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

Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.Đánh giá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

o0o

NGUYỄN HOÀNG HUÂN

ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG TÀI NGUYÊN VÀ ĐỊNH HƯỚNG CÔNG TÁC TÌM KIẾM,THĂM DÒ THAN DƯỚI MỨC -300M KHU VỰC

HÒN GAI - CẨM PHẢ, QUẢNG NINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

Hà Nội, 2024

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của tôi Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào của tác giả khác.

Hà Nội, ngày tháng năm 2024

Tác giả luận án

Nguyễn Hoàng Huân

1.3 Sơ lược lịch sử nghiên cứu địa chất và khai thác mỏ 23

1.3.2 Hiện trạng công tác thăm dò và khai thác 27 1.4 Vấn đề tồn tại cần nghiên cứu giải quyết trong công tác tìm kiếm,

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

2.1.1 Khái quát về than khoáng và các lĩnh vực sử dụng 36 2.1.2 Các kiểu nguồn gốc thành tạo than khoáng 36 2.1.3 Đặc điểm phân bố than khoáng trên lãnh thổ Việt Nam 40 2.1.4 Khái quát về hệ thống phân cấp trữ lượng, tài nguyên đang thực

2.1.5 Tổng quan về tình hình phân chia nhóm mỏ và xác định mạng

2.2 Một số khái niệm và thuật ngữ sử dụng trong Luận án 47

2.2.3 Một số thuật ngữ sử dụng trong Luận án 49 2.3 Cách tiếp cận và Phương pháp nghiên cứu 50

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN THAN KHU VỰC

3.2 Phân chia các khối địa chất đồng nhất tương đối khu vực Hòn Gai

3.2.2 Khái quát các sơ đồ phân chia các bậc đồng nhất tương đối đã

3.2.3 Phân chia khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả thành các khối địa chất đồng nhất tương đối theo các yếu tố địa chất 88 3.3 Đánh giá tài nguyên than khu vực nghiên cứu 96 3.3.1 Nguyên tắc xác định đánh giá tiềm năng trữ lượng/tài nguyên

3.4 Đánh giá trữ lượng/tài nguyên than khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả 97 3.4.1 Trữ lượng/tài nguyên than trên mức -300m 97 3.4.2 Đánh giá trữ lượng/tài nguyên than dưới mức -300m 100 CHƯƠNG 4: ĐỊNH HƯỚNG CÔNG TÁC TÌM KIẾM, THĂM DÒ

4.1 Nguyên tắc và cơ sở định hướng công tác tìm kiếm (điều tra đánh

4.2 Định hướng công tác tìm kiếm (điều tra đánh giá) than dưới mức

4.2.1 Lựa chọn diện tích tìm kiếm (điều tra đánh giá) 109 4.2.2 Yêu cầu kết quả đạt được trong công tác điều tra đánh giá 110 4.2.3 Lựa chọn hệ phương pháp điều tra đánh giá than dưới mức

4.3 Định hướng công tác thăm dò than dưới mức -300m 111 4.3.1 Nhóm mỏ và mạng lưới thăm dò dưới mức -300m 111 4.3.2 Định hướng độ sâu thăm dò dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

TKV Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam VITE Công ty CP Tin học, Công nghệ, Môi trường - Vinacomin HĐTLQG Hội đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản quốc gia

NCS Nghiên cứu sinh CNTT Công nghệ thông tin

V10 Tên vỉa than ĐCTV Địa chất thủy văn ĐCCT Địa chất công trình

ĐTK Địa thống kê

Bảng 1.2 Khối lượng công tác khảo sát thăm dò các mỏ than thuộc

khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả giai đoạn trước đây 28

Bảng 1.3 Khối lượng công tác khảo sát, thăm dò tại các mỏ đã thi

Bảng 1.4 Sản lượng than nguyên khai tại các mỏ thuộc khu vực Hòn

Bảng 2.1 Các phân vị địa tầng chứa than Việt Nam (phần đất liền) 40

Bảng 2.2 Bảng phân chia mạng lưới theo mức độ phức tạp của cấu tạo 44

Bảng 2.3 Bảng phân chia mạng lưới theo mức độ ổn định của vỉa than 44

Bảng 2.4 Phân nhóm mức độ biến đổi chiều dày vỉa theo hệ số biến

Bảng 2.5 Phân chia nhóm vỉa than theo σα và Kα 62

Bảng 2.6 Tổng hợp các chỉ tiêu xác lập nhóm mỏ thăm dò cho các mỏ

Bảng 3.1 Các công trình thăm dò khống chế dưới sâu khu vực Bình

Bảng 3.2 Các công trình thăm dò khống chế dưới sâu khu vực Ngã

Bảng 3.3 Các công trình thăm dò khống chế dưới sâu khu vực Mông

Bảng 3.4 Các công trình thăm dò khống chế dưới sâu khu vực Lộ Trí

Bảng 3.5 Bảng đối sánh và đồng danh các vỉa than thuộc khối Bình

Bảng 3.6 Bảng đối sánh và đồng danh các vỉa than thuộc khối Bắc

Bảng 3.7 Bảng đối sánh và đồng danh các vỉa than thuộc khối Ngã

Bảng 3.8 Bảng đối sánh và đồng danh các vỉa than thuộc khối Mông 82

Bảng 3.10 Bảng tổng hợp hệ số chứa than của các khối 92

Bảng 3.11 Bảng tổng hợp số lượng vỉa than của các khối 93

Bảng 3.12 Bảng tổng hợp độ sâu tồn tại của các vỉa than công nghiệp 93

Bảng 3.13 Bảng tổng hợp hệ số biến thiên chiều dày vỉa than của các

Bảng 3.14 Bảng tổng hợp tính biến vị của các khối 94

Bảng 3.15 Bảng tổng hợp hệ số biến đổi chu vi vỉa của các khối 95

Bảng 3.16 Bảng tổng hợp trữ lượng/tài nguyên theo các khối địa chất

Bảng 3.17 Bảng thể trọng than theo các khối địa chất 100

Bảng 3.18 Bảng tính tài nguyên dự báo các vỉa than thuộc khối Bình

Bảng 3.19 Bảng tính tài nguyên dự báo các vỉa than thuộc khối Bắc

Bảng 3.20 Bảng tính tài nguyên dự báo các vỉa than thuộc khối Ngã

Bảng 3.21 Bảng tính tài nguyên dự báo các vỉa than thuộc khối Mông

Bảng 3.22 Bảng tính tài nguyên dự báo các vỉa than thuộc khối Nam

Bảng 3.23 Bảng tổng hợp tài nguyên dự báo khu vực Hòn Gai - Cẩm

Bảng 4.1 Tổng hợp thông số vỉa khối Bình Minh - Hà Lầm - Nam

Bảng 4.2 Tổng hợp đặc điểm hình thái cấu trúc khối Bình Minh - Hà

Bảng 4.3 Tổng hợp thông số vỉa khối Bắc Suối Lại - Hà Ráng - Tây

Bảng 4.4 Tổng hợp đặc điểm hình thái cấu trúc Khối Bắc Suối Lại

Bảng 4.5 Tổng hợp thông số vỉa khối Ngã Hai - Khe Tam - Khe Chàm 119

Bảng 4.6 Tổng hợp đặc điểm hình thái cấu trúc Khối Ngã Hai - Khe

Bảng 4.7 Tổng hợp thông số vỉa khối Mông Dương - Bắc Cọc Sáu 123

Bảng 4.8 Tổng hợp đặc điểm hình thái cấu trúc Khối Mông Dương

Bảng 4.9 Tổng hợp thông số vỉa khối Nam đứt gãy FA 126

Bảng 4.10 Tổng hợp đặc điểm hình thái cấu trúc khối Nam F.A 127

Bảng 4.11 Tổng hợp các chỉ tiêu xác lập nhóm mỏ thăm dò cho khu

Bảng 4.17 Định hướng mạng lưới công trình thăm dò than dưới mức

Bảng 4.18 Tổng hợp kết xác định kích thước ảnh hưởng quả khảo sát

Bảng 4.19 Bảng so sánh kết xác định mạng lưới thăm dò theo nhóm

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ địa chất bể than Quảng Ninh (phi tỷ lệ) 7

Hình 1.2 Sơ đồ phân khối kiến trúc bể than Quảng Ninh (phi tỷ lệ) 8

Hình 1.3 Vị trí Khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả trên ảnh vệ tinh 9

Hình 1.4 Thành lò Khe Chàm III bị nén ép dập vỡ do ảnh hưởng

của đứt gãy Bắc Huy “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” 15

Hình 1.5 Mặt cắt tuyến XV liên thông mỏ Đèo Nai - Bắc Cọc Sáu

Hình 1.6 Mặt cắt tuyến XVI liên thông mỏ Cọc Sáu - Bắc Cọc Sáu

Hình 2.1 Sơ đồ các khu vực than khoáng Việt Nam (phần đất liền),

Hình 2.2 Sơ đồ phân bố các bể than thềm lục địa Việt Nam “Nguồn:

Hình 3.1 Bản Đồ đáy trầm tích khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả 68

Hình 3.2 Mặt cắt địa chất điển hình khối Bình Minh - Hà Lầm “Dựa

Hình 3.3 Mặt cắt địa chất điển hình khối Ngã Hai - Khe Tam - Khe

Chàm “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” 71

Hình 3.4 Mặt cắt địa chất điển hình khối Mông Dương - Bắc Cọc Sáu

Hình 3.5 Mặt cắt địa chất điển hình khối Nam FA “Dựa theo nguồn

Hình 3.6 Sơ đồ phân chia khối đồng nhất tương đối trên bể than

Hình 3.7 Vị trí Lỗ Khoan 1781 và BB71 gặp đứt gãy Hà Tu “Dựa

Hình 3.8 Lỗ khoan LK-2019 gặp đứt gãy F.5 (chiều sâu 360 đến

460m) “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” 90

Hình 3.9 Vị trí Lỗ Khoan LK-2019 biểu hiện gặp đứt gãy F.5 “Dựa

Hình 3.10 Khu vực lò xuyên vỉa vận tải V.14-4 mức -300 gặp đứt gãy

F.L “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” 91

Hình 3.11 Biểu hiện đất đá bị vò nhàu của đứt gãy F.L trong quá trình 91

khai thác lộ thiên của Công ty Cổ phần Than Cao Sơn “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS”

Hình 3.12 Đứt gãy F.L lộ ra trải dài theo phương trong khu mỏ Cao

Sơn “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” 92

Hình 3.13 Bản đồ phân khối tương đối đồng nhất khu vực Hòn Gai

Hình 3.14 Biểu đồ phân bố trữ lượng dưới mức -300m của các khối 104

Hình 3.15 Biểu đồ so sánh trữ lượng tài nguyên giữa các khối theo

Hình PL1.III.1 Vị trí các lỗ khoan sâu LK.NKC14, LK.NKC46,

LK.NK04 tại mỏ Khe Chàm gặp đới phá hủy của đứt gãy F.A “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS”

P1

Hình PL1.III.2 Ảnh 1, 2, 3, 4 Mẫu lõi khoan LK.NKC14 tại độ sâu

Hình PL1.III.3 Mặt cắt địa chất tuyến T.VIIIb đi qua lỗ khoan

LK.NKC14 “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” P2

Hình PL1.III.4 Mặt cắt địa chất tuyến T.IXb đi qua lỗ khoan

LK.NKC04 “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” P2

Hình PL1.III.5 Mặt cắt mô tả bờ moong khai thác của mỏ Cao Sơn

và mỏ Cọc Sáu “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” P3

Hình PL1.III.6 Bình đồ đồng đẳng trụ vỉa 14-5 mỏ than Cao Sơn

Hình PL1.III.7 Mặt cắt địa chất mỏ Núi Béo - Hà Lầm - Bình Minh

Hình PL1.III.8 Mặt cắt mỏ Ngã Hai - Khe Tam - Khe Chàm “Dựa

Hình PL1.III.9 Mặt cắt địa chất liên thông mỏ Bắc Cọc Sáu - Mông

Dương “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS” P6

Phụ lục 2 Các biểu đồ phân tích hàm cấu trúc Variogram P7

Hình PL2.IV.1 Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 6 thuộc khối Bình

Hình PL2.IV.2 Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.6 theo

Hình PL2.IV.3 Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 5 thuộc khối Bình

Hình PL2.IV.4 Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.5 theo

Hình PL2.IV.5 Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 14 thuộc khối Bắc

Hình PL2.IV.6 Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.14 theo

Hình PL2.IV.9 Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 7 thuộc khối Ngã

Hình PL2.IV.10 Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.7 theo

Hình PL2.IV.11 Sơ đồ vị trí lỗ khoan thăm dò vỉa 6 thuộc khối Ngã

Hình PL2.IV.12 Variogram chiều dày tổng quát/riêng than V.6 theo

MỞ ĐẦU1 Tính cấp thiết của đề tài

Thủ tướng Chính phủ đã Quyết định số 60/QĐ-TTg, ngày 09/01/2012 về việc Phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030 Trong quá trình thực hiện đã được điều chỉnh nhiều lần cụ thể là điều chỉnh tại Quyết định số 403/QĐ-TTG ngày 14/3/2016 (QH403), điều chỉnh, bổ sung tại Quyết định số 1265/QĐ-TTg ngày 24/8/2017 và được gia hạn thời gian thực hiện tại Văn bản số 687/BCT-DKT ngày 15/02/2023, một trong những nguyên nhân dẫn đến phải điều chỉnh Quy hoạch nhiều lần là công tác chuẩn bị trữ lượng tài nguyên để thực hiện quy hoạch chưa tốt, chưa nghiên cứu một cách toàn diện để đánh giá tiềm năng trữ lượng tài nguyên toàn bể than Quảng Ninh Vì vậy, nhiệm vụ hàng đầu được nêu trong “Quy Hoạch (QH403)” là trong giai đoạn từ 2021÷2030 phải hoàn thành các đề án thăm dò đến đáy tầng than đảm bảo đủ trữ lượng và tài nguyên than huy động vào khai thác trong giai đoạn đến năm 2030 và sau năm 2030.

Khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả là một phần của Bể than Quảng Ninh đã được nghiên cứu trải qua gần 200 năm (1840÷2023) khai thác, tìm kiếm, thăm dò và đánh giá trữ lượng than Hiện nay, ngoài các báo cáo đo vẽ lập bản đồ địa chất khoáng sản tỷ lệ 1:500.000 đến 1:50.000, đã có 263 báo cáo kết quả nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dò sơ bộ và thăm dò tỷ mỉ than được nộp vào lưu trữ địa chất.

Tuy khối lượng báo cáo như đã nêu là rất lớn, song tới nay khu vực chứa than Hòn Gai - Cẩm Phả mới chỉ được nghiên cứu địa chất tỷ mỉ đến mức -150m và sơ bộ đến -300m Dưới mức -300m đã triển khai một số công trình nghiên cứu nhưng chỉ tập trung chính ở một số khu vực, dưới mức -500m hiện mức độ quan tâm còn rất hạn chế, do chi phí để thực hiện công tác nghiên cứu xuống sâu (dưới -300m) là rất lớn, để hiệu quả trong công tác đầu tư, tránh nghiên cứu dàn trải cần phải tổng hợp, từ các dữ liệu đã có dùng các phương pháp nghiên cứu có để nội suy làm cơ sở xác định mạng lưới thăm dò cho phù hợp phần dưới sâu là việc hết sức cần thiết.

Trong các giai đoạn trước đây, việc nghiên cứu và đánh giá các đối tượng địa chất đặc biệt là các vỉa than trong bể than Quảng Ninh nói chung và khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả nói riêng thường được giới hạn theo các ranh giới về địa lý mang yếu tố địa phương, các tuyến thăm dò mà không xét đến các yếu tố kiến tạo (uốn nếp, đứt gãy…) hay nói cách khác là các khu mỏ, hạn chế nhất trong của các nghiên cứu trước đây là khu vực, không gian nghiên cứu thiếu sự đồng nhất (tương đối), dẫn đến thiếu tính đại diện và mối quan hệ giữa các khu vực nghiên cứu khác nhau trong những giai đoạn khác nhau là không có hoặc thiếu tính kế thừa.

Từ những vấn đề như đã nói ở trên, để giúp công tác quản lý và hoạch định chiến lược đối với ngành Than đạt được kết quả cao, hiệu quả, tránh lãng phí thì việc nghiên cứu đánh giá làm rõ tiềm năng tài nguyên dưới mức -300m đến đáy tầng than, từ đó khoanh định ra các khu vực có tiềm năng và lựa chọn mạng lưới

thăm dò phù hợp là việc rất cấp thiết Xuất phát từ yêu cầu thực tế, đề tài: “Đánhgiá tiềm năng tài nguyên và định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dướimức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, Quảng Ninh” được NCS lựa chọn làm

đề tài luận án tiến sĩ ngành kỹ thuật địa chất là nhằm góp phần đáp ứng yêu cầu do thực tế đòi hỏi.

2 Mục tiêu của luận án

Nghiên cứu chính xác hóa cấu trúc địa chất, xác định và làm rõ các yếu tố địa chất ảnh hưởng đến hình thái - cấu trúc các vỉa than, đặc điểm phân bố các vỉa than khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả; từ đó đánh giá tài nguyên than và định hướng công tác điều tra đánh giá và thăm dò than dưới mức -300m phục vụ cho quy hoạch thăm dò, khai thác than giai đoạn 2020 ÷ 2030 và tầm nhìn sau năm 2030.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Các vỉa than và các thành tạo địa chất chứa than trong khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả.

- Phạm vi nghiêm cứu: Khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả thuộc Thành phố Hòn Gai và thành phồ Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, được giới hạn bởi phía tây là Vịnh Cửu Lục, phía đông là đứt gãy cửa Ông, với tổng diện tích khoảng 228 km2

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng hợp và hệ thống hóa các tài liệu địa chất, địa vật lý, tài liệu khai thác nhằm làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc địa chất, quy luật phân bố các vỉa than và mối quan hệ của chúng với các thành tạo địa chất trong từng cấu trúc chứa than chính.

- Nghiên cứu làm rõ đặc điểm, quy luật phân bố trầm tích chứa than, chính xác hóa cấu trúc chứa than khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả góp phần giải quyết nhiệm vụ liên kết, đồng danh các vỉa than giữa các khu mỏ và các khối cấu trúc của khu vực than Hòn Gai - Cẩm Phả.

- Lập bản đồ lộ vỉa than theo các mức cao -300m; các mặt cắt chính đến đáy tầng than của khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả nhằm làm rõ qui luật phân bố các vỉa than - Áp dụng phương pháp mô hình hóa và các phương pháp dự báo định lượng để đánh giá tài nguyên than dưới mức -300m đến đáy tầng chứa than Khoanh vùng diện tích có triển vọng than dưới mức -300m làm cơ sở định hướng mạng lưới tìm kiếm, thăm dò phù hợp cho các khối đồng nhất tương đối thuộc khu vực Hòn Gai -Cẩm Phả.

5 Các phương pháp nghiên cứu

Để giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu, NCS sử dụng phối hợp các phương pháp sau:

- Phương pháp địa chất truyền thống, kết hợp với tiếp cận hệ thống;

- Phương pháp mô hình hóa (mặt cắt địa chất, kết hợp mô hình toán) với sự trợ giúp của phần mềm tin học;

- Phân tích, tổng hợp và hệ thống hóa các kết quả, thăm dò và khai thác than ở khu mỏ nhằm nhận thức toàn diện và sâu sắc hơn về đặc điểm cấu trúc địa chất, đặc điểm hình thái - cấu trúc của các vỉa than khu mỏ vực Hòn Gai – Cẩm Phả;

- Đánh giá mức độ phức tạp của hình thái cấu trúc các vỉa than (Nhóm mỏ) kết hợp sử dụng hàm cấu trúc (variogram) với sự trợ giúp của phần mềm SURPAC để đánh giá đặc điểm biến đổi chiều dày vỉa than và xác lập mạng lưới thăm dò các khu mỏ than.

- Phương pháp đánh giá trữ lượng, tài nguyên than

6 Những điểm mới của luận án

6.1 Đới đứt gãy F.A có xu hướng cắm về phía Bắc và tồn tại khá liên tục từ Hà Tu đến Quảng Lợi, sự thay đổi về hướng cắm của đứt gãy dẫn đến sự thay đổi khá lớn trữ lượng/tài nguyên than của khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả.

6.2 Đã phân chia khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả thành 5 khối cấu trúc đồng nhất tương đối, trong đó mỗi khối được đặc trưng bởi các yếu tố về cấu trúc kiến tạo, số lượng vỉa than, độ chứa than, độ sâu tồn tại các vỉa than có giá trị công nghiệp Đây là cơ sở để đánh giá tiềm năng tài nguyên than dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả.

6.3 Khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả dưới mức -300m có tổng tiềm năng trữ lượng/tài nguyên than là khá lớn và có sự phân bố không đều về số lượng vỉa, mật độ chứa than và độ tập trung trữ lượng/tài nguyên than ở các khối Ngã Hai-Khe Tam-Khe Chàm; Bình Minh-Hà Lầm-Nam Suối Lại; Bắc Suối Lại-Hà Ráng-Tây Ngã Hai; Mông Dương-Bắc Cọc Sáu; Nam đứt gãy F.A.

6.4 Đặc điểm hình thái cấu trúc và đặc trưng biến đổi các thông số địa chất công nghiệp chủ yếu của vỉa than mức dưới -300m có mức độ biến đổi thuộc nhóm phức tạp đến rất phức tạp tương ứng với nhóm mỏ thăm dò III và một phần thuộc nhóm IV, đây là cơ sở quan trọng để định hướng công tác tìm kiếm, thăm dò than dưới mức -300m.

7 Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn

7.1 Ý nghĩa khoa học:

Góp phần làm sáng tỏ cấu trúc địa chất chứa than của khu vực Hòn Gai -Cẩm Phả; đặc biệt là sự biến đổi hình thái - cấu trúc của các vỉa than trong từng khối địa chất đồng nhất tương đối;.

- Cung cấp luận cứ khoa học để lựa chọn, áp dụng mạng lưới thăm dò than dưới mức - 300m phù hợp cho từng khối cấu trúc đồng nhất tương đối của khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả.

7.2 Ý nghĩa thực tiễn:

- Làm rõ tiềm năng tài nguyên, trữ lượng để có định hướng thăm dò, khai

thác phục vụ xây dựng chiến lược, quy hoạch phát triển cho ngành than nói riêng và chiến lược năng lượng nói chung.

- Tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả khai thác phần trên mức -300m và thăm dò xác định trữ lượng/tài nguyên than phần dưới mức -300m.

8 Các luận điểm bảo vệ của Luận án

Luận điểm 1: Khu vực Hòn Gai Cẩm Phả có tiềm năng than dưới mức -300m là khá lớn; tập trung ở khối Ngã Hai - Khe Tam - Khe Chàm, tiếp đến là khối Bình Minh - Hà Lầm - Nam Suối Lại; khối Bắc Suối Lại - Hà Ráng - Tây Ngã Hai; khối Mông Dương - Bắc Cọc Sáu, ít nhất là khối Nam F.A và phân bố chủ yếu ở mức từ - 300m ÷ - 600m.

- Luận điểm 2: Hầu hết các vỉa than ở dưới mức -300m trong phạm vi các khối đồng nhất tương đối của khu vực nghiên cứu thuộc nhóm mỏ thăm dò III (80%), cá biệt có khối thuộc nhóm mỏ IV Mạng lưới bố trí công trình thăm dò hợp lý nhất là sử dụng mạng lưới dạng tuyến, trữ lượng tính đến cấp 122; khoảng cách các tuyên thăm dò cách nhau: 125m ÷ 250m, khoảng cách giữa các công trình trên tuyến: 75m ÷ 125m đối với nhóm mỏ III và khoảng cách các tuyến cách nhau: 75m ÷ 125m, khoảng cách giữa các công trình trên tuyến: 50m ÷ 75m đối với nhóm mỏ loại IV.

9 Cơ sở tài liệu

Các tài liệu nghiên cứu địa chất khu vực bể than Quảng Ninh; các công trình nghiên cứu về địa chất bể than Quảng Ninh đã công bố trong và ngoài nước như: “Báo cáo kết quả công tác chỉnh lý bản đồ địa chất bể than Quảng Ninh tỷ lệ 1: 25.000”, Lê Kính Đức và nnk (1978); “Báo cáo nghiên cứu cấu trúc, kiến tạo, chất lượng, đặc tính công nghệ Bể than Quảng Ninh và xác lập phương pháp, mạng lưới thăm dò hợp lý”, Trần Văn Trị và nnk (1990); báo cáo kết quả điều tra giai đoạn I đề án “Điều tra, đánh giá tiềm năng than dưới mức -300m, bề than Quảng Ninh”, Nguyễn Văn Sao (2012),…

- Các báo cáo kết điều tra đánh giá, thăm dò than đã tiến hành, hiện trạng thăm dò và khai thác đã và đang tiến hành trên khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả.

- Các công trình nghiên cứu, bài báo, luận văn, luận án, giáo trình, báo cáo

khoa học đã công bố trong và ngoài nước có liên quan đến đối tượng nghiên cứu của luận án.

- Các tài liệu nghiên cứu, ứng dụng phương pháp toán - tin trong công tác nghiên cứu địa chất và đánh giá trữ lượng, tài nguyên than.

- Tài liệu do NCS thu thập, hoặc trực tiếp thực hiện trong thời gian công tác tại Tập đoàn than và Khoáng sản Việt Nam; đặc biệt các tài liệu mới thu thập, tổng hợp trong quá trình học tập làm NCS tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất Các số liệu đã thu thập, tổng hợp và xử lý bằng phần mềm Surpac, Surfer, Mapinfo… Cụ thể:

+ Số lỗ khoan đã thu thập: 6.015 lỗ khoan/1.839.810 mét khoan + Số lỗ khoan sâu: 30 lỗ khoan/30.334 mét khoan.

+ Số lượng mẫu xử lý: 24.201 mẫu.

10 Nơi thực hiện luận án

Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Nguyễn Tiến Dũng, TS Trần Văn Miến NCS xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc về sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy hướng dẫn khoa học.

NCS nhận được sự quan tâm, tạo điều kiện của Bộ môn Tìm kiếm - Thăm dò, khoa Khoa học và Kỹ thuật địa chất, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Lãnh đạo Tập đoàn TKV, Công ty Cổ phần Tin học, Công nghệ, Môi trường - Vinacomin NCS cũng nhận được sự động viên giúp đỡ, góp ý tận tình của PGS.TS Nguyễn Phương; PGS.TS Lương Quang Khang, PGS.TS Nguyễn Văn Lâm, PGS.TS Bùi Hoàng Bắc, TS Hoàng Văn Khoa, GS.TS Trương Xuân Luận, PGS.TS Đặng Xuân Phong, PGS.TS Đỗ Đình Toát, PGS.TS Nguyễn Văn Phổ, TS Đặng Văn Lãm, PGS.TS Khương Thế Hùng, TS Nguyễn Thị Thanh Thảo, KS Nguyễn Đồng Hưng và các nhà khoa học trong và ngoài Trường Đại học Mỏ - Địa chất NCS xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới lãnh đạo các cơ quan, các nhà khoa học.

NCS chân thành cảm ơn các nhà khoa học, các nhà địa chất, các đồng nghiệp cho phép tham khảo, sử dụng và kế thừa tài liệu nghiên cứu trước để NCS hoàn thành luận án này.

CHƯƠNG 1

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, KHOÁNG SẢNKHU VỰC HÒN GAI - CẨM PHẢ

1.1 VỊ TRÍ CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU TRÊN BÌNH ĐỒ CẤU TRÚC BỂTHAN QUẢNG NINH

Bể than Quảng Ninh thuộc vùng Đông bắc Việt Nam, kéo dài hơn 140km từ khu vực Phả Lại (ở phía Tây) đến Cái Bầu (ở phía Đông), chiều rộng 10 ÷ 30km, diện tích phân bố khoảng 1.100 km2 (Hình 1.1)

Hình 1.1 Bản đồ địa chất bể than Quảng Ninh (phi tỷ lệ) “Trích từ Nguyễn Văn Sao, 2012, có chỉnh lý của NCS”, [18]

Cấu trúc bể than Quảng Ninh gồm hai địa hào Bảo Đài và Hòn Gai (Mạo Khê -Kế Bào) phát sinh, phát triển trên móng kiến trúc Caledoni và trũng chồng Mesozoi An Châu (Trần Văn Trị, 1977, 1986, 1990 ) Đới kiến trúc Quảng Ninh, còn gọi là đới kiến trúc Duyên Hải (A.E Dovjicov, 1965), là một bộ phận của hệ uốn nếp Đông Bắc Bộ thuộc miền uốn nếp (phức vồng nền) Caledon - Cathaysia (Lý Tử Quang, 1951); là phần kéo dài của miền này từ Quảng Tây (Trung Quốc) về phía Tây nam (Iu Pusarovski, 1965) Đới kiến trúc Quảng Ninh chiếm toàn bộ rìa Tây bắc vịnh Bắc Bộ; về phía Bắc - Tây bắc tiếp giáp với võng rift nội lục (trũng chồng Mesozoi) An Châu; Về phía Tây nam tiếp giáp với trũng chồng Kainozoi Hà Nội Theo Trần Văn Trị (1990) [24], bể than Quảng Ninh được cấu thành bởi:

- Địa hào Bảo Đài: Phân bố ở phía Bắc bể than, được giới hạn bởi hai đứt gãy Yên Tử (phía Bắc) và Lưỡng Kỳ (phía Nam), kéo dài theo phương vĩ tuyến khoảng

30 km từ Hồ Thiên đến Đồng Vông, rộng từ 4 ÷ 6 km Phần đáy được thành tạo bởi bậc kiến trúc Trias trung (T2) - thượng (T3k), gồm các trầm tích biển nông, lục địa

không chứa than, thường tạo ra các nếp uốn đơn giản, dạng đoản hoặc đơn nghiêng Phần trên được thành tạo bởi bậc kiến trúc Trias thượng (T3n- r), gồm các trầm tích lục địa và vũng vịnh chứa than, bị uốn nếp không đều; Nhìn chung địa hào Bảo Đài có cấu tạo một nếp lõm dạng đường (tuyến) bị các đứt gãy phân thành ba khối kiến trúc bậc IV: Hồ Thiên, Yên Tử, Đồng Vông (Hình 1.2)

Hình 1.2 Sơ đồ phân khối kiến trúc bể than Quảng Ninh (phi tỷ lệ) “Nguồn: Trần Văn Trị và nnk, 1990, có chỉnh lý của NCS” [29]

- Địa hào Hòn Gai: có cấu tạo dạng bậc, hẹp, được giới hạn bởi hai hệ thống đứt gãy Trung Lương, Dương Huy ở phía Bắc và các đứt gãy Nam, và đứt gãy AA ở phía Nam, kéo dài khoảng 140 km theo phương á vĩ tuyến từ Phả Lại đến Cái Bầu, rộng từ 1 ÷ 10 km, trung bình 6 ÷ 7 km Các thành tạo của bậc kiến trúc Trias thượng (T3n- r) lấp đầy địa hào với các kiểu mặt cắt phức tạp của các tướng trầm tích lục địa và vũng vịnh chứa than Theo tài liệu đo địa vật lý trọng lực (Nguyễn Văn Giáp, 1985, 1995) dự tính bề dày trầm tích Trias (độ sâu đáy địa hào) có thể từ vài trăm mét ở ven rìa nam, bắc địa hào đến 1500 ÷ 2500m ở trung tâm địa hào, cá biệt đến 3000m ở vịnh Cửa Lục Các thành tạo của bậc kiến trúc Trias thượng nằm phủ bất chỉnh hợp trên các thành tạo kiến trúc móng và bị phủ bởi các thành tạo của bậc kiến trúc Jura và phức hệ chồng Kainozoi (N, Q) Địa hào Hòn Gai được hình thành đồng thời với quá trình phát triển của trũng An Châu trong giai đoạn phát triển địa máng Mesozoi miền Bắc Việt Nam (Lê Duy Bách, 1989) Địa hào Hòn Gai

Theo sơ đồ phân vùng kiến tạo Bắc Việt nam khu vực Hòn gai - Cẩm phả chiếm vị trí ở phần giữa đới Duyên hải [11] Phía bắc tiếp xúc với đới An Châu, là một bộ phận của dải chứa than Phả lại - Mạo khê - Kế bào kéo dài thành một cánh cung mở rộng, vòm cung hướng về phía Nam, chiều dài vòng cung khoảng 200km và rộng từ 3-4km đến 13-14km.

Ranh giới phía Bắc của khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả là các đứt gãy Bắc Huy; BB, phía Tây là đứt gãy Sông Man, phía Đông là đứt gãy Cửa Ông và phía Nam là đứt gãy Nam.

Hình 1.3 Vị trí khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả trên ảnh vệ tinh

1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, KHOÁNG SẢN KHU VỰC HÒN GAI - CẨM PHẢ

Tham gia vào cấu tạo địa chất khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả có các thành tạo trầm tích và biến chất có tuổi từ Paleozoi (Hệ tầng Tấn Mài; Hệ tầng Bắc Sơn; Hệ tầng Bãi Cháy); Mesozoi (Hệ tầng Hòn Gai) đến Kainozoi (Hệ Neogen).

GIỚI PALEOZOIHệ Ocdovic - Hệ Silur

Hệ tầng Tấn Mài (O-Stm)

Hệ tầng Tấn Mài do Jamoida A.I., Phạm Văn Quang xác lập (Dovjikov A.E và nnk, 1965) cho các đá Paleozoi sớm ở Quảng Ninh Mặt cắt chuẩn nằm trên đường ô tô đi qua làng Tấn Mài, huyện Quảng Hà, tỉnh Quảng Ninh Các đá phiến thạch anh - sericit, cát kết quărzit của hệ tầng Tấn Mài lộ ra thành dải không liên tục, phân bố ở phía bắc bể than.

Chiều dày của hệ tầng Tấn Mài khoảng 2400m.

Hệ Cacbon - Hệ Pecmi, Thống dướiHệ tầng Bắc Sơn (C-P1 bs)

Các thành tạo hệ tầng Bắc Sơn có thành phần là đá vôi lộ thành 2 dải có hướng gần vĩ tuyến, phân bố ở rìa bắc và nam địa hào Hòn Gai, ở phía bắc chúng là một dải hẹp đứt đoạn gồm các khối núi đá vôi rời rạc, kích thước khác nhau, phân bố dọc đường 18B từ Quảng La đến Dương Huy, ở phía nam các khối đá vôi quần tụ ở khu vực núi Hàn, Hang Son, Đèo Bụt Giữa các khối đá vôi lớn này là các chỏm nhỏ riêng biệt tạo thành dãy các đảo nhỏ men theo mép nước ven bờ vịnh Hạ Long và vịnh Bái Tử Long.

Bề dày của hệ tầng Bắc Sơn khoảng 1000 - 1500m.

Hệ tầng Bãi Cháy (P bc)

Trầm tích của hệ tầng Bãi Cháy lộ ra dọc đường 18b (Quảng La - Vũ Oai), phía bắc Vịnh Cuốc Bê thành những chỏm đồi thấp nằm rải rác ở phía bắc khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả Ở phía nam khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, các trầm tích này tạo thành những dải đồi tương đối lớn ở khu Bãi Cháy, Hòn Gai; một số vị trí là những chỏm đồi sót nằm rải rác ven bờ Vịnh Hạ Long (Yên Lập - Quang Hanh).

Đá đặc trưng là đá phiến silic, sét màu đen, xen kẽ các lớp đá vôi màu xám

Hệ tầng Hòn Gai có diện lộ tập trung thành 2 dải theo hướng gần vĩ tuyến Dải thứ nhất phân bố kéo dài từ Phả Lại đến đảo Kế Bào thành hình vòng cung, phần lồi quay về phía nam, chiều dài lộ ra tới 150km, rộng 6 - 12km Các đá trầm tích của dải này bị gián đoạn tại một phần ở phía đông Mạo Khê, vịnh Cửa Lục và Cửa Ông.

Dải thứ hai phân bố chủ yếu ở dãy núi Yên Tử - Bảo Đài hình thành 1 nếp lõm khá hoàn chỉnh diện lộ liên tục lớn nhất dài gần 30km, rộng 4 - 6km.

Chiều dày hệ tầng từ 1000m đến 3000m.

Hệ tầng Hòn Gai (T3n- rhg) phân bố hầu khắp khu vực nghiên cứu Thành

phần thạch học gồm cuội kết, cát kết, bột kết, sét kết, sét than và các vỉa than nằm xen kẽ nhau, chiều dày địa tầng khoảng 1.800m, chia thành ba phân hệ tầng:

- Phân hệ tầng Hòn Gai dưới (T3n- rhg1): Chủ yếu đất đá hạt thô bao gồm cuội kết đa khoáng, sạn kết đa khoáng, cát kết và ít lớp bột kết, sét kết, sét than, đôi khi cũng có thấu kính than mỏng Được đánh giá là không chứa các vỉa than công nghiệp Bề dày chung của tập khoảng 700m Ranh giới được giả định là từ trụ vỉa than dưới cùng có giá trị công nghiệp xuống sâu.

- Phân hệ tầng Hòn Gai giữa (T3n- rhg2): gồm các trầm tích dạng nhịp kiểu lục địa và chuyển tiếp xen kẽ nhau, bao gồm các lớp cuội kết, cát kết, bột kết, sét kết, sét than và các vỉa than chứa phong phú hoá đá thực vật và ít hoá đá động vật Đá phân lớp từ mỏng vài mm đến phân lớp dày vài chục cm Trụ của vỉa than thấp nhất theo cột địa tầng được coi là đáy của tập này Đây là tầng chứa các vỉa than có giá trị công nghiệp, là đối tượng tìm kiếm, thăm dò, khai thác than trong nhiều năm qua Bề dày của tập thay đổi nhiều từ khoảng 600m ở Cổ Kênh, Phả Lại đến 1.600m tại Kế Bào Ranh giới giả định là từ trụ vỉa than dưới cùng có giá trị công nghiệp lên vách vỉa than có giá trị công nghiệp trên cùng.

- Phân hệ tầng Hòn Gai trên (T3n- rhg3) nằm trên cùng của trầm tích hệ tầng Hòn Gai (T3n- rhg) Thành phần thạch học gồm các trầm tích hạt thô gồm cuội kết,

sạn kết thạch anh sáng mầu, cát kết xen kẽ các lớp mỏng bột kết và ít lớp sét kết màu xám sẫm Tập này được đánh giá là không chứa các vỉa than công nghiệp Bề dày thay đổi từ 300 đến 750m.

GIỚI KAINOZOIHệ Neogen, Thống MiocenHệ tầng Đồng Ho (N1 đh)

Trầm tích hệ tầng Đồng Ho được quan sát ở tây bắc Hà Lầm cửa sông Diễn Vọng, trên đường ô tô Trới - Đồng Đăng và xung quanh khu vực Đồng Ho.

Trên cơ sở đặc điểm, thành phần thạch học và sự phân bố đá dầu, than nâu, các trầm tích hệ tầng Đồng Ho được chia thành 2 phần:

- Phần dưới là cuội kết màu xám xen kẽ đá phiến sét, bột kết ngậm dầu màu bã cà phê Xen trong các lớp đá phiến sét và bột kết ngậm dầu có một số lớp mỏng asfan và 2 lớp than nâu (chiều dày lớp than 1 đến 4m).

- Phần trên chủ yếu cát kết, bột kết sáng màu, gắn kết yếu.

Chiều dày hệ tầng Đồng Ho khoảng >200m nằm không chỉnh hợp lên đất đá Jura ở phía đông bắc vịnh Cửa Lục, đồng thời nằm không chỉnh hợp lên cả hệ tầng Hòn Gai ở tây bắc Hà Lầm.

Hệ Đệ tứ

Trong diện tích khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, trầm tích Đệ tứ phân bố rải rác với những diện tích hẹp ở các thung lũng, chân núi, dọc theo các khe suối,

Đất đá đặc trưng gồm: cuội, sạn, sỏi, cát, sét Dọc theo các ven sông và suối lớn thường phát triển các bậc thềm gồm: cuội, tảng cát kết, cát bột kết, cát kết thường có màu nâu vàng.

Chiều dày trầm tích có thể thay đổi từ 0 ÷ 70m.

1.2.2 Đặc điểm kiến tạo

Về cấu trúc kiến tạo: Từ giai đoạn tạo than đến nay, các hoạt động kiến tạo ở khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả đã trải qua nhiều thời kỳ, để lại cấu trúc của dải than hiện nay rất phức tạp, đã được các nhà nghiên cứu của nhiều thế hệ ghi nhận, có thể tóm tắt như sau:

Khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả được khống chế bởi hai đứt gãy lớn Bắc Huy ở phía Bắc và đứt gãy Nam ở phía Nam giáp đường 18A Trong dải có nhiều đứt gãy phân khối, các đứt gãy thứ cấp.

Cùng với các hệ thống đứt gãy là các uốn nếp trong đó hệ thống uốn nếp có quy mô lớn có trục kéo dài theo phương á vĩ tuyến (cùng phương kéo dải của dải than) trên chúng phát triển các nếp uốn thứ cấp và các uốn nếp của các pha sau, các nếp uốn kéo theo đứt gãy lớn làm phức tạp hóa các uốn nếp chính.

Hệ quả của hoạt động đứt gãy, uốn nếp qua các thời kỳ đã phân chia dải than thành các khối cấu trúc “các khoáng sàng” riêng biệt đồng thời làm biến vị các vỉa than nên ngay trong một khối việc đồng danh vỉa gặp nhiều khó khăn.

1.2.2.1 Uốn nếp

Uốn nếp lớn nhất khu vực nghiên cứu là Nếp lõm bậc I, thuộc một phần của nếp lõm dài nhất bể than Quảng Ninh (Nếp lõm Phả Lại - Mạo Khê - Kế Bào) với

chiều dài 30km theo phương gần vĩ tuyến, nếp lõm này có cấu tạo rất phức tạp, góc cắm cánh thay đổi trong một phạm vi lớn đạt đến 50 ÷ 600.

Các nếp uốn bậc II có nguồn gốc sinh thành liên quan đến các giai đoạn sớm của sự hình thành nếp uốn bậc I, cụ thể với các nếp uốn lớn nhất là: Nếp lõm Khe Tam - Mông Dương, nếp lõm Cuốc Bê, nếp lõm Nam F.A)

a Nếp lõm Khe Tam - Mông Dương

Nếp uốn này được khảo sát khá chắc chắn dựa vào đầu lộ các vỉa than thuộc phân hệ tầng Hòn Gai giữa từ vỉa 1b (tây bắc khu Ngã Hai) đến vỉa 17 (khu Bàng Nâu) trong một chiều dài gần 6km theo đường phương và rộng gần 2km Nhân của nếp uốn được cấu tạo bởi tập thứ ba và tập thứ tư của phân hệ tầng Hòn Gai giữa, còn cánh của nếp uốn là thành tạo của tập thứ nhất và tập thứ hai.

Nếp uốn kém đối xứng: ở cánh Bắc góc cắm của đá trung bình khoảng 20÷400, ở cánh Nam đa số là dốc từ 40÷550 đến 700.

Chiều sâu tối đa của nếp uốn nằm ở khu vực Bàng Nâu, tiếp tục về phía đông trục của nếp uốn nâng dần lên Hướng nghiêng bị cắt thành các khối do các phá huỷ đứt gãy chạy ngang qua Một phần cánh Bắc của nếp lõm bị đứt gãy Bắc Huy cắt ngang: Phần khép kín phía đông bị cắt bởi đứt gãy FL Phần tiếp theo ở phía đông của nếp lõm Khe Tam - Mông Dương cũng là một nếp lõm có phương trục gần vĩ tuyến, cánh Nam của nó được hạn định bởi các đầu lộ các vỉa than 13 - 19 ở phía đông bắc Khe Chàm, còn cánh Bắc bị các đứt gãy Bắc Huy và Mông Dương cắt ngang.

Phần khép kín phía đông của nếp lõm Khe Tam - Mông Dương (khu vực Ngã Hai) cũng là một khối có các nếp uốn nhỏ phức tạp, phát triển các nếp uốn cụt có phương trục không ổn định.

Cấu tạo dạng uốn nếp cụt phức tạp như vậy cũng có ở cánh Nam nếp lõm Khe Tam - Mông Dương (phần phía nam các khu Khe Tam, Khe Chàm) là chỗ tiếp giáp với đứt gãy F.A.

b Nếp lõm Nam F A

Kéo dài theo phương vĩ tuyến này là nếp uốn dài nhất của vùng Chiều dài của nó đạt đến 22km, từ tây Khe Sim đến đông Quảng Lợi Nếp uốn tương đối hẹp chỗ rộng nhất không quá 2 ÷ 2,5km.

Nếp lõm Nam F.A được cấu tạo bởi các tầng dưới cùng của hệ tầng chứa than Ở nhân nếp uốn gồm có các tầng dưới của tập thứ nhất phân hệ tầng Hòn Gai giữa, có từ 1 ÷ 4 vỉa than, còn ở cánh Bắc là đá phân hệ tầng Hòn Gai dưới Cánh Nam của nếp lõm được hạn định bởi các đầu lộ đá vôi và đá silic của tầng cấu tạo Paleozoi.

Các phá huỷ đứt gãy chạy ngang qua cắt chia nếp lõm Nam F.A thành hàng loạt các vòm trũng cục bộ hoặc các nếp lõm bậc cao Các nếp lõm cục bộ này có các tên gọi riêng (từ đông sang tây: Đông Quảng Lợi, Quảng Lợi, Cọc Sáu, Đèo Nai, Lộ Trí, Đông Khe Sim, Khe Sim, Đông Quang Hanh, Quang Hanh, Hà Tu, Tân Lập) Về phương diện cấu trúc, nếp lõm Nam F.A cũng có một quy luật như đã ghi nhận ở nếp lõm Khe Tam -Mông Dương, phần đơn giản nhất của nếp lõm là phần giữa (nếp lõm Khe Sim), ở phần khép kín đông và tây phức tạp hơn.

c Nếp lõm Cuốc Bê

Nếp uốn này trong phạm vi Hòn Gai là phần phía đông đứt gãy Sông Man Nếp uốn được hạn định từ phía bắc, phía đông và phía nam bởi đầu lộ của phân hệ tầng Hòn Gai trên và các tập trên của phân hệ tầng Hòn Gai giữa, đa số góc cắm của đá khá dốc không kể đá của tầng trầm tích Mezozoi giữa, trong cấu trúc nếp lõm Cuốc Bê có sự tham gia của các đá thuộc tầng trầm tích Mezozoi trên và tầng Kainozoi lấp đầy vòm trũng ở nhân của nếp lõm.

Xuất phát từ các số liệu thực tế về góc cắm dốc (55÷750) của đá thuộc tầng chứa than Hòn Gai giữa trên các cánh của nếp uốn, đồng thời ở nhân nếp lõm (khu Tây Bắc Ngã Hai) có các đá thuộc phân hệ tầng Hòn Gai trên Như vậy, có thể nhận định rằng: phần sâu nhất của địa tầng chứa than khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả chính là ở phần trục của nếp lõm Cuốc Bê Dự đoán này còn được xác nhận bởi kết quả đo địa vật lý trọng lực do đoàn 9M tiến hành trong năm 1974 - 1975 (tác giả Nguyễn Văn Giáp) ở phần phía tây vùng Hòn Gai - Cẩm Phả.

1.2.2.2 Đứt gãy

Khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả nhìn chung có kiến tạo đứt gãy phức tạp, hệ thống cổ nhất và thể hiện rõ nhất là hệ thống các đứt gãy sâu có phương gần vĩ tuyến, trong đó có cả đứt gãy sâu phía Bắc và loạt đứt gãy kéo theo (B-B’; Bắc Huy; F.A, Đồng Chùa,…), hệ thống đứt gãy có quy mô nhỏ hơn là hệ thống đứt gãy có phương gần kinh tuyến (Sông Man; F.L Khe Chàm; Cửa Ông…).

a Hệ thống đứt gãy làm ranh giới phía Bắc: BB - Bắc Huy

Trong một số báo cáo thăm dò và tài liệu nghiên cứu trước đây, như báo cáo kết quả nghiên cứu địa chất, các điều kiện tích tụ trầm tích và đồng danh các vỉa than của tác giả V.M Treremnuc, khi đề cập đến khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả, các tác giả thường lấy ranh giới ở phía Bắc là đứt gãy Đồng Chùa (V.M Treremnuc và nnk, 1964) Song từ tài liệu tổng hợp trong công trình tìm kiếm sâu dưới mức -300m khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả các tác giả đều nhận định trầm tích ở giữa đứt

gãy Đồng Chùa và hệ thống đứt gãy á vĩ tuyến Bắc Huy và BB không tồn tại các vỉa than (Nguyễn Huy Hinh, năm 1985) Vì vậy, trong báo cáo này các tác giả lấy ranh giới phía Bắc là đứt gãy BB và đứt gãy Bắc Huy.

Hai đứt gãy này, trước đây chưa có các tài liệu nghiên cứu xác định cụ thể, chủ yếu căn cứ vào phân tích địa mạo, ảnh máy bay và dựa vào dự đoán do sự biến mất của các vỉa than về phía Bắc; tuy nhiên trong quá trình khai thác xuống sâu ở mức - 350m của mỏ than Khe Chàm III (Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam) - đã quan sát trên hệ thống thành lò có hiện tượng nén ép mạnh, đất đá dập vỡ và lượng nước chảy vào mỏ tăng đột biến (Hình 1.4).

Hình 1.4 Thành lò Khe Chàm III bị nén ép dập vỡ do ảnh hưởng của đứt gãy Bắc Huy (phi tỷ lệ) “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS”

Điều đó giúp một phần nào minh chứng cho sự tồn tại của hệ thống đứt gãy này và nhận định đây là một đứt gãy thuận cắm dốc 60-700 về phía Nam, chiều rộng đới phá hủy của đứt gãy Bắc Huy trong khoảng từ 50-100m; biên độ dịch chuyển khoảng 800-1300m (Mai Ân, Trosenco, 1985) Về đường phương của các vỉa than tại khu Đông Bắc Ngã Hai các vỉa phía trên gồm các vỉa (6, 7) có đường phương của vỉa theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, nhưng khi khai thác đến các vỉa phía dưới (5, 4, 3) thì đường phương của vỉa lại theo phương Đông - Tây, điều đó chỉ có thể giải thích do sự ảnh hưởng của đứt gãy BB gây ra sự thay đổi này, đó là cơ sở minh chứng về sự tồn tại của đứt gãy BB.

Trong các báo cáo nghiên cứu trước đây, đều cho rằng đứt gãy Bắc Huy là một phân nhánh của đứt gãy BB (Mai Ân, Trosenco, 1985); tuy nhiên, từ tài liệu khai thác cho thấy về đường phương của hai đứt gãy là khá tương đồng, các đặc điểm biểu hiện khá giống nhau, nên chúng tôi đưa ra nhận định, thực ra hai đứt gãy này không có sự phân nhánh mà tồn tại liên tục chỉ là một hệ thống đứt gãy.

b Đứt gãy làm ranh giới phía Tây: Đứt gãy Sông Man

Phía Tây của khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả là đứt gãy Sông Man, đứt gãy này được các nhà nghiên cứu trước đây phân định dựa vào các tài liệu phân tích ảnh máy bay và các số liệu quan sát thực địa (điểm quan sát ĐL.45, 46, 47 trên bờ trái Sông Man) Các vết lộ đá silic thuộc hệ tầng Bãi Cháy tại mũi Bãi Cháy dịch chuyển về phía Bắc so với các vết lộ cũng tại hệ tầng Bãi Cháy tại mũi Hòn Gai (trong vùng Bến Phà) được ghi nhận một cách rõ ràng Xem xét các vết xước trên các mặt trượt đứt gãy này cho thấy đặc điểm của đứt gãy thuận ngang.

Quan sát thấy rõ hiện tượng phân nhánh của đứt gãy thành hai nhánh mất dần về phía Bắc khi đứt gãy đi vào đới đứt gãy sâu Không loại trừ khả năng còn có một số nhánh phân tán dạng rẻ quạt của đứt gãy Sông Man bị phủ dưới lớp trầm tích Đệ Tứ ở vịnh Cuốc Bê.

c Đứt gãy làm ranh giới phía Đông: Đứt gãy Cửa Ông

Phần phía đông của khu vực nghiên cứu được giới hạn bởi đứt gãy Cửa Ông, đứt gãy này là một phá huỷ đứt gãy giả thiết trên bản đồ, nó nằm trùng với eo biển cùng tên, cắt rời đảo chứa than Kế Bào với khối Hòn Gai - Cẩm Phả.

Đứt gãy Cửa Ông được phân định bởi các đầu lộ cuội kết và đá Jura màu đỏ phát triển ở hai bờ eo biển và là điểm tận cùng về phía Nam của vùng trũng Hà Cối (Dovjikov 1963, Trenemnuc 1964).

Tính chất và biên độ dịch chuyển của đứt gãy Cửa Ông chưa được nghiên cứu, còn tuổi của nó được dự đoán có cùng tuổi với đứt gãy Sông Man.

d Đứt gãy làm ranh giới phía Nam: Đứt gãy Nam

Giới hạn về phía Nam của khu vực nghiên cứu là đứt gãy Nam Đứt gãy Nam cũng là đứt gãy thuận dạng vòng cung, chạy gần song song với đứt gãy Trung Lương Có khả năng đứt gãy này chạy dọc đảo Vĩnh Thực theo hướng Đông Bắc-Tây Nam men theo bờ biển phía Đông Nam đảo Kế Bào, đến Cửa Ông ngoặt theo hướng vĩ tuyến, chạy sát núi Khe sim đến Quang Hanh cắt thẳng theo hướng Đèo Bụt, về đến Hòn Gai hơi bị uốn cong rồi tiếp tục theo hướng gần vĩ tuyến đi qua phía Nam núi Vũ Tướng, tiếp theo đến huyện Chí Linh.

Mặc dù đứt gãy này còn nhiều tranh cãi, do công tác nghiên cứu nó gặp rất nhiều khó khăn (vì đứt gãy phần lớn chạy ra ngoài biển hoặc nằm dưới lớp đất phủ) nhưng trong báo cáo kết quả công tác chỉnh lý bản đồ địa chất tỷ lệ 1:25.000 năm 1978 đã chứng minh được sự có mặt của nó đó là: đới cà nát dăm kết silic dăm kết đá vôi ở vùng Bãi Cháy, Cái Dăm (ĐL.1210,1171,1172,1103) và ở dốc Đèo Bụt Ngoài ra còn gặp dăm kết đá vôi ở vùng Chí Linh (LK.333) Sự xuất lộ của các điểm nước khoáng có nhiệt độ cao không những chứng minh cho sự có mặt của đứt gãy Nam mà còn nói lên dứt gãy này rất lớn có vai trò là một đứt gãy sâu.

Về lịch sử phát triển, quá trình biến dị cũng như vai trò của đứt gãy Nam có thể quan niệm nó giống như đứt gãy Trung Lương.

e Đứt gãy F.A

Được giới hạn bởi bốn đứt gãy lớn như đã nói ở trên tuy nhiên Khu vực nghiên cứu Hòn Gai - Cẩm Phả lại được chia cắt bởi đứt gãy F.A, đây là một đứt gãy lớn có quan hệ mật thiết đối với quá trình thành tạo than của khu vực cũng như định hình kiến tạo của cả khu vực, nó có liên quan trực tiếp với một nếp lồi có cấu tạo phức tạp và cắt rời hai cấu tạo nếp lõm lớn nhất trong vùng Do tính chất quan trọng của nó nên đứt gãy F.A cũng là một trong những đứt gãy được nghiên cứu nhiều nhất và cũng như nhiều quan điểm, trong luận án, tác giả tổng hợp một số thông tin và cũng như đưa ra một số nhận định mới về đứt gãy đặc biệt quan trọng này.

Trên cơ sở tổng hợp tài liệu, để xem xét mối quan hệ giữa các thành tạo than giữa hai cánh của đứt gãy F.A chúng tôi đã thành lập hàng loạt các mặt cắt địa chất nối liên thông giữa các khu Đèo Nai với Bắc Cọc Sáu; Bãi Thải Bắc Cọc Sáu với Cọc Sáu.

Hình 1.5 Mặt cắt tuyến XV liên thông mỏ Đèo Nai - Bắc Cọc Sáu “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS”

Hình 1.6 Mặt cắt tuyến XVI liên thông mỏ Cọc Sáu - Bắc Cọc Sáu “Dựa theo nguồn TKV, có chỉnh lý của NCS”

1.2.3 Đặc điểm các vỉa than

Địa tầng chứa than có bề dày từ 500 đến 2.500m, chứa từ 5 đến 59 vỉa than có bề dày từng vỉa từ 0,60 đến 33m, trong đó có từ 3 đến 20 vỉa than công nghiệp, trung bình dày 1,5  4m, phần lớn các vỉa than có cấu tạo tương đối phức tạp.

Tổng hợp và phân chia theo chiều dày các vỉa than như sau: - Vỉa rất mỏng < 0,8m chiếm 3,57%.

- Vỉa mỏng 0,8m - 1,3m chiếm 26,78% - Vỉa trung bình 1,3m - 3,5m chiếm 51,78% - Vỉa dày 3,5m - 15m chiếm 16,78%.

- Vỉa rất dày > 15m chiếm 1,07%.

a Độ ẩm (WPt)

Ghi chú: Nhỏ nhất - Lớn nhất Trung bình

Than khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả có độ ẩm phân tích thay đổi từ 0,12 đến 5,22%, trung bình 2,93% Độ ẩm phân tích cao nhất là mỏ than Mông Dương (5,22%), Khe Tam (4,66%), thấp nhất là mỏ than Bàng Danh (1,86%), Bình Minh (1,96%) Dưới mức -300m độ ẩm phân tích thay đổi từ 1,85 (Hà Lầm) đến 3,65% (Ngã Hai) trung bình 2,97% Nhìn chung than ở các mỏ thuộc khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả độ ẩm phân tích có xu hướng tăng dần từ tây sang đông.

b Độ tro (AK)

Độ tro than (AK) ở các mỏ than thuộc khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả có sự thay đổi khá lớn từ 1,2  39,72%, trung bình 16% (thuộc nhóm có độ tro trung bình) Riêng các mỏ than Bình Minh, Suối Lại, Hà Lầm - Hà Tu, Tân Lập, Bàng Danh có độ tro trung bình < 16%, độ tro than có xu hướng tăng dần từ phía nam (Bình Minh 13,12%, Hà Lầm - Hà Tu 14,88%), lên phía bắc (Suối Lại 15,2%) Còn khu Cẩm Phả có độ tro trung bình có xu hướng tăng dần từ phía nam lên phía bắc Ở độ sâu dưới mức -300m độ tro than có sự thay đổi từ 14,90% (Hà Lầm)  25,78% (Khe Tam), trung bình 20,72% (thuộc nhóm độ tro cao).

c Chất bốc (Vch)

Hàm lượng chất bốc (Vch) ở các mỏ than thuộc khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả thay đổi từ 1,3130,26%, trung bình 6,97% Các mỏ có hàm lượng chất bốc thấp hơn hàm lượng chất bốc trung bình gồm: Mỏ Bình Minh, Suối Lại, Tân Lập, Ngã Hai, Lộ Trí, Đèo Nai - Cọc Sáu - Quảng Lợi Còn các mỏ có hàm lượng chất bốc lớn hơn hàm lượng chất bốc trung bình (> 6,97%) gồm các mỏ: Hà Lầm - Hà Tu, Bàng Danh, Hà Ráng, Khe Tam, Khe Chàm, Mông Dương, Khe Sim Ở dưới mức -300m, hàm lượng chất bốc thay đổi từ 7,63% (Ngã Hai)  9,44% (Mông Dương), trung bình là 8,36%.

d Nhiệt lượng (QCh)

Than thuộc khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả có nhiệt lượng cháy của than thay đổi khá lớn từ 7089  8753 Kcal/kg, trung bình 8336 Kcal/kg Nhiệt lượng cháy trung bình thấp nhất là than mỏ Ngã Hai (7968 Kcal/kg), nhiệt lượng cháy trung bình cao nhất là than mỏ Bàng Danh (8600 Kcal/khg) Dưới mức -300m nhiệt lượng cháy của thay đổi từ 7612 Kcal/kg (Khe Chàm)  8352 Kcal/kg (Hà Lầm), trung bình 7976 Kcal/kg.

e Lưu huỳnh (SCh)

Hàm lượng lưu huỳnh trong các mỏ than thuộc khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả có sự thay đổi từ 0,04  4,63%, trung bình 0,45% (thuộc loại than có chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp) Dưới mức -300m hàm lượng lưu huỳnh của than thay đổi từ 0,31% (Hà Lầm)  0,81% (Ngã Hai), trung bình 0,54%.

f Tỷ trọng (d)

Than tại các mỏ thuộc khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả có tỷ trọng trung bình thay đổi từ 1,431,63 g/cm3, trung bình 1,51 g/cm3 Tỷ trọng trung bình của than tại các mỏ: Bình Minh, Suối Lại, Hà Lầm - Hà Tu, Bàng Danh, Khe Chàm, Khe Sim, Lộ Trí thấp hơn so với tỷ trọng trung bình toàn bể than (1,51 g/cm3) Còn ở các mỏ: Hà Ráng, Ngã Hai, Khe Tam, Mông Dương cao hơn so với tỷ trọng trung bình toàn bể than Dưới mức -300m tỷ trọng thay đổi từ 1,52 (Hà Lầm)  1,71 g/cm3 (Khe Tam), trung bình 1,63 g/cm3.

g Thành phần nguyên tố

- Các bon (C): Trị số Cacbon trung bình của vật chất cháy của than ở bể than Quảng Ninh khá cao, chúng thay đổi từ 88,3994,3% Hàm lượng Cacbon khối cháy tăng theo mức độ biến chất, cao nhất ở mỏ Vàng Danh thuộc dải Bảo đài.

- Hyđrô (H): Hàm lượng Hyđro chứa trong than ở bể than Quảng Ninh khá cao, ở khu vực than Hòn Gai – Cẩm Phả hàm lượng hyđro trung bình khoảng 4,88%.

- Ôxy (O): Hàm lượng ôxy chứa trong khu vực Hòn Gai – Cẩm Phả thay đổi từ 2,222,52% (mỏ than Suối Lại, Bàng Danh) tới 4,124,97% (mỏ than Ngã Hai, Hà Lầm - Hà Tu).

- Ni tơ (N): Hàm lượng Ni tơ chứa trong than ở khu vực Hòn Gai – Cẩm Phả thay đổi trong giới hạn từ 1,121,19% (mỏ Bàng Danh, Lộ Trí) tới 1,511,60% (mỏ Khe Chàm, Bắc Quảng Lợi).

Hàm lượng các nguyên tố C, H, O, N không chỉ thay đổi theo độ tro, mà còn biến đổi theo chiều thẳng đứng và đường phương, theo chiều thẳng đứng hàm lượng cacbon và nitơ tăng lên, còn hàm lượng hyđro và ôxy lại giảm đi So sánh này chỉ tính riêng cho phần khối cháy.

h Năng suất phản quang

Năng suất phản quang của than thay đổi khá lớn, chứng tỏ mức độ biến chất của than ở bể than Quảng Ninh cũng khá khác nhau Cường độ phản quang trong môi trường không khí thay đổi từ 9,94 ở mỏ Ngã Hai đến trên 14,0 ở mỏ than Vàng Danh Than khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả có năng suất phản quang Ra

10,9311,40% (Theo tài liệu Báo cáo đặc điểm địa chất bể than Quảng Ninh năm 1974 của Hà Dương Cơ, Nguyễn Chí Hướng, Nguyễn Đình Long, Phạm Văn Quang, ).

i Biến chất than và nhãn hiệu than

Vấn đề biến chất than và nhãn hiệu than nhìn chung chưa được nghiên cứu đầy đủ và có hệ thống cũng như phương pháp nghiên cứu chưa được toàn diện.

Qua các công trình nghiên cứu tản mạn của các tác giả Paplop (1962), Nguyễn Trọng Chi (1970-1972), Treremnuc (1965), Đặng Đình Hồng (1966-1970), Lưu Khánh Dân, Nguyễn Trí Vát (1974), Nguyễn Tiến Bào, Mantoski (1980) có thể nêu một số kết luận chủ yếu sau:

- Khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả chủ yếu là than bán Antraxit thuộc các nhóm 9/A - 8/A

+ Khu Ngã Hai-Hà Ráng biến chất cao hơn hai đầu tiếp giáp nó và chủ yếu là than chuyển tiếp giữa các nhóm 9/A - 10/A

+ Sang đến Khe Chàm, Mông Dương trình độ biến chất có xu hướng giảm hơn khu Ngã Hai ở đây chủ yếu là than bán Antraxit nhóm 8/A

+ Phần phía nam Cẩm Phả có trình độ biến chất cao hơn phần phía bắc nhất là đầu phía tây Nhóm nhãn than ở đây chủ yếu là nhóm 9/A - 10/A.

- Qui luật biến chất tăng dần từ trên xuống dưới đã có nhiều tác giả đề cập tới, nhưng còn cần phải nghiên cứu sâu thêm nữa mới có thể kết luận chắc chắn.

- Than chịu biến chất khu vực là chính ảnh hưởng của các vận động uốn nếp, đứt gãy kiến tạo và có thể của cả hoạt động magma đối với quá trình biến chất than chưa được nghiên cứu đầy đủ nên chưa giải thích được thoả đáng sự thay đổi mức độ biến chất chưa rõ qui luật.

Tóm lại: Công tác nghiên cứu chất lượng than của bể than Quảng Ninh nói

chung và khu vực Hòn Gai - Cẩm Phả nói riêng từ trước tới nay chưa có công trình nào nghiên cứu một cách toàn diện và đầy đủ, mà chỉ có một số công trình nghiên cứu cho từng khu vực mỏ đơn lẻ trong phạm vi hẹp Để định hướng cho công tác khai thác và sử dụng than trong những năm tới cũng cần thiết phải đầu tư nghiên cứu chất lượng than cho từng vỉa, từng khu mỏ một cách đầy đủ hơn; đặc biệt công tác nghiên cứu chất lượng than dưới mức -300m.

1.3.SƠ LƯỢC LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT VÀ KHAI THÁC MỎ

Than Quảng Ninh luôn giữ vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân; Là khoáng sản có tiềm năng và quy mô khai thác lớn nhất trong lĩnh vực khai khoáng của Việt Nam Do đặc điểm địa chất của bể than rất phức tạp và lý thú, nên đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà địa chất trong nước và quốc tế quan tâm nghiên cứu Trải qua lịch sử nghiên cứu địa chất và khai thác lâu dài, đã có rất nhiều tài liệu được công bố.

Có thể chia quá trình nghiên cứu địa chất bể than Quảng Ninh thành 3 giai đoạn chính: giai đoạn trước năm 1954, giai đoạn năm 1954 đến năm 1995 và giai đoạn từ năm 1995 đến nay.

a Giai đoạn trước năm 1954

Công cuộc khai thác than đầu tiên ở Quảng Ninh do người Trung Hoa tiến hành Ngay từ khi đặt ách thống trị trên đất nước ta, người Pháp đã tiến hành khai thác vùng mỏ giàu có này Các công trình địa chất của người Pháp có thể kể đến như sau:

Năm 1881, E.Fuchs và E.Saladin đã khảo sát các trầm tích chứa than vùng Hòn Gai, năm 1882 tài liệu này được công bố, trong đó đã vạch được đường ranh giới phía nam của các trầm tích này.

Năm 1884, Hội khai khoáng Trung kỳ và Bắc kỳ ra đời và cũng trong năm đó Xí nghiệp khai thác than đầu tiên hoạt động.

Năm 1890, Remaury công bố tài liệu “Bắc kỳ và các nguồn than của nó” Từ năm 1925, Sở địa chất Đông Dương tiến hành lập các tờ bản đồ địa chất 1/500.000 và 1/10.000 ở nhiều vùng khác nhau.

Năm 1927, E.Patte hoàn thành bản đồ địa chất miền Đông Bắc Bộ, tỉ lệ 1:200.000, đây là công trình lớn nhất vùng này ở thời kỳ đó Ông đã phân chia địa tầng các đất đá trong vùng và vẽ ranh giới phân bố các trầm tích chứa than và xác định chúng có tuổi Ret (T3r).

Năm 1937 - 1941, J.Fromaget đã cho trầm tích chứa than Hòn Gai có tuổi Nori - cao nhất là Nori giữa (T3n), ông cho rằng trầm tích chứa than Hòn Gai hình thành trong 1 chu kỳ hoàn chỉnh và đặc trưng cho tính chất biển lùi.

Tiếp sau đó có khá nhiều tác giả người Pháp đã nghiên cứu ở đây và tài liệu của họ để lại cũng không ít, nhất là những tài liệu tích luỹ trong khi thăm dò và khai thác than Song các tài liệu được vẽ và mô tả rất sơ sài, rời rạc thiếu hệ thống, phần lớn chỉ là những bài báo, chuyên khảo, trải qua thời gian với những biến động lịch sử, bị ảnh hưởng của chiến tranh một phần đã bị mất mát, phần do mờ nát không có số liệu nên việc sử dụng gặp nhiều khó khăn, tuy nhiên cũng có tác dụng nhất định cho công tác nghiên cứu sau này.

b Giai đoạn năm 1954 đến 1995

Từ sau ngày miền Bắc hoàn toàn được giải phóng, công tác địa chất được tiến hành với nội dung, mục đích, qui mô và hệ thống tổ chức ngày một hoàn thiện, phù hợp với nhu cầu bảo vệ và xây dựng đất nước.

Sở Địa chất được thành lập và phát triển thành Cục Địa chất (1958) và Tổng cục Địa chất (1961).

Trong phạm vi bể than từ Phả Lại đến Kế Bào có 2 đơn vị chuyên nghiên cứu thăm dò than: Đoàn Địa chất 2 và Đoàn Địa chất 9 (1956), rồi phát triển thành hai Liên đoàn (1965), sau đó hợp nhất thành Liên đoàn Địa chất 9 (1974) đến nay là Công ty Địa chất mỏ thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than-Khoáng sản Việt Nam.

Năm 1955 - 1958, công tác địa chất chủ yếu nhằm đánh giá lại các mỏ cũ phục vụ cho công tác khai thác.

Năm 1960, Paplov A.I hoàn thành công tác đo vẽ lập bản đồ địa chất tỷ lệ 1/25.000 phần đông nam bể than Quảng Yên, ông là người đầu tiên xác lập “Điệp” Hòn Gai và chia ra 3 phân điệp, chứa 8 - 10 vỉa than, tổng chiều dày trung bình 1000 - 1200m (theo Quy phạm địa tầng Việt Nam, năm 1994, điệp Hòn Gai được gọi là hệ tầng Hòn Gai (Trong nhiều báo cáo này chúng được gọi là hệ tầng Hòn Gai và vẫn chia thành 3 phân hệ tầng, trong đó phân hệ tầng Hòn Gai giữa là chứa các vỉa than tính từ trụ vỉa dưới cùng có giá trị công nghiệp đến vỉa trên cùng) Ông quan niệm than được thành tạo trong điều kiện lục địa và tích tụ theo kiểu ngoại lai là chủ yếu Cùng các nhà địa chất Liên đoàn 9 ông đã phát hiện và chỉ ra nhiều diện tích chứa than.

Năm 1961, Bạch Hiến Canh và Vương Kim Đạt cũng hoàn thành bản đồ địa chất 1/25.000 ở vùng Yên Tử - Uông Bí - Đông Triều.

Kết quả của 2 công trình trên có ý nghĩa thực tiễn lớn, chỉ ra những diện tích chứa than có triển vọng làm cơ sở đầu tiên định hướng cho công tác tìm kiếm, thăm dò than nhiều năm sau.

Năm 1964, trên cơ sở những tài liệu phong phú thu lượm được trong quá trình tìm kiếm thăm dò, Treremnuc V.M đã hoàn thành “Báo cáo kết quả nghiên cứu địa chất, các điều kiện tích tụ trầm tích và đồng danh các vỉa than” Theo ông hệ tầng than Hòn Gai có tuổi Nori (T3n), chiều dày của hệ tầng khoảng 2000m và chứa trên 25 vỉa than Ông đã đối sánh, đồng danh các vỉa than trong toàn vùng Hòn Gai - Cẩm Phả.

Năm 1965, các nhà địa chất Liên Xô và Việt Nam do Đovjikov A.E làm chủ biên đã hoàn thành tờ bản đồ địa chất Miền Bắc Việt Nam tỉ lệ 1/500.000 Các tác giả đã xếp bể than Quảng Ninh thuộc đới tướng cấu trúc Duyên Hải trong miền chuẩn uốn nếp Đông Việt Nam.

Từ năm 1965, lực lượng kỹ thuật Việt Nam bắt đầu trưởng thành, tự đảm nhận mọi công việc từ công tác tìm kiếm đến thăm dò tỉ mỉ từng khu mỏ và các công trình nghiên cứu chuyên đề hoặc nghiên cứu khu vực với nhiều phương pháp kỹ thuật và các dạng công tác khác nhau Trong diện tích bể than Quảng Ninh hàng loạt các báo cáo thăm dò sơ bộ và thăm dò tỷ mỉ các khu mỏ được thành lập Các phương pháp tìm kiếm thăm dò ngày một hoàn thiện, chất lượng thi công các

công trình thăm dò ngày càng nâng cao: công tác khai đào với khối lượng lớn, công tác khoan thăm dò được áp dụng rộng rãi với chiều sâu lỗ khoan từ 150 -300m, 600m và một số lỗ khoan sâu 1200m Phương pháp đo địa vật lý lỗ khoan được chú trọng và bắt đầu các dạng nghiên cứu địa vật lý khác như: đo sâu điện, đo trọng lực xác định dạng địa hình và độ sâu đáy tầng than , các công tác nghiên cứu chuyên đề như thạch học các đá trầm tích, thạch học than, đặc điểm khí mỏ được thực hiện Ngoài ra còn có các công trình nghiên cứu sâu từng chuyên đề của các chuyên gia: tướng đá kiến tạo, cổ sinh địa tầng Do đó những vấn đề địa tầng, số lượng vỉa than, cấu trúc địa chất và trữ lượng than được đánh giá ngày càng đầy đủ và chính xác hơn.

c Giai đoạn năm 1995 đến nay

Từ khi Tổng công ty Than Việt Nam được thành lập (1995) nay là Tập đoàn Công nghiệp Than-Khoáng sản Việt Nam (TKV), công tác khảo sát thăm dò được đặc biệt chú ý Hàng năm Tập đoàn đã dành từ 1 đến 3 ngàn tỷ đồng bằng nguồn vốn tập trung của Tập đoàn để đẩy mạnh tiến độ thực hiện các nhiệm vụ địa chất, vừa phục vụ cho chiến lược phát triển lâu dài, vừa nhằm bổ sung nâng cấp trữ lượng ở các khu mỏ đang khai thác.

Chỉ trong thời gian từ năm 1996 đến năm 2009 đã khoan 409.855m/1923LK và hàng trăm báo cáo kết quả thăm dò bổ sung, thăm dò khai thác, báo cáo tổng hợp tính lại trữ lượng than của các mỏ đã được thành lập hiện đang lưu giữ tại Tập đoàn TKV Kết quả các báo cáo nêu trên đã xác định được trữ lượng, chất lượng than đảm bảo nhu cầu hoạt động khai thác hiện tại và trong tương lai từ 15 đến 20 năm tới của Tập đoàn TKV.

Để chuẩn bị tài nguyên cho những năm tiếp theo trong chiến lược phát triển ngành Than sau năm 2020 Tập đoàn ký hợp tác với tổ chức NEDO của Nhật Bản để thực hiện công tác khoan máy điều tra địa chất phần sâu ở các khoáng sàng: Khe Tam 2.400m/2LK, Khe Chàm 9.675m/11LK, Hà Lầm 1450m/2LK, Mạo Khê 2.350m/2LK, Phả Lại 3.483.2m/6LK Kết quả các lỗ khoan này khẳng định chắc chắn dưới mức -300m ÷ -1.000m ở các khu mỏ trên vẫn còn tồn tại các vỉa than, tuy nhiên các vỉa than có giá trị công nghiệp chỉ tập trung ở mức cao -700m trở lên Đồng thời với công tác điều tra trên, Tập đoàn TKV đã chỉ đạo cho thi công phương án thăm dò sâu và lập báo cáo tổng kết ở nhiều khu mỏ như: Phương án