th e D e g a s ific a tio n P ro c e s s o n In flo w o f M e th a n e G a s In to C o al

M in e s: A N u m e ric a l E x e rc is e . Ch. 49 in Proceedings o f the 3rd U.S.

Automatyzacja Gornictwa (2).

127

P A , O ct. 12-1 4, 1987). Soc. M in . E n g . A IM E , 1987, pp. 3 2 8 -3 3 3 .

38. T h a k u r, P. C ., D . A . C h risto p h e r, a n d R W . B o c k h o rs t (1 9 8 8 ). H o ri-z o n ta l

D rillin g T e c h n o lo g y fo r C o a l S e a m M e th a n e R e c o v e ry , Proceedings o f

Mine Ventilation Symposium, ed. b y J. M . M u tm a n s k y (U n iv e rs ity P a rk ,

the Fourth International Mine Ventilation Congress, ed. by A.D.S.

M in . a n d M e ta ll., M e lb o u rn e , V ic to ria , A u s tra lia , 1988, 6 pp.

39. T h a k u r, P. C ., a n d W . N . P o u n d s to n e (1 9 8 0 ). H o riz o n a l D rillin g T e c h ­

n o lo g y o f A d v a n c e D e g a s iíỉc a tio n . Min. Eng., v. 3 2 , N o . 6, pp. 6 7 6 -6 8 0 .

40. T ilto n , J. G (1 9 8 5 ). G a s F ro m C o a l D e p o s its , Proceeding o f the National

Gillies (B risb a n e , Q u e e n s la n d , A u s tra lia , J u ly 3 4 , 1988). A u st. Inst.

A ., a n d G. L. F in fin g e r. C a se S tu d ie s o f L o n g -T e rm M e th a n e E x tra c tio n

F ro m C o al. Soc. M in . E n g . A IM E p re p rin t 8 5 -3 3 3 , 7 pp.

41. T re v its , M . A ., G. L. F in fin g e r, a n d J. C. L a S c o la (1 9 9 1 ). E v a lu a tio n o f

U .S . C o a l M in e E m is s io n s , Proceeding o f the 5th U.S. Mine Ventilation

Research Council Meeting, W a s h in g to n , D C , Jan . 1 5 ,1 9 7 6 T re v its, M .

fo r M in . E n g ., 1991, pp. 177-182.

42. U le ry , J. P ., a n d D . M . H y m a n (1 9 9 1 ). T h e M o d ifie d -D ire c t-M e th o d o f

G a s C o n te n t D e te rm in a tio n : A p p lic a tio n s a n d R e su lts. Paper 9163 in

Symposium, ed. b y Y. J. W a n g e (M o rg a n to w n , W V ,J u n e 3 -5 , 1991). Soc.

M a y 13 -1 7 , 1991. U n iv . A L , T u s c a lo o s a , A L , 1 991, pp. 4 8 9 -5 0 0 .

43. V e n te r, J., a n d P. S ta sse n (1 9 5 3 ). D ra in a g e a n d U tiliz a tio n o f F ire d a m p .

Proceedings o f the 1991 Coalbed Methane Symposium, Tuscaloosa, A L ,

44. V o n S c h o n fe ld t, H ., B . R P o th in i, G. N . A u l, a n d R L. H e n d e r-s o n (1 9 8 2 ).

P ro d u c tio n a n d U tiliz a tio n o f C o a lb e d M e th a n e G a s in Is la n d C re e k

C o a l C o m p a n y M in e s. P a p e r S P E ID O E 108 1 7 , Proceeding o f the

BuMines IC 7 6 7 0 , 1953, 2 2 pp.

1982. Soc. P et. E n g ., D a lla s, T X ,1 9 8 2 , pp. 2 3 5 -2 4 4 .

45. W ik ip e d ia , L is t o f c o u n trie s b y c o a l p ro d u c tio n

Unconventional Gas Recovery Symposium, Pittsburgh, P A , M a y 16-18,

128

46. PyKOBogciBO no npoeKTHpoBaHHK BeHTHnauuH yroabHbix maxT(1994), KÈEB,-

311c.

47. CnpaBOHHHK n o pygHHHHOH BeH TH H ^H H .(1977) / n o g p e g a ^ H e Ễ K .3.

YmaKOBa, M.Hedpa,3 2 8 c.

48. AốpaM oB O .A ., B ohko B .A ., rp a ^ e H K o B H .o . H g p (1 9 7 7 ), CnpaBoHHHK

n o pygHHHHoỄ BeHTHa^HH. M.Hedpa,328c.

49. A ^p o ^o ^H a ropH bix np eg n p n aT H Ễ / K .3. YmaKoB, A .c . BypnaKoB, .n.A .

nyHKoB, H .H .M egB egeB . -M.: Hedpa, 1987 -4 2 1 c

50. EepecHeBHH n . B ., M H xaỄaoB B . A ., OnnaTOB c . c .( 1 9 9 0 ) A ^po^o^H a

KapbepoB: CnpaBoHHHK. M.: Hedpa, 2 8 0 c.: HH.

51. B eH T H H ^H a maxT, pygHHKoB H nog,3eMHbix co o p y ^eH H Ễ / Y n eố .

n o c o ố n e /r o .B . fflyB&TOB. CaHKm-^emep6yp^, 2 0 0 7 r

52. H H C T p y ^ H a n o p acneT y KoaHHecTBa B o3gyxa, H eoốxogH M oro g a a npoBeTpHBaHHa geỄ cT B yK rnux y ro ab H b ix m axT M.: Hedpa, 1975 .- 80c.

53. HpyHH A .T . T e o p n a H npaKTHKa ốopb ố b i c pygHHHHbiMH ra3aMH Ha

ố o a b m n x rayốH H ax. M., Hedpa, 1981.

54. KoMapoB B .E ., KHHbKeeB f f l . x . PygHHHHaa B eH T H a^H a. M.: Hedpa, 1969

- 416 c.

55. KupHH B .o , YmaKoB K .3 (1983). PygHHHHaa H npoMbimneHHaa a3poaorafl.-

5 6. Ko3noBcKHH.B.nporHo3HpoBaHHeM eTaHoBoỄonacHocTHByronbHbixmaxTax.

/ n e p . cn o ab cK o ro B .r . Pbi^KoBaH H .H . Y cth h o b&- M.:Hedpa, 1975.-

152 c.

57. M o x n p e B

IL.H.

npoBeTpHBaHHe

nog,3eMHbix

ro p H o g o ố b m a K rn u x

npegnpnaT H H . nepMb, 2 0 0 1 .-2 8 0 c.

58. M achhkob A .A , M n a a e p

r o .A , KoM apoB H .E . BeHTHH^ HoHHbie

c o o p y ^ e -H H a B y ro ab H b ix m ax T ax .- M.: Hedpa, 1983 .- 2 7 0 c

59. O x paH a T pyga. YneốHHK g a a By3oB. YmaKoB K .3. H gp. n o g p eg . K .3.

Ym aKoBa, - M., Hedpa, 1986

M.Hedpa., 256c.

129

60. n o B h m ieHHe H age^H ocTH npoBeTpHBaHHA m axT / n aT p y m eB M .A .,

K apH ayx H .B ., ^ e n n x o B A X . // KneB! TexHUKa, 1990 .- 168 c

61. PyKOBogcTBO n o npoeKTHpoBaHHM BeHTunOTTụ u yronbH bix m axT. M.:

62. TpaKTaT o npoBeTpHBaHHH yronbH bix m axT. HHCTHTyT ro p H o ro g e n a HM.

A .A . C kohhhckoto

63. YmaKoB K .3. H gp. PygHHHHaa a a p o n o rn a : CnpaBOHHHK. -M .: Hedpa,

1988, -4 4 0 c

Hedpa, 1985 .- 2 3 8 c.