luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ khí metan khi khai thác xuống sâu dưới mức 35 khu lộ trí công ty than thống nhất tkv

Trung tâm An toàn Mỏ phối hợp với các đơn vị khai thácthan hầm lò thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam khoan lấy mẫuthan, mẫu khí tại các gương lò đào trong than, lò chợ

PHẦN MỞ ĐẦU1 Đặt vấn đề

Ngành khai thác than là một trong những nguồn lực quan trọng đảm bảo anninh năng lượng, phát triển kinh tế - xã hội và sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đạihóa đất nước Do vậy, đòi hỏi ngành khai thác than nói chung và khai thác than hầm lònói riêng luôn phải được duy trì và có sự đầu tư phát triển với quy mô ngày càng lớn,nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng than trong nước và xuất khẩu.

Để đáp ứng chiến lược phát triển của ngành than về sản lượng trong những nămtới, đòi hỏi các mỏ than hầm lò phải mở rộng, nâng cao năng lực, áp dụng các nghiêncứu khoa học kỹ thuật và công nghệ mới vào sản xuất, đảm bảo tạo được bước pháttriển cao, cả về năng suất lao động, công suất mỏ, tận thu tài nguyên triệt để và đặcbiệt phải đảm bảo an toàn trong tất cả các khâu sản xuất

Công ty than Thống Nhất - TKV là một trong những đơn vị sản xuất than hầmlò của TKV Hiện nay, Công ty được giao quản lý và khai thác các dự án khai tháchầm lò tại khu Lộ Trí: Dự án đầu tư khai thác hầm lò xuống sâu khu Lộ Trí công suất1,5 triệu tấn/năm vàdự án khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Trí Tổngtrữ lượng than các dự án mỏ do Công ty than Thống Nhất - TKV quản lý tính đến đầunăm 2019 còn lại khoảng 58,96 triệu tấn.

Theo kế hoạch, trong những năm tới Công ty than Thống Nhất - TKV sẽ duy trìsản lượng than trên 2,0 triệu tấn/năm Đây là thách thức lớn đối với Công ty, đòi hỏitoàn bộ các khâu sản xuất, từ lập kế hoạch, điều hành sản xuất, vận tải, thông gió, thoátnước, an toàn lao động, vv phải vận hành với cường độ cao

Việc triển khai và duy trì khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Tríđể duy trì sản lượng của Công ty cũng đồng thời đòi hỏi phải có các biện pháp đảmbảo an toàn lao động, đặc biệt là các giải pháp phòng chống hiểm họa cháy nổ khíMêtan.

Đối với Công ty than Thống Nhất- TKV, các vỉa than khai thác nằm trong ranhgiới cấp phép khai thác mỏ là loại than antraxít Công tác nghiên cứu độ chứa khítrong khu mỏ Thống Nhất đã được tiến hành qua nhiều giai đoạn Kết quả nghiên cứucho thấy các vỉa than đều tuân theo quy luật chung về sự phân bố các khí cháy nổ(CH4; H2) và khí độc, ngạt (CO2 + CO), hàm lượng (%) các loại khí của từng vỉa thayđổi không lớn.

Căn cứ quyết định số 595/QĐ-BCT ngày 22/2/2018 của Bộ trưởng Bộ Côngthương xếp tầng -35 ÷ -140 khu Lộ Trí vào mỏ có khí mêtan loại I

Theo Quyết định phê duyệt ‘‘Báo cáo kết quả thăm dò than mỏ Lộ Trí, thành

đồng đánh giá trữ lượng khoáng sản quốc giá, đã xếp loại mỏ theo mức sâu khai thácnhư sau:

- Từ lộ vỉa đến mức cao -35 m mỏ Lộ Trí xếp vào nhóm mỏ loại I theo độ chứakhí mêtan tự nhiên ở vỉa than;

- Từ -35 m đến đáy tầng than mỏ Lộ Trí xếp vào nhóm mỏ loại II theo độ chứakhí metan tự nhiên ở vỉa than.

Để đảm bảo an toàn lao động khi khai thác xuống sâu dưới mức -35, khu LộTrí - Công ty than Thống Nhất – TKV, cần thiết phải đầu tư nghiên cứu để làm rõđặc điểm và quy luật phân bố và có biện pháp chống cháy nổ khí Metan

Mê tan là khí đồng hành với than, được sinh ra trong quá trình thành tạo than.Mê tan là loại khí có khả năng gây cháy nổ, rất nguy hiểm đối với ngành khai thácthan hầm lò Trên Thế giới cũng như ở Việt Nam đã xảy ra nhiều vụ cháy nổ khí mêtan gây thiệt hại rất lớn về con người và tài sản Đánh giá mức độ nguy hiểm về khí mêtan là công tác quan trọng trong ngành khai thác than hầm lò.

Để đánh giá mức độ nguy hiểm của khí mê tan đối với khu vực khai thác, ngườita sử dụng các thông số sau:

Hàm lượng khí mê tan: Tỷ lệ phần trăm tính theo thể tích khí mê tan trong

không khí mỏ (%).

Độ thoát khí mê tan tuyệt đối: Đặc trưng cho lượng khí mê tan thoát ra từ khu

vực khai thác hay toàn mỏ trong một đơn vị thời gian (m3/phút).

Độ thoát khí mê tan tương đối: Đặc trưng cho lượng khí mê tan thoát ra từ khu

vực khai thác hay toàn mỏ tính cho tấn than khai thác trong một ngày đêm (m3ng.đ)

/T-Độ chứa khí mê tan: Đặc trưng cho lượng khí mê tan có chứa trong một tấn

than nguyên khối, ở trạng thái khô, không tro, không chất bốc (m3/TKC).

Giá trị độ chứa khí mê tan rất quan trọng trong việc đánh giá mức độ nguy hiểmvề khí mê tan trong khai thác than hầm lò Vì vậy, năm 2006, Tổng Công ty Than ViệtNam (nay là Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam) chỉ đạo các đơn vịkhai thác than hầm lò phối hợp với Trung tâm An toàn Mỏ - Viện KHCN Mỏ(TTATM) khảo sát, tính toán, xác định độ chứa khí mê tan cho tất cả các vỉa than đangkhai thác hoặc đã tiếp cận Trung tâm An toàn Mỏ phối hợp với các đơn vị khai thácthan hầm lò thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam khoan lấy mẫuthan, mẫu khí tại các gương lò đào trong than, lò chợ để phân tích, tính toán xác địnhđộ chứa khí mê tan trong vỉa than theo Quy trình đã được TKV phê duyệt theo Quyếtđịnh số: 64/QĐ-MT ngày 31/5/2006.

Năm 2011, để chính thức triển khai phương pháp phân loại mỏ theo độ chứa khímê tan trong vỉa than, Bộ Công Thương đã ra quyết định số 03/2011/TT-BCT ngày 15

tháng 02 năm 2011 ban hành “Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về an toàn trong khai thácthan hầm lò QCVN 01:2011/BCT”.

Năm 2013, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam ban hành Quyếtđịnh số 2587/QĐ-VINACOMIN ngày 31/12/2013 về việc “Ban hành Quy định hướngdẫn xác định độ chứa khí mê tan tự nhiên của các vỉa than trong Tập đoàn Công nghiệpThan – Khoáng sản Việt Nam” Theo hướng dẫn của Quyết định từ năm 2013 tại các vị tríkhoan lấy mẫu tiến hành lấy 04 mẫu than và 01 mẫu khí trong lỗ khoan.

Thực hiện chủ trương, chỉ đạo của Tập đoàn hàng năm Công ty than ThốngNhất - TKV và Trung tâm An toàn Mỏ đã phối hợp triển khai công tác lấy mẫu than,mẫu khí để phân tích, tính toán xác định độ chứa khí mê tan phục vụ công tác quản lýan toàn, thông gió và phân loại mỏ.

Xuất phát từ nhu cầu và kết quả thực tế nêu trên tác giả luận vănđã chọn đề

tài“Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ khí Metan khikhai thác xuống sâu dưới mức -35, khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV”.

2 Mục tiêu của luận văn

Nghiên cứu đánh giá, xác định độ chứa khí các vỉa than dưới mức -35 khu LộTrí - Công ty than Thống Nhất TKV và đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chốngcháy nổ khí Metan nhằm đảm bảo an toàn lao động khi khai thác các vỉa than dướimức -35 khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV.

3 Các đóng góp của luận văn

Kết quả nghiên cứu của luận văn là xác định được độ chứa khí của các vỉa thandưới mức -35, khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV làm cơ sở cho các đơnvị tư vấn thiết kế cũng như Công ty than Thống Nhất - TKV lựa chọn hệ thống vàcông nghệ khai thác phù hợp, xây dựng các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo an toànvà hiệu quả kinh tế khi triển khai dự án nên rất có ý nghĩa về mặt khoa học.

Các giải pháp kỹ thuật luận văn đề xuất hoàn toàn có thể triển khai áp dụng vàothực tế sản xuất khi khai thác các vỉa than dưới mức -35, khu Lộ Trí - Công ty thanThống Nhất– TKV nên có giá trị thực tiễn cao.

4 Bố cục của luận văn

Chương 1: Đánh giá đặc điểm điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ khu Lộ Trí

-Công ty than Thống Nhất - TKV.

Chương 2: Nghiên cứu xác định độ chứa khí, độ xuất khí các vỉa than khu Lộ

Trí - Công ty than Thống Nhất - TKV.

Chương 3:Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật phòng chống cháy nổ khí

metan khi khai thác xuống sâu dưới mức -35 khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất.

Kết luận và kiến nghị

ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KỸ THUẬT MỎ KHU LỘ TRÍCÔNG TY THAN THỐNG NHẤT - TKV

1.1 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN

Công ty Than Thống Nhất - TKV có tuổi mỏ trên 100 năm Từ năm 1960 trở vềtrước là Mỏ Lộ Trí Cẩm Phả, gồm: Khu vực khai thác hầm lò Lộ Trí, khu vực khaithác lộ thiên tầng 1 - 5 và khu vực khai thác lộ thiên Núi Trọc, Đèo Nai.

Từ ngày 1/8/1960, mỏ Lộ Trí phân chia thành: Mỏ than Thống Nhất khai tháchầm lò; Mỏ than Đèo Nai khai thác lộ thiên; Mỏ than Cọc Sáu khai thác lộ thiên và Xínghiệp bến Cửa Ông (gồm nhà sàng và bến Cửa Ông) Mỏ than Thống Nhất đượcthành lập theo Quyết định số 707-BCN của Bộ Công nghiệp do ông Hoàng Thái làmGiám đốc Tổng số công nhân cán bộ lúc này đã có 800 người.

Tháng 8 năm 1965, Bộ Công nghiệp ra Quyết định thành lập Tổng Công ty thanQuảng Ninh, gồm 2 công ty đó là: Công ty than Hòn Gai và Công ty than Cẩm Phả.Mỏ Thống Nhất trực thuộc Công ty than Cẩm Phả quản lý.

Tháng 8 năm 1969, Hội đồng Chính phủ ban hành Quyết định số 146/HĐCP vềviệc thành lập Bộ Điện và Than Theo quyết định này, hai Công ty than Cẩm Phả vàthan Hòn Gai hợp nhất thành Công ty than Hòn Gai Mỏ Thống Nhất trực thuộc Côngty than Hòn Gai.

Tháng 12 năm 1997, Bộ Công nghiệp có Quyết định số 21/1997/QĐ-BCNchuyển Mỏ than Thống Nhất thuộc quyền quản lý của Tổng Công ty Than Việt Nam.

Đến năm 2001, thực hiện Quyết định số 405/QĐ-HĐQT ngày 01/10/2001 củaHội đồng Quản trị Tổng Công ty Than Việt Nam, về việc đổi tên các đơn vị thànhviên Mỏ than Thống Nhất được đổi thành Công ty than Thống Nhất.

Quyết định số 2455/QĐ-HĐQT ngày 8 tháng 11 năm 2006 của Hội đồng Quảntrị Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đổi tên Công ty than ThốngNhất thành Công ty than Thống Nhất - TKV.

Quyết định số 3328/QĐ-BCT ngày 25/6/2009 của Bộ Công thương về việc phêduyệt phương án chuyển đổi Công ty than Thống Nhất - TKV thành Công ty TNHHMTV than Thống Nhất - TKV.

Quyết định số 1946/QĐ-HĐTV ngày 19/8/2010 của Hội đồng thành viên Tậpđoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam về việc đổi tên Công ty TNHH MTVthan Thống Nhất - TKV thành Công ty TNHH MTV than Thống Nhất -VINACOMIN.

Quyết định số 1173/QĐ-VINACOMIN ngày 01/7/2013 của Hội đồng thànhviên Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam về việc Thành lập "Chinhánh Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam - Công ty than ThốngNhất - TKV", hoạt động ổn định đến nay.

1.2 HIỆN TRẠNG KHAI TRƯỜNG KHAI THÁC HẦM LÒ XUỐNGSÂU DƯỚI MỨC -35 KHU LỘ TRÍ

1.2.1 Hiện trạng công tác khai thông, chuẩn bị khai trường.

Công ty than Thống Nhất - TKV hiện nay đang khai thác tầng -35/Lộ vỉa vàchuẩn bị khai thác tầng -35/-140, công tác khai thông chuẩn bị cho các tầng như sau:

1.2.1.1 Tầng khai thác -35/Lộ vỉa.

Để khai thác tầng từ -35/Lộ vỉa tại mặt bằng mức +41 mở cặp giếng nghiêngxuống mức -35 của khu II Giếng nghiêng chính đào ở mặt bằng +41 xuống đến mức -39, góc dốc 160 chiều dài 306m lắp thiết bị băng tải để vận tải than Giếng nghiêng phụđào ở mặt bằng +41 xuống đến mức -38, góc dốc 250 chiều dài 187m lắp thiết bị trụctải để vận chuyển vật liệu Tại mức +25 mở giếng nghiêng vận tải băng tải với góc dốc9030’ Tại mức -35 mở hệ thống sân ga giếng, sau đó đào lò dọc vỉa đá mức -35 ra haicánh Đông và Tây khu mỏ Từ hai lò dọc vỉa đá mức -35 mở các lò xuyên vỉa để khaithác các khu vực: Lò xuyên vỉa số 1 mức -35 để khai thác cho khu I, lò xuyên vỉa số 2mức -35 để khai thác cho khu II, lò xuyên vỉa số 3 để khai thác cho khu I và khu II, lòxuyên vỉa số 4 và số 4a để khai thác cho khu III và khu IV, lò xuyên vỉa số 5 để khaithác cho khu V Từ các lò xuyên vỉa mở các lò dọc vỉa than mức -35 để khai thác cácvỉa than trong khu vực Khi khai thác tầng -35/-140 các mạng lò này được sử dụng làmlò thông gió.

1.2.1.2 Tầng khai thác -35/-140.

Để khai thác tầng -35/-140, đào sâu thêm các giếng nghiêng xuống mức -140,sau đó mở hệ thống sân ga mức -140 Từ hệ thống sân ga mở lò xuyên vỉa số 1 mức -140 về phía Đông, sau đó mở cặp lò xuyên vỉa số 6 và số 8 mức -140 phục vụ khaithác khu I và khu V, mở lò xuyên vỉa số 7 khai thác khu III Mở lò dọc vỉa số 2 về phíaTây, sau đó mở lò xuyên vỉa số 5 và số 3 khai thác khu II và khu III, mở lò xuyên vỉasố 4 khai thác cho khu IV Từ các lò xuyên vỉa mở các lò dọc vỉa than khai thác cácphân vỉa.

Hiện tại các lò giếng nghiêng và hệ thống sân ga mức -140 Công ty đã đào xongvà đang tiến hành các công tác đào các đường lò chuẩn bị để phục vụ khai thác khu Ivà khu II Do điều kiện địa chất vỉa có nhiều thay đổi so với tài liệu ban đầu lập dự án,nên đến Quý IV/2015 mới đưa được lò chợ lớp 1 của phân vỉa 6b khu II vào khai thác.

Công tác đào các đường lò chuẩn bị chủ yếu bằng khoan nổ mìn, thiết bị đào lòthan là máy khoan khí nén cầm tay MZ-7665, YT-28, máy xúc ZCY-60, quạt gióYBT-62-2 hoặc CBM-6M Thiết bị đào lò đá là máy khoan thủy lực hai cầnCMJ17HT, máy khoan khí nén MZ-7665, YT-28 máy xúc ZCY-60, quạt gió YBT-62-2 hoặc CBM-6M, khí nén được cung cấp từ các trạm nén khí cố định 2, đặt tại mặt

Theo thiết kế của dự án đầu tư khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -35 khuLộ Trí, Công ty than Thống Nhất - TKV, các hệ thống khai thác được lựa chọn ápdụng cho khu Lộ Trí là:

- Hệ thống khai thác cột dài theo phương chống lò bằng cột thuỷ lực đơn, ápdụng cho vỉa có chiều dày đến 1,2  2,5m, góc dốc đến 350 Khấu than bằng phươngpháp khoan nổ mìn, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hoả toàn phần

- Hệ thống khai thác lò chợ giá khung di động khấu than lò chợ bằng khoan nổmìn (hoặc HTKT lò chợ giá thuỷ lực di động liên kết bằng xích) áp dụng cho các lòchợ của vỉa có chiều dày đến 8m, góc dốc đến 450

- Hệ thống khai thác cơ giới hoá đồng bộ thu hồi than nóc áp dụng cho nhữngkhu vực, vỉa có chiều dàytrung bình 7m, góc dốc trung bình ≤ 250 Với hệ thống đồngbộ thiết bị gồm: giàn chống tự hành có kết cấu thu hồi, máy khấu combai và đồng bộcác thiết bị đi kèm Công suất lò chợ được xây dựng 750 ngàn tấn/năm.

Tuy nhiên, hiện nay khu Lộ Trí đang áp dụng các công nghệ khai thác chínhnhư sau:

Hệ thống khai thác cột dài theo phương, khai thác bằng lò chợ trụ hạ trần, khấuthan lò chợ bằng khoan nổ mìn, chống giữ lò chợ bằng giá khung di động hoặc giáthuỷ lực di động liên kết xích, điều khiển đá vách bằng phương pháp phá hỏa toànphần.

1.2.3 Hiện trạng các công tác phụ trợ.

1.2.3.1 Công tác thông gió mỏ.

Khu Lộ Trí hiện có 01 trạm quạt mã hiệu tương đương 2K56-N024 và 01 trạmquạt VO-22 đặt ở mức +52 Trong đó trạm quạt VO-22 (RG +52) đã được đầu tư côngsuất động cơ quạt lên 800kW để đồng thời phục vụ khai thác tầng -35 -:- LV và Dự ánKTHL xuống sâu dưới mức -35 Trạm quạt 2K56-N024 đang trong giai đoạn điềuchỉnh các thủ tục để đầu tư mới thiết bị trạm quạt có công suất tương đương (do thiếtbị trạm quạt đã hết khấu hao).

1.2.3.2 Công tác vận tải mỏ

- Vận tải trong lò:

+ Tầng lò bằng từ mức +13/LV vận tải trong lò bằng tầu điện đầu tầu điện ắcquy CDXT 5,0 xe goòng 1 tấn cỡ đường 600mm Vận tải trong lò chợ, lò vận tải bằngmáng cào, băng tải, trong đó có các loại máng cào SKAT-80, máng cào SGB420/30N,và SGB620/40, SGD420/22, băng tải STJ800/2x30 Máy tời để ma nơ, trục ở cácthượng phổ biến là EKOC-30, EKOC-15, LBD-24, JD-11,4.

+ Tầng lò giếng đến mức -35 đưa vào sản xuất năm 2008 Vận tải than bằngmáng cào, băng tải, vận tải đất đá thải và thiết bị vật liệu bằng tầu điện ắc quy khốilượng bám dính 8 tấn( CDXT-8J; TĐM-08), xe goòng 3 tấn cỡ đường 900mm.

+ Mức -140: Vận tải đất đá, than đào lò bằng tầu điện ắc quy khối lượng bámdính 8 tấn, xe goòng 3T cỡ đường 900mm Hệ thống băng tải 7B (nối tiếp từ đuôi băngtải 7A) từ -140 lên -35; băng tải lò xuyên vỉa số 2, 3, 5, 1-1 đã lắp đặt hoàn thành đểphục vụ vận tải than của dự án dưới mức -35.

- Vận tải than trên mặt bằng: Than trong lò đưa ra được qua hệ thống chuyển tảilên băng tải đưa lên nhà sàng Vận chuyển vật liệu thiết bị đến các cửa lò và kho bãichứa bằng ôtô

- Vận tải người: Người được vận chuyển theo 2 khu vực: Khu vực mặt bằng+41 qua giếng nghiêng phụ trục tải mức +41/-142, đưa người xuống mức -35 và -140;khu vực mặt bằng +25 qua giếng nghiêng mức +25/-149, đưa người xuống mức -140

Thiết bị vận chuyển bằng tời JK2.5/20A với xe song loan XRB24-9/10, sốlượng 24 người/xe, 48 người/chuyến (kéo 2 xe).

1.2.3.3 Công tác sàng tuyển than.

- Tại mặt bằng +52 từ lâu đã tồn tại trạm rót than đường sắt với hệ thống bun ke1500T, trên mặt bunke đặt 01 máy sàng công suất 180T/h Than sau khi sơ tuyển bớtđá, qua các bun ke và cửa tháo được rót xuống các toa xe đường sắt khổ 1000mm vậnchuyển về nhà máy tuyển than Cửa Ông để sàng tuyển

Để đáp ứng nhu cầu phát triển sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, tăngnăng lực khâu sàng tuyển và rót than tiêu thụ tại mặt bằng máng ga +52, Công ty thanThống Nhất đã thực hiện đầu tư bổ sung các hạng mục sau:

+ Hệ thống sàng và chế biến than công suất 400T/h (theo thiết kế của XN thiếtkế than Hòn Gai- Công ty Cổ phần Tư vấn đầu tư mỏ và công nghiệp -TKV);

+ Hệ thống bun ke rót than lên các toa xe đường sắt với sức chứa 70 tấn x 12khoang = 840 tấn (theo thiết kế của Viện Khoa học Công nghệ mỏ-TKV);

Với các trang thiết bị hiện có, năng lực sàng của mỏ có thể thông qua trên 2,0triệu T/năm than nguyên khai.

Hệ thống bunke rót than lên các toa xe đường sắt để vận chuyển đi Cửa Ông cókhả năng thông tải trên1,2 triệu T/năm.

1.2.3.4 Công tác cung cấp điện.

- Nguồn cung cấp điện áp 35kV cho trạm biến áp 35/6kV được rẽ nhánh từđường dây trục chính trạm cắt Cọc 4 đến Cẩm Phả (lộ 371 và 374).

Trạm biến áp 35/6kV được kết cấu kiểu ngoài trời Phía 35kV lắp đặt các thiếtbị đóng cắt, bảo vệ, đo lường và 02 máy biến áp có công suất 10.000 kVA trong đómột máy làm việc một máy dự phòng (đặt trong trạm biến áp 35/6kV)

Trong những năm qua trạm biến áp đã đáp ứng được yêu cầu cấp điện cho các

+ 01 ĐDK 6kV: cấp điện khu văn phòng và các phụ tải sinh hoạt, phụ tải ngoài.+ 02 ĐDK 6kV: cấp điện cho TPP-6kV MB+41 phục vụ cấp điện cho các phụtải 6kV mức -35 và -140.

+ 02 tuyến cáp dẫn điện vỏ bọc PVC 3x150: cấp điện cho TPP-6kV MB+41phục vụ cấp điện cho các phụ tải 6kV mức -35 và -140.

+ 01 tuyến cáp cho dẫn điện vỏ bọc PVC 3x90: cấp điện cho nhà điều hành vănphòng Công ty.

- Các trạm biến áp ngoài trời 6/0,4-0,69kV: hiện đang vận hành tại mỏ có côngsuất biến áp từ 250kVA đến 560kVA, trong đó các trạm biến áp trong lò đã đáp ứngđược nhu cầu phòng nổ di động, còn các trạm ngoài mặt bằng hầu hết kết cấu bằngthiết bị lẻ, đặt cố định.

- Nguồn điện dự phòng: Gồm 02 máy phát điện 2x2500kVA tại MB+55 đượchòa đồng bộ, cung cấp điện dự phòng cho các phụ tải loại I.

Hiện trạng cung cấp điện và trang thiết bị điện đã đáp ứng được nhu cầu phụcvụ sản xuất than cho các dây chuyền công nghệ trong lò và trên mặt bằng Song cácthiết bị và vật liệu đã quá cũ, trong những năm tới chỉ đáp ứng được việc duy trì sảnxuất ở lò bằng và phục vụ cho thi công tầng lò giếng và một số nhà xưởng trên mặtbằng.

1.2.3.5 Công tác cung cấp nước.

Hệ thống cấp nước trên mặt bằng đã được xây dựng mới hoàn toàn với nguồncung cấp nước chính lấy từ hệ thống cấp nước Diễn Vọng vùng Cẩm Phả dẫn về cụmbể chứa 200m3 mức +55 của mỏ Từ bể nước được dẫn về mặt bằng +41 cấp cho nhàăn, tắm giặt sấy trên mặt bằng theo các tuyến ống thép 100 tự chảy theo độ chênhcao địa hình

Nước cấp cho sản xuất, cứu hoả, tưới bụi trong lò trực tiếp lấy từ bể 200m3 mức+55 xuống theo tuyến ống chính 150 trên mặt bằng dẫn vào qua CL+41 giếngnghiêng chính vận tải Toàn bộ tuyến ống chính từ CL+41 xuống đến mức -35 và trêncác lò xuyên vỉa mức -35 dùng ống HDPE 100 Mức -140 dùng loại ống tạm HDPE50 phục vụ đào lò (thời gian tới sẽ tiến hành đầu tư hệ thống cấp nước cứu hỏa vàphục vụ sản xuất xuống mức -140 quy mô theo thiết kế của dự án).

1.2.3.6 Công tác thoát nước khai trường.

Khu Lộ Trí - Công ty than Thống Nhất hiện đang khai thác tầng -35  LV Giảipháp thoát nước cho mỏ của tầng này đã được xây dựng hoàn chỉnh giai đoạn đạt côngsuất thiết kế Hiện tại đáp ứng được công tác thoát nước cho khu vực Khi mở khaithác tầng -140, tầng trên vẫn duy trì trạm bơm ở mức -35 và bố trí hệ thống trạm bơmở mức -140mới Giữ nguyên mạng đường ống thoát nước hiện có và đầu tư mới hệthống mạng đường ống thoát nước từ trạm bơm mức -140 lên mặt bằng +41 qua giếng

phụ Hiện tại hệ thống bơm thoát nước ở mức -140 đã xây dựng xong, sẵn sàng phụcvụ công tác bơm thoát nước

1.2.3.7 Công tác cung cấp khí nén.

Khí nén được lấy từ trạm nén khí cố định trên mặt bằng Hiện tại MB +52 có 02máy cũ loại B- 20/8 và 01 máy loại FHOG180A, MB +25 có 01 máy loạiFHOG180A Từ các trạm nén khí trên mặt bằng này khí nén được dẫn qua tuyến ốngtại giếng nghiêng phụ +41 và giếng nghiêng mức +25 đến các hộ tiêu thụ.

1.2.3.8 Tổng mặt bằng và các công trình trên mặt.

Các công trình trên mặt mỏ được quy hoạch xây dựng liên hoàn tại mặt bằngsân công nghiệp mức +41 từ hệ thống ga đường sắt 900mm, hệ thống chuyển tải bốcrót, các kho chứa than, nhà văn phòng Công trường, nhà Điều hành sản xuất, nhà kho,các phân xưởng và nhà bảo vệ Các công trình xây dựng trên mặt bằng đang sử dụngđáp ứng yêu cầu sản xuất hiện nay của mỏ.

1.2.4 Công tác tổ chức sản xuất của mỏ

Chế độ làm việc hiện nay của Công ty: + Số ngày làm việc 1 năm: 300 ngày

+ Số ca làm việc 1 ngày: 3 ca (lao động gián tiếp làm việc ca 1).+ Số giờ làm việc 1 ca: 8h.

1.3 TỔNG HỢP ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT KỸ THUẬT MỎKHU LỘ TRÍ CÔNG TY THAN THỐNG NHẤT - TKV

+ Phía Nam giáp thành phố Cẩm Phả.

+ Phía Tây giáp khoáng sàng Khe Sim (Theo đứt gãy F.B).

Với diện tích khoảng 5,5 km2, khoáng sàng than Lộ Trí - Cẩm Phả nằm phíaBắc dọc đường quốc lộ 18A, điều kiện giao thông thuận lợi, có đường ô tô nối liền vớicác thị trấn và thành phố lớn trong cả nước.

1.3.2 Ranh giới toạ độ khoáng sàng

Khoáng sàng than Lộ Trí - Cẩm Phả được chia thành ba phần và giao cho cácCông ty than Thống Nhất, Tổng Công ty Đông Bắc và Công ty than Đèo Nai quản lý,phần giao cho Công ty than Thống Nhất nằm trong giới hạn tọa độ:

1.3.3 Các điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội

1.3.3.1 Địa hình.

Khoáng sàng Lộ Trí là phần Nam của dải chứa than Cẩm Phả Địa hình vùngmỏ mang nhiều đặc điểm vùng rừng, núi ven biển, độ cao các đỉnh núi trung bình 200 300 m, đỉnh cao nhất +439,6 m Các dãy núi có phương kéo dài á vĩ tuyến, từ KheSim đến Đông Quảng Lợi Toàn bộ diện tích phía Tây Nam là thung lũng, được tạothành do người Pháp trước kia và mỏ Thống Nhất hiện nay khai thác lộ thiên Địa hìnhtrên mặt bị khai thác, đổ thải hầu khắp, thảm thực vật rừng không còn nhiều, sườn núikhá dốc, dễ bị xói lở trong mùa mưa Vì vậy, các lộ vỉa than chỉ xuất hiện tại cácmoong tầng, còn lại bị đá thải che lấp.

Đặc điểm địa hình trên mặt khu mỏ là các moong, tầng khai thác, nên nước mặtkhông tồn tại lâu, hướng dòng chảy về phía Nam và Đông Nam Lộ Trí Nguồn nướcmặt tồn tại chủ yếu ở suối Hào Bắc, hồ BaRa nằm ở phía Bắc khu mỏ.

1.3.3.2 Sông suối.

Do địa hình của khu Lộ Trí có dạng kéo dài, nên mạng sông suối có dạng songsong và bắt nguồn từ đường phân thuỷ của dãy núi Lộ Trí Dòng chảy theo hướng từBắc xuống Nam Địa hình có dạng sườn dốc, nằm sát bờ biển, nên suối chỉ có nướcvào mùa mưa Phía Đông Bắc có hồ Bara - đây là hồ nhân tạo do Pháp xây dựng đểchứa nước phục vụ công nghiệp và dân sinh.

1.3.3.3 Khí hậu.

Khí hậu khu mỏ mang những nét đặc trưng của vùng nhiệt đới gió mùa Mùamưa thường từ tháng 5 đến tháng 9 (tháng 7 và tháng 8 thường có mưa to và giôngbão) Lượng mưa cao nhất trong tháng khoảng 1.089 mm, lượng mưa lớn nhất trongmùa là 2.850 mm (vào năm 1966) Số ngày mưa lớn nhất trong mùa là 103 ngày,lượng mưa lớn nhất trong năm là 3.076mm.

Mùa khô từ tháng 10 năm trước đến tháng 4 năm sau Số ngày mưa lớn nhấttrong mùa khô là 68 ngày (vào năm 1967) Lượng mưa lớn nhất trong mùa khô892mm (vào năm 1976) Tháng 4 thường là tháng mưa nhiều nhất của mùa khô Nhiệtđộ trung bình hàng năm từ 290  300C, cao nhất là 370C, lạnh nhất là 50 80C.

1.3.3.5 Điều kiện kinh tế xã hội khu mỏ.

Khu Lộ Trí - Cẩm Phả nằm gần các khu Công nghiệp lớn của ngành than như:Nhà máy tuyển than Cửa Ông, nhà máy cơ khí Cẩm Phả, Cơ khí Trung Tâm, Nhà máychế tạo phụ tùng ô tô, máy mỏ.

Dân cư khu Lộ Trí - Cẩm Phả tập trung khá đông dọc đường 18A và thành phốCẩm Phả, phần đông là Công nhân của các mỏ khai thác than Ngoài ra, còn một phầnnhỏ là đồng bào Sán Rìu ở rải rác ven chân, sườn núi, chủ yếu canh tác nông nghiệp,lâm nghiệp là chính.

1.3.4 Đặc điểm địa chất mỏ khu Lộ Trí.

Nằm trong dải chứa than Nam Cẩm Phả, khoáng sàng Lộ Trí có cấu trúc là mộtphần của phức nếp lõm Cẩm Phả Các vỉa than và nham thạch có phương cắm Bắc vàchia cắt với khối Trung tâm bởi đứt gãy A-A Khu vực này có cấu tạo địa chất đặcbiệt, điều kiện trầm tích của các vỉa than thay đổi liên tục trong phạm vi hẹp và đượclàm phức tạp bởi các nếp uốn và đứt gãy bậc cao.

1.3.4.1 Địa tầng.

Địa tầng chứa than khu mỏ Lộ Trí, bao gồm trầm tích hệ Trias thống thượng,bậc Nori-Rêti - Hệ tầng Hòn Gai (T3n-rhg) phủ bất chỉnh hợp trên đá vôi có tuổiCarbon muộn, Pecmi sớm (C3 - P1) (LK72 và LK1051) và trầm tích hệ Đệ tứ phủ lêntrên nó.

Trầm tích Cacbon - Pecmi phân bố ở phía Nam đứt gãy FMT, bị phủ bởi trầmtích Đệ Tứ Thành phần thạch học chủ yếu là đá vôi ẩn tinh, màu xám, xám tro có ít sétsilic dạng khối, vết vỡ dạng nửa vỏ sò Phần trên là dăm kết và cuội kết, thành phầncủa dăm và cuội là đá vôi.

Hệ TRIAT thống thượng - Bậc Nori - Reti - Điệp Hòn Gai (T3 n hg )

1.3.4.2 Đặc điểm các vỉa than của khu Lộ Trí.

Kết quả nghiên cứu địa tầng chứa than và các công trình thăm dò đã xác địnhkhu mỏ Lộ Trí có 5 vỉa than, từ dưới lên các vỉa được ký hiệu là: Vỉa Mỏng (1), Dày(2), TG (3), G (4) và H(5) Trong đó, vỉa Dày (2), vỉa Trung gian (3) và vỉa G (4) lànhững vỉa có giá trị Công nghiệp.

Vỉa Dày(2): Lộ vỉa tồn tại chủ yếu ở phía Nam khu mỏ, có chiều dày biến

thiên lớn từ vài mét đến hàng trăm mét, mật độ chứa than tập trung lớn nhất ở nếp lõmLộ Trí Càng lên phía Bắc địa tầng chứa than có xu hướng dày lên, nhưng mật độ chứathan giảm đi Để thuận lợi cho công tác tính trữ lượng và thiết kế khai thác, vỉa Dày(2) được chia thành 6 chùm vỉa, các chùm vỉa được đánh số từ 1 đến 6 theo thứ tự từtrụ đến vách Các chùm vỉa lại chia ra các phân vỉa và ký hiệu các phân vỉa bằng chữcái a, b, c Trên cùng là phân vỉa 6h dưới cùng là phân vỉa 1a, tổng cộng vỉa Dày (2)

Vỉa TG (3):Vỉa Trung gian (3) phân bố khoảng giữa vỉa Dày (2) và vỉa G (4).

Lộ vỉa phân đoạn ở Tây Nam khu mỏ từ phía Tây T.V đến qua T.VA với tổng chiềudài khoảng 380m, nằm trên, cách vỉa Dày (2) trung bình khoảng 45m Chiều dày toànvỉa thay đổi từ 0,23m (LK.TN52) ÷ 12,41m (CGH17), trung bình 2,88m Chiều dàyriêng than thay đổi từ 0,0 ÷ 10,53 m (CGH17), trung bình 2,6 m Vỉa có cấu tạo phứctạp, thường chứa 0 đến 6 lớp đá kẹp, chiều dày lớp kẹp từ 0,0÷ 1,88m (CGH17) Gócdốc vỉa thay đổi từ 120÷ 550, trung bình 350 Vỉa TG có 27 công trình gặp vỉa Đá vách,trụ là bột kết, ít gặp sét kết

Vỉa G (4):Là vỉa có cấu tạo rất phức tạp, phân bố rộng rãi trên toàn diện tích

khu mỏ Vỉa G(4) khu mỏ Lộ Trí tương ứng là chùm vỉa GI của vỉa G (4) khu NamCẩm Phả Chùm vỉa GI bao gồm 4 tập vỉa: Tập vỉa GI.1, GI.2, GI.3, GI.4, mỗi tập vỉađược phân thành các phân vỉa mang số hiệu a, b, c , tổng cộng vỉa G (4) khu mỏ LộTrí có 3 phân vỉa, từ dưới lên gồm: GI.3a, GI.3b, GI.3c Đặc điểm các vỉa và các phânvỉa, như sau:

Bảng 1.1:Tổng hợp đặc điểm các vỉa than khu mỏ Lộ TríTên

6,07(87) 4,74 1,32 1 29PV5b 0,53 - 18,52 0,53 - 14,82 0 - 3,7 0 - 5 10 - 45

3,91(84) 2,93 0,97 2 30

1.3.4.3 Đặc điểm địa chất công trình.

Trầm tích chứa than bao gồm các loại đá cuội sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết đásét và các vỉa than Các lớp đá hạt thô có chiều dày lớn được phân bố ở phần phía Bắckhoáng sàng

- Cuội, Sạn kết: Các lớp cuội, sạn kết chiếm tỷ lệ tương đối lớn tại khu mỏ,

chiều dày lớp từ vài mét đến vài chục mét, các lớp cuội sạn kết nằm xen kẽ trong cộtđịa tầng hạt thô có chiều dày lớn phía vách của chùm vỉa Dày(2) Thành phần nhamthạch chủ yếu gồm các mảnh vụn thạch anh có độ mài mòn trung bình Cấu tạo dạngkhối, rắn chắc nứt nẻ nhiều kích thước hạt từ 2,5  10mm, xi măng gắn kết là bột kết,silic và Xerixit

- Cát kết: Là loại nham thạch chiếm tỷ lệ lớn nhất trong khu mỏ, chiều dàythay

đổi từ vài mét đến vài chục mét, đôi chỗ dày40  50m Thành phần bao gồm các loạitừ hạt mịn đến hạt thô, thành phần chính là thạch anh (70  80%), xi măng gắn kết làXerixit đôi khi là Hydroxit sắt kiểu lấp đầy.

- Bột kết:Cũng là loại đá chiếm tỷ lệ đáng kể trong khu mỏ, chiều dày các lớp

biến động từ 0,3  50m, thuộc loại đá hạt mịn Nhiều chỗ, bột kết cũng là vách trụtrực tiếp của các vỉa than Đá bột kết có mức độ nứt nẻ kém phát triển nên thuộc loạichứa nước kém

- Sét kết: Là loại đá được phân bố ít hơn so với các loại đá nửa cứng có mặt

trong mỏ và được phân bố chủ yếu ở vách trụ các vỉa than, lớp sét kết có chiều dầy từ5  10cm, có chỗ lớn hơn 20m Sét kết có mầu xám đen, phân lớp mỏng, chứa nhiềuhoá thạch thực vật Nhìn dưới kính hiển vi, các hạt thạch anh mịn chiếm 10%, xi mănggắn kết chủ yếu là khoáng vật sét chiếm 90%, bởi thế khi được tiếp xúc với nướcthông qua các khe nứt đã trở nên mềm dẻo

Bảng 1.2:Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đáTên

Tỷ trọng(G/cm3)

Góc nộima sát

2825 - 841193(147)

278 - 49153(32)

2.95 - 1.342.58(125)

2.84 - 1.452.65(126)

34 0 - 25 0

2629 - 1131033(344)

2.95 - 1.342.58(125)

2.84 - 1.452.65(126)

37 0 -20 0

2301 - 30554(345)

375 - 2984(97)

3.46 - 1.342.57(267)

6.66 - 1.402.68(267)

0 15’-16 0240

0.9- 0.151.12(56)

520 - 148322(12)

63 - 6363(1)

2.67 – 2.472.59(11)

2.77 - 2572.68(11)

0 30’-14 0280

* Cấu tạo và tính chất đá vách, trụ các vỉa than.

Đá vách, trụ các vỉa than thường là các lớp bột kết, sét kết, cát kết, đôi chỗ làcác lớp sạn kết Các lớp đá này không ổn định, chỗ dày, mỏng khác nhau, đôi chỗ tạothành các thấu kính Vách, trụ các vỉa than thường chia làm 3 lớp:

- Lớp vách - trụ giả: là lớp sét than có chiều dày không lớn từ 0,2  0,7 m ít gặpnhững lớp có chiều dày lớn hơn 1,0 m Lớp này thường bị phá huỷ trong quá trình khaithác than.

- Lớp vách - trụ trực tiếp: là loại đá sét kết hoặc bột kết nằm trên (vách), dưới(trụ) lớp sét than Có chiều dày từ 0,5  5m, cá biệt có chỗ dày hơn 5m Vách trực tiếpbị phá huỷ trong quá trình khai thác.

- Lớp vách - trụ cơ bản: Là loại đá bột hoặc cát kết cấu tạo khối rắn chắc bềnvững khó sập đổ

1.3.4.4 Đặc điểm địa chất thuỷ văn (ĐCTV)

a) Đặc điểm nước mặt.

Khu mỏ nằm trên một phần sườn phía Nam của dãy núi kéo dài theo hướng vĩtuyến từ Đèo Nai đến Khe Sim Độ dốc của mặt địa hình lớn, nên nước mưa được tháođi nhanh chóng.

Trong khu vực các suối đều là suối cạn, chỉ có nước trong những ngày mưa tođồng thời trong khu mỏ, nước mặt chỉ tồn tại dưới dạng các hồ nước và các moongkhai thác Nguồn nước ở khu Đông Lộ Trí chủ yếu do 2 nguồn cung cấp chính đó là:nước mưa và nước hồ, các suối nhỏ và hệ thống dòng tạm thời chỉ có vào mùa mưa.

b) Đặc điểm khí tượng thủy văn.

Khu vực nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10,nước dưới đất chịu ảnh hưởng lớn do lượng mưa Lượng nước mưa hàng năm chi phốikhá lớn đến sự phân bố nước mặt và động thái nước dưới đất Nước mưa một phần nhỏtheo các dòng chảy đổ ra biển còn lại do địa hình bị phân cắt mạnh do kiến tạo và docác tầng khai thác nên nước mưa thẩm thấu qua đất đá xuống dưới Vào mùa khôlượng nước mặt giảm nên lượng nước dưới đất cũng giảm theo

c) Hồ chứa nước.

Hồ Bara: là hồ nhân tạo nằm phía Đông Bắc cách khu khai thác IV-A của mỏThống Nhất khoảng 500m Khối lượng nước chứa trong hồ cao nhất khoảng508.399m3, thấp nhất 146.584m3 Từ tháng 1/1997 đến nay mực nước trong hồ giảmxuống còn ở mức +328m (tháng 3/1997), +330,25 (tháng 8/1997) Nguồn cung cấp

vực hồ Bara là một cánh của nếp lõm có góc dốc cắm về hướng Bắc và Đông Bắc liêntục đến đứt gãy A-A nên áp lực cột nước trong hồ đổ dồn về phía Bắc, nước trong hồ ítảnh hưởng tới các khu vực khai thác.

d) Nguồn nước biển.

Do khu Lộ Trí có địa thế gần biển nên vào thời điểm triều cường nước biển chỉcách khu vực lò +13 khoảng 1.500  1.800m Từ trước đến nay, chưa có công trìnhnghiên cứu bơm nước thí nghiệm, nên khi hạ thấp mực khai thác, khả năng nước biểnthẩm thấu vào các công trình khai đào hay không vẫn chưa thể có kết luận chính xác.Theo nhận định của các nhà địa chất thuỷ văn đã nghiên cứu khu vực này trong cácbáo cáo địa chất trước đây thì nước biển có thể ngấm vào các hệ thống lò khai thác (dochênh lệch lớn về mực nước sẽ tạo ra sự chênh lệch về Gradien thuỷ lực) Với vấn đềtrên, trong quá trình khai thác xuống sâu cần có các công trình nghiên cứu thêm để cókết luận chính xác.

Qua quá trình khai thác, nhất là đối với các moong khai thác lộ thiên đã làmthay đổi địa hình địa mạo nguyên thuỷ của bề mặt tạo thành các hố trũng lớn và hồnước trên mặt Các lớp đất đá dưới lòng moong bị nứt nẻ mạnh do nổ mìn tạo điềukiện cho sự thẩm thấu của nước xuống sâu Đối với các moong khai thác của mỏ ĐèoNai, nguồn nước không được lưu động, đất đá thải sẽ là tầng chứa nước, sau đó thẩmthấu xuống tầng dưới liên tục không chỉ vào mùa mưa Với các công trường khai tháchầm lò, do ảnh hưởng của trọng lực và các tác nhân gây sụt lún và quá trình bắn mìnđiều khiển vách sập xuống ở các lò chợ tạo điều kiện thuận lợi cho nước thấm qua cáclớp cách nước đã bị huỷ hoại vào các công trình khai thác.

1.3.4.5 Đặc điểm nước dưới đất.

Trong báo cáo tổng kết Đèo Nai - Lộ Trí năm 2012 và các báo cáo trước đãphân chia cũng như tính toán thông số của các phức hệ, hệ tầng chứa nước Trongphần này chỉ xem xét những phức hệ có trong khu I, khu II, cụ thể như sau:

a)Phức hệ chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Đệ Tứ (Q).

Trầm tích Đệ tứ chủ yếu phân bố hầu khắp khu mỏ, chiều dày trầm tích biến đổilớn Trên các sườn núi chiều dày từ 1,5 2,5m, ở các thung lũng, ven suối chiều dày từ1,05m Do chiều dày và mức độ chứa nước ở phần núi cao và đồng bằng khác nhaunên nước ở hai phần này cũng khác nhau Phần núi cao do địa hình cao và dốc, đất đáchủ yếu là cuội, sỏi, sét và trên cùng là cát nhưng hàm lượng không cao nên nước íthoặc không tồn tại và nếu có cũng chỉ vào mùa mưa Phần phía Nam và ven suối đấtđá chứa nước là cát hạt nhỏ, hạt trung, sạn, sỏi và lớp cuội nằm dưới cùng trực tiếp lênđá gốc, mức độ xuất hiện điểm lộ không nhiều.

Nhìn chung, phức hệ chứa nước trong trầm tích Đệ Tứ của khu mỏ thuộc loạinghèo nước, các lớp chứa nước chỉ phân bố tập trung ở phần phía Nam khu mỏ Nướcmưa, nước mặt là nguồn cung cấp trực tiếp cho phức hệ chứa nước trầm tích Đệ Tứ.Đối với việc khai thác lộ thiên, phức hệ chứa nước này sẽ ảnh hưởng đến việc tháo khô

moong, ngoài ra với khai thác hầm lò nước mặt có khả năng thẩm thấu nên cũng ảnhhưởng rất lớn đến lưu lượng nước chảy vào mỏ.

b) Tầng chứa nước khe nứt trong trầm tích trên than (T3n-rhg)3

Địa tầng gồm các đá chứa nước và cách nước nằm xen kẽ nhau không theo quyluật Nguồn cung cấp nước cho địa tầng này chủ yếu là nước mưa, được thấm qua cáckhe nứt và thấm xuống sâu Do điều kiện trầm tích có sự thay đổi (càng về phía Đôngcác lớp trầm tích càng dày so với phần phía Tây) không ổn định, các lớp cách nước vàchứa nước dạng thấu kính không duy trì liên tục nên nước trong địa tầng này đượcthông với nhau tạo thành nước có đối lưu tự do (nước không áp), động thái nước biếnđổi theo mùa Độ chứa nước của địa tầng này không lớn.

Kết quả quan trắc bơm nước thí nghiệm LK410 và hai đợt bơm và đổ nước thínghiệm tại các LK411, LK1059 cho thấy địa tầng này có độ tàng trữ của nước kém.

Công ty than Thống Nhất đã tính được hệ số thấm K = 0,3  0,5m/ngày đêm.Như vậy, nước thấm qua vùng đã khai thác là rất lớn

c) Tầng chứa nước khe nứt trong trầm tích chứa than (T3n-rhg)2.

Trong phạm vi khu mỏ thấy rằng tầng này không lộ ra trên mặt Đất đá chứanước chiếm tỉ lệ 43% Các tài liệu về địa chất thủy văn trước đây đều khẳng định khảnăng chứa nước của tầng này là phong phú Nước dưới đất ở tầng này là nước có áp

Do trong khu vực xem xét hầu như không có công trình bơm nước thí nghiệmnào nên luận văn sử dụng hệ số thấm theo kết quả khảo sát đánh giá mức độ tàng trữnước và khả năng gây bục nước phục vụ khai thác hầm lò dưới mức -35 khu Lộ Trí(do Công ty Địa chất mỏ - Vinacomin lập, TKV phê duyệt năm 2014) là hệ số K =0,278 m/ngày.

Bảng 1.3: Bảng tổng hợp thành phần hóa học của nước ngầm

Chỉ tiêu phân tích Đơn vịtính

Lượng hấpthụ xàphòng

Kết quả thống kê theo dõi lưu lượng nước của các tầng khai thác của khu Lộ Trítrong những năm gần đây, từ năm 2013 đến 2015 (xem bảng 1.4).

Qua bảng 1.4 cho thấy: tính riêng trong năm 2015, lưu lượng nước thoát ra tính ởmức -140 về mùa khô khoảng 755 m3/h, còn về mùa mưa khoảng 878m3/h, lưu lượnglớn nhất khoảng 927 m3/h Như vậy, lượng nước thoát ra tập trung ở mức -140 là rấtlớn Tuy nhiên, với trạm bơm hiện tại hoàn toàn đáp ứng với công tác bơm thoát nướctháo khô cho khu vực.

* Đánh giá kết quả nghiên cứu ĐCTV - ĐCCT.

Qua kết quả nghiên cứu địa chất thủy văn, luận văn đã tổng hợp được nhữngthông số cụ thể, như sau:

- Hệ số thấm trung bình: K = 0,278 m/ngày đêm.

- Nước ngầm tầng chứa than có độ pH từ 2,5  6,6, trung bình 4,3 Nước có độpH thấp, dễ gây ăn mòn bê tong, các vì chống sắt và các thiết bị.Khả năng ngấm nướcgây trương nở, hoá mềm khá mạnh đối với các đất đá có thành phần đất đá có chứa sét.

Hiện tại Công ty than Thống Nhất đang đào lò XDCB mức -35 đến -140, lưulượng nước chảy ra lớn nhất lên tới Q = 927m3/h gây khó khăn cho quá trình đào lò vàkhai thác.

1.3.5 Phân loại mỏ theo cấp khí.

Trong diện tích khu mỏ đến mức sâu -38,6 m đã xác nhận có đới khí phong hoá.Bề mặt đới khí Mêtan xuất hiện ở mức -38,6m

Căn cứ kết quả xác định độ chứa khí Mêtan (CH4) của các vỉa than, sự biến đổiđộ chứa khí Mêtan theo độ sâu, kết quả xếp loại mỏ theo khí Mêtan hàng năm của BộCông Thương, dự kiến xếp loại nhóm mỏ theo cấp khí khu mỏ Lộ Trí theo mức sâukhai thác như sau:

Phần khai thác lò bằng từ lộ vỉa đến +11m xếp vào nhóm mỏ loại I theo cấpkhí

Phần khai thác lò giếng từ +11 -300m dự kiến xếp nhóm mỏ loại II theo cấpkhí.

Khu mỏ Lộ Trí có cấu trúc địa chất phức tạp, các vỉa than bị uốn lượn tạo ra cáchệ thống nếp uốn và chủ yếu khai thác hầm lò, nên trong quá trình khai thác phải hếtsức lưu ý độ giàu khí ở các đỉnh nếp lồi Quá trình khai thác phải thường xuyên đo khí,thông gió, đề phòng sự cố cháy, nổ khí và nhiễm độc do tích tụ khí cục bộ gây ra

Phần các phân vỉa của Lộ Trí dự kiến xếp nhóm mỏ loại II theo khí mỏ.

Từ nội dung đã đề cập tại Chương 1, tác giả làm cơ sở để tiến hành nghiên cứu,xác định các phương pháp lấy mẫu khí, phương pháp phân tích xác định độ chưa khí,độ thoát khí của các vỉa than vào các khu khai thác của mỏ trong Chương 2 của Luậnvăn.

CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỘ CHỨA KHÍ, ĐỘ XUẤT KHÍ CÁC VỈA THANKHU LỘ TRÍ,CÔNG TY THAN THỐNG NHẤT - TKV

2.1 Khái quá chung về khí mê tan

2.1.1 Nguồn gốc và các dạng tồn tại của khí Mêtan trong vỉa than

Quá trình hình thành than là sự phân hủy và biến chất các loại thực vật tạo ramột số lượng khí lớn Mỗi tấn than Antraxit và than Bitum tạo ra xấp xỉ 340 m3 và 765m3 khí Mêtan Khối lượng khí được tạo ra từ quá trình than hóa tăng lên theo tuổi than,phần lớn lượng khí này được thoát ra ngoài không khí trong quá trình biến chất của vậtchất phân hủy Lượng khí giữ lại trong than thay đổi từ nhỏ đến rất lớn 25 m3/tấn,thông thường lượng khí này tăng theo tuổi than và độ sâu vỉa than Khi tạo thành than,khí CO2 chiếm thể tích lớn so với khí CH4 Tuy nhiên, do ảnh của nước ngầm, khíCO2 đã hòa tan với nước trong quá trình chôn vùi dưới lòng đất nên khí Mêtan là thànhphần chính của khí trong than, chiếm từ 80 ÷ 95% thể tích Ngoài ra, còn có các loạikhí như Êtan, Prôpan, Butan, Carbon điôxit, Hyđrô, Ôxy, Nitơ, ….v.v.

Quá trình phân huỷ, thành tạo than được thể hiện trong hình 2.1

Hình 2.1: Quá trình phân huỷ, thành tạo than

Từ hình vẽ 2.2 cho thấy quá trình phân hủy để thành tạo 1 tấn than, cần 2,9 tấnxen luylo, trong quá trình phân hủy thành tạo than đã sinh ra 540 m3 khí CO2 và 340m3 khí CH4.

Khí mê tan được hình thành trong quá trình thành tạo than, theo phương trìnhphản ứng sau:

6C6H10O6 C22H20O3 + 8CO2 + 10H2O + 5CH4 + CO

Khi chưa có sự thay đổi về áp suất trong vỉa than, khí Mêtan chủ yếu tồn tại ởdạng hấp thụ trên bề mặt hạt than và khá ổn định Tuy nhiên, trong quá trình khai thácthan, áp suất khí trong vỉa bị biến động do dịch động, biến dạng của đất đá, khí Mêtansẽ tách ra khỏi bề mặt của hạt than và thoát ra không gian đường lò qua hệ thống khenứt tự nhiên và các nứt nẻ do hoạt động khai thác mỏ gây ra Dòng khí này đượckhuếch tán qua các khe nứt giữa các hạt than nhỏ, sau đó di chuyển về phía các khenứt chính gồm khe nứt chính và khe nứt phụ (hình 2.2) Khả năng thoát khí hay tốc độthoát khí Mêtan trong vỉa than phụ thuộc vào cấu trúc khe nứt, độ nứt nẻ và độ thẩmthấu khí của than.

Hình 2.2: Cấu trúc các khe nứt và lỗ rỗng trong khối than

2.1.2 Các dạng tàng trữ của khí Mêtan trong vỉa than:

Dạng tự do: Khi áp suất khí trong vỉa than cao thì khí Mêtan sẽ lấp đầy vào cáckhe nứt có trong vỉa than, áp suất khí có thể đạt đến hàng chục at.

Dạng không tự do (dạng liên kết) bao gồm:

Trạng thái dính vào bề mặt vật rắn, phân tử CH4 bám trên bề mặt của than, đấtđá dưới tác dụng của lực liên kết phân tử, đây là dạng tàng trữ chủ yếu.

Trạng thái bị hấp thụ vào vật rắn.

Trạng thái liên kết hoá học giữa các phân tử khí và các phân tử vật rắn.

2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tàng trữ CH4 trong vỉa than

Độ biến chất của than: Khi độ biến chất của than càng lớn thì lượng Mêtan tạo

thành trong than càng lớn và khả năng chứa khí Mêtan của vỉa than cũng tăng.

Chiều sâu khai thác: Khi khai thác càng xuống sâu thì sự tàng trữ khí Mêtan

càng tăng

Cấu trúc địa chất của khu vực: Phụ thuộc vào các kẽ nứt, đứt gãy.

2.1.4 Đặc điểm của khí mê tan

- Không màu, không mùi, không vị, không nhận biết được bằng giác quan.- Có tỷ trọng nhẹ hơn không khí, thường tồn tại và tích tụ trên nóc lò.- Là khí dễ gây cháy và nổ, xảy ra nổ khí khi hàm lượng đạt từ 5 ÷ 15%.

2.1.5 Tính chất của khí mê tan

- Công thức hóa học: CH4- Tỷ trọng: 0,5545.

- Giá trị hỗn hợp nổ trong không khí: 5 ÷ 15%.- Nhiệt độ bắt cháy: 539oC.

2.2 Độ chứa khí của vỉa than và cách xác định

Mức độ nguy hiểm về khí Mêtan có ảnh hưởng rất lớn đối với công tác khaithác than hầm lò và trong nhiều trường hợp có ảnh hưởng mang tính quyết định đếnviệc lựa chọn mô hình khai thác mỏ, mô hình hệ thống thông gió, chọn quạt, phươngpháp mở vỉa, chuẩn bị ruộng mỏ Do đó, việc đánh giá mức độ nguy hiểm về khí

Mêtan đối với mỗi vùng khoáng sàng hay từng mỏ than hầm lò có ý nghĩa rất to lớn,nó giúp cho những người làm công tác mỏ đưa ra các biện pháp, giải pháp ngăn ngừahiểm hoạ cháy nổ cũng như áp dụng các trang thiết bị, phương pháp khai thác phù hợpvới mức độ nguy hiểm về khí Mêtan đã được đánh giá.

2.2.1 Các phương pháp xác định độ chứa khí mê tan trong vỉa than.2.2.1.1 Các phương pháp nghiên cứu tại Nga:

Phương pháp thứ nhất xác định độ chứa khí tự nhiên bằng lấy mẫu bình chânkhông bịt kín B-09 và BK-74 ( còn gọi là phương pháp nhiệt chân không ).

Mẫu than từ vỉa than mới lộ ( sau khi bắn mìn ) hoặc phoi than khoan vào vỉamới lộ được lấy theo một lượng quy định cho vào bình kín bằng thép trong đó có bi vàvan bịt kín, bình kín có chứa mẫu được đưa vào máy lắc rung để nghiền nhỏ, bìnhchứa mẫu đã nghiền được đưa vào ngâm trong nước nóng ở nhiệt độ 800 C và nối vàohệ thống tách khí ( hình 2.3 ).

Khí tách ra được phân tích sặc ký khí Độ chứa khí tự nhiên được tính toán dựatrên lượng khí mê tan tách và khối lượng tổng thể của mẫu than.

Phương pháp thứ hai xác định độ chứa khí bằng ống khoan lấy mẫu khí kiểuСВП - 73, СВП -81 và KA -61.Phương pháp này áp dụng để xác định hàm lượng khítrong quá trình thăm dò địa chất.

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống tách khí bằng phương pháp nhiệt chân không

94

3- Bếp điện 8- Bình chứa khí trung gian.

2.2.1.2 Các phương pháp nghiên cứu tại Balan:

a) Phương pháp trực tiếp

Xác định độ chứa khí tự nhiên của vỉa bằng lấy mẫu than vào bình kín Phươngpháp này tương tự như phương pháp nhiệt chân không của Nga, tuy nhiên có điểmkhác là quá trình tách khí bằng nghiền chân không không qua quá trình chưng lênnhiệt độ 800C như ở Nga.

Trong phương pháp này ở Ba Lan chia làm hai phương pháp khác nhau:

+ Phương pháp thứ nhất: Là phương pháp lấy mẫu than từ vỉa ở dạng cục thannguyên chưa nghiền khối lượng khoảng 200g vào bình kín Dùng chuột khí nối vớibình chứa khí và hút khí có trong bình đưa phân tích Cũng có thể dùng bơm hút để hútlấy mẫu khí trong bình Sau đó mở bình lấy lượng than chuyển sang máy nghiền chânkhông Petersa Quá trình nghiền kéo dài 15 giờ, mẫu khí tách ra được dồn vào chuộtkhí và đưa phân tích hóa học xác định hàm lượng.

Do không lấy mẫu sâu trong vỉa nên trong phương pháp này áp dụng hệ số đểtính độ chứa khí tự nhiên trong vỉa than.

Công thức:

W0 = 1,33 Wz khi Wz < 3 m3 CH4/T (2-1) W0 = Wz + 0,3Wz.1,4 khi Wz  3 m3 CH4/T (2-2)

+ Phương pháp thứ hai ( lấy mẫu trong lỗ khoan trực tiếp ) : Trong phươngpháp này thay cho việc lấy mẫu trên bề mặt vỉa bằng cách lấy mẫu phoi khoan từ lỗkhoan vào vỉa và mẫu được lấy vào bình kín có bi Bình kín có thể lắp kèm máy đo ápkhí ga để tăng độ chính xác và xác định ngay tại chỗ mức độ nguy hiểm về khí Bìnhđược đưa vào máy lắc rung để nghiền mẫu nhờ tác dụng của các viên bi Sau đó đưavào hệ thống tách khí và xác định thể tích và thành phần khí tách ra bằng máy sắc kýkhí.

b) Phương pháp gián tiếp:

Có 2 phương pháp gián tiếp để xác định độ chứa khí của vỉa

+ Phương pháp đo chênh áp nhả khí : Bằng thiết bị đo áp khí ga DMC-3 Đểxác định cần khoan vào vỉa ở độ sâu 2,5  3 m Khi lỗ khoan gần ngập vỉa, hứng lấyphoi khoan đưa vào sàng lấy cỡ hạt 0,5  1mm, lấy vừa đầy cốc chứa đưa vào buồngkín của máy DMC-3 vặn chặt nút và bấm đồng hồ.

Sau 1 phút và 2 phút đọc chỉ số chênh lệch áp suất trên cột nước P1-1( sau 1phút ) và P2-2 ( sau 2 phút ) Tỷ số : P2-2 /P1-1 cần nằm trong khoảng 1,6  1,8, nếu

nằm ngoài khoảng nêu trên phải khoan và lấy mẫu đo lại Đối với than của mỗi mộtvùng có một đường đồ thị riêng xác định độ chứa khí tự nhiên trên cơ sở chỉ số P2-2 Để có thể áp dụng phương pháp này cần có các thử nghiệm từ trước để thiết lập ra cácđồ thị mối tương quan giữa độ chứa khí tự nhiên và chỉ số P2-2.

+ Phương pháp chỉ số lỗ khoan: Phương pháp này dựa trên sự phụ thuộc theoquy luật của độ chứa khí tự nhiên trong vỉa vào hàm lượng khí trong lỗ khoan thửnghiệm Để lấy mẫu khí cần khoan vào vỉa mới lộ ( sau khi bắn mìn, thông gió ) độsâu 2,5  3 m, đường kính lỗ khoan 42mm, khoan xong nhanh chóng đưa ống dẫ khínối với chuột khí vào đáy lỗ khoan, bịt kín miệng lỗ khoan bằng bua sét dẻo, chờ sau15 phút lấy 1 mẫu Mỗi lỗ khoan lấy 03 mẫu khí Mẫu khí được đem về phân tích hàmlượng khí mê tan, trong các kết quả phân tích chọn mẫu có hàm lượng mê tan cao nhất.Từ đó trên đồ thị xác định độ chứa khí tự nhiên.

Ngoài ra còn có một số phương pháp xác định độ chứa khí của các nước khácnhư Nhật, Rumani nhưng trong phạm vi nghiên cứu của luận văn không trình bày chitiết.

2.2.1.3 Lựa chọn phương pháp áp dụng trong luận án.

Trong các phương pháp xác định độ chứa khí đã nêu ở trên, phương pháp xácđịnh độ chứa khí theo Balan là phương pháp đã được áp dụng tại Việt Nam trong thờigian gần đây và hiện nay tại Trung Tâm An toàn Mỏ - Viện KHCN Mỏ.

Luận văn đã sử dụng các kết quả xác định độ chứa khí mê tan của các vỉa thanbằng phương pháp trực tiếp của Balan.

2.2.1.4 Hệ thống thiết bị sử dụng trong luận văn:

a) Thiết bị phân tích khí: Thiết bị mới được trang bị là máy sắc ký khí Model

VARIAN GC-3800 của Mỹ ( hình 2.4 ).

b) Thiết bị lấy mẫu khí: Gồm có các túi lấy mẫu khí và máy lấy mẫu khí ra vào

phù hợp với bộ van bơm mẫu của máy sắc ký khí Loại túi này làm bằng chất liệuPolyeste đặc biệt không cho phép thẩm thấu khí và lưu giữ mẫu khí với thời gian dài( hình 2.5 ).

c) Thiết bị tách khí từ than: Hệ thống tách khí than từ mẫu than MOD-1 ( hình

2.6 ).

d) Thiết bị lấy mẫu than:Là các bình thép kín có bị để có thể tự nghiền than

trong bình kín bằng thiết bị lắc rung tránh mất khí nếu đem ra ngoài nghiền Bình cóống nối để hút tách khí ( hình 2.7 ).

e) Thiết bị lắc rung: Máy lắc rung để rung nghiền than trong bình kín có bi

( hình 2.8 ).

H×nh 2.3: M¸y vµ tói lÊy mÉu khÝ

Hình 2.4: Thiết bị phân tích sắc ký khí Varian GC-3800

Hình 2.5: Túi lấy mẫu khí và máy lấy mẫu khí

Hình 2.6: Máy tách khí MOD-1

Hình 2.8: Máy lắc rung ( để than trong bình kín có bi được tự nghiền )

2.2.2 Xác định độ chứa khí các vỉa than của Công ty than Thống Nhất TKV

-Để xác định độ chứa khí trong vỉa than, Công ty than Thống Nhất đã phối hợpvới Trung tâm An toàn Mỏ áp dụng phương pháp trực tiếp của Ba lan - lấy mẫu tronglỗ khoan và tương tự như phương pháp quy định tại mục B: Hướng dẫn xác định độchứa khí mê tan tự nhiên của vỉa than trong Phụ lục III của Quy chuẩn kỹ thuật Quốcgia về an toàn trong khai thác than hầm lò - QCVN 01:2011/BCT.

Phương pháp được mô tả như sau: Mẫu than được lấy từ các lỗ khoan tới độ sâu4,5 m vào các bình kín có bi bằng thép Các bình này được đưa vào máy lắc rung đểnghiền mẫu nhờ tác dụng va đập của các viên bi Sau đó đưa vào hệ thống tách khí đểtách khí ra và xác định thể tích khí Thành phần khí tách ra được phân tích bằng máysắc ký khí có độ chính xác cao Phần mẫu than còn lại được đưa đi phân tích xác địnhhàm lượng tro, ẩm, Kết quả phân tích mẫu khí và mẫu than được dùng để tính toánxác định độ chứa khí mê tan của các vỉa than Đây là phương pháp cho kết quả có độchính xác cao, đơn giản trong cách lấy mẫu, hiện nay đang triển khai việc lấy mẫurộng rãi trong các đơn vị của ngành Than.

2.2.2.1 Quy trình lấy mẫu than, mẫu khí trong lỗ khoan

Quy trình lấy mẫu than, mẫu khí xác định độ chứa khí mê tan được thực hiệntheo quy định tại phụ lục III, mục B trong QCVN 01:2011/BCT và được bổ sung chitiết tại Quyết định số 2587/QĐ - VINACOMIN, cụ thể như sau:

a) Lựa chọn vị trí lấy mẫu:

- Lấy mẫu tại các gương lò đang hoạt động trong vòng 24 giờ sau khi nổ mìntrong quá trình tiến gương.

- Số lượng lấy mẫu càng nhiều thì độ chính xác càng cao Tuy nhiên, trongđiều kiện hiện tại việc lấy mẫu được tiến hành sau mỗi lần tiến gương khoảng từ30÷40 m.

- Đối với các khu vực khai thác khấu đuổi chủ yếu mẫu được lấy tại các gươnglò dọc vỉa vận tải Đối với gương lò dọc vỉa thông gió, nếu đào vào khu vực đã khaithác thì có thể không cần lấy mẫu.

- Đối với các khu vực khai thác khấu giật lấy mẫu tại các gương lò chợ hoặccác gương lò song song.

- Bình đựng mẫu than, ống dẫn, vòng đệm, bi thép (03 viên/bình).- Các dụng cụ tháo lắp choòng khoan.

- Đồng hồ bấm giây.- Biên bản lấy mẫu.

- Đất sét ướt để bịt lỗ khoan khi lấy mẫu khí trong lỗ khoan.

c) Công tác khoan:

Trong các đường lò mở vỉa, lò chuẩn bị đào trong than, lò dọc vỉa phân tầng,các giếng nghiêng, lò thượng Tại những vị trí lấy mẫu khoan 02 lỗ khoan, các lỗkhoan phải cắt các phân lớp than của vỉa với số lượng nhiều nhất; khoảng cách giữahai lỗ khoan cách nhau tối thiểu là 1 m.

Hình 2.9: Sơ đồ vị trí lỗ khoan lấy mẫu than trong gương lò chuẩn bị

Đối với gương lò chợ khai thác khấu giật khoan 01 lỗ tại vị trí khoảng cách

Nếu gương lò ẩm ướt, có thể khoan ở bên hông đường lò (về phía trụ vỉa, khoan01 lỗ) để lấy mẫu than khô với điều kiện mặt lộ than không quá 24 giờ Độ sâu lỗkhoan lấy mẫu tại mức (3 ÷ 4,5) m

Hình 2.10: Sơ đồ vị trí lỗ khoan lấy mẫu than trong lò chợ

d) Quy trình lấy mẫu than:

Mỗi lỗ khoan lấy 02 mẫu than bao gồm:

Mẫu thứ nhất: Khi khoan tới độ sâu 2,5 m thì dừng khoan, làm sạch phoi thantrong lỗ khoan, đặt dụng cụ lấy mẫu ở miệng lỗ khoan và tiếp tục khoan đồng thời bấmđồng hồ đo thời gian; khi phoi khoan đạt khoảng 500 gam thì dừng khoan; sàng lấyphoi than (loại cỡ hạt từ 1÷2mm) cho vào bình đậy nắp và vặn chặt; sau thời gian 2phút kể từ khi cho mẫu vào bình thì đóng kín đầu ống dẫn của bình bằng nút; ghi lại kýhiệu bình đựng mẫu than.

Mẫu thứ 2: Khoan tiếp tới độ sâu 4,0 m thì dừng khoan; trình tự khoan, lẫy mẫuthực hiện như ở mẫu thứ nhất.

e) Quy trình lấy mẫu khí trong lỗ khoan:

Sau khi lấy xong mẫu than thứ 2 ở lỗ khoan thứ nhất, tiến hành đo khí mê tantại vị trí lấy mẫu than bằng máy đo khí cầm tay, ghi kết quả đo bằng biên bản.

Sau đó tiến hành làm sạch phoi than trong lỗ khoan thứ nhất; đưa ống lấy mẫukhí chuyên dùng vào lỗ khoan; dùng đất sét bịt kín miệng lỗ khoan; kẹp chặt đầu ốngcao su với thân ống thép Sau 60 phút kể từ khi bịt kín miệng lỗ khoan; tiến hành tháokẹp, rửa và ép hết khí từ trong túi đựng mẫu và ống lấy mẫu; tiến hành lấy mẫu khítrong lỗ khoan thứ nhất (mỗi vị trí khoan chỉ lấy 01 mẫu khí); ghi ký hiệu vào túi đựngmẫu; sau đó dùng máy đo khí cầm tay loại có thang đo đến 100% để đo khí mê tantrong lỗ khoan qua đường ống lấy mẫu khí; ghi kết quả đo vào biên bản.

Việc lấy mẫu khí trong lỗ khoan nhằm mục đích kiểm chứng với mẫu than vàthu thập số liệu cho công tác xác định nhanh độ chứa khí mê tan.

Mẫu than và thu thập số liệu cho công tác xác định nhanh độ chứa khí mê tan.

2.2.2.2 Tính toán dự báo độ chứa khí Mê tan

a) Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chứa khí của các vỉa than:

Độ chứa khí của các vỉa than thuộc Công ty than Thống Nhất cũng như bể thanQuảng Ninh nói chung chịu ảnh hưởng đồng thời của nhiều yếu tố khác nhau

Độ chứa khí mê tan của vỉa than chủ yếu phụ thuộc chủng loại than, điều kiệnđịa chất thuỷ văn của mỏ Trong quá trình khai thác, độ chứa khí mê tan chịu ảnhhưởng rất lớn của quá trình khai thác các vỉa liền kề; các phay phá; đứt gẫy Vì vậy,việc dự báo độ chứa khí mê tan của các vỉa than tại Công ty than Thống Nhất trongphạm vi luận văn này chỉ xác định đối với các kết quả độ chứa khí mê tan lớn nhất củatừng khu vực vỉa than.

Nhiều dấu hiệu cho thấy yếu tố quyết định mức độ chứa khí mê tan của khoángsàng chứa than ngày nay là những biến động kiến tạo gần đây nhất Những biến độngđó đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển dịch khí mê tan từ các lớp sâu lên phíatrên và tái hấp thụ khí mê tan trong các vỉa than trước đó đã bị thoát khí Các vỉa cóđiều kiện thuận lợi nhất để tích tụ khí mê tan thường là các vỉa nằm dưới lớp đất phủkhông thẩm thấu khí Hiện tượng này đã tạo nên hai loại hình khoáng sàng: Kín và hở.Mức độ chứa khí mê tan của từng lớp trong các loại khoáng sàng này phụ thuộc vào sựcó mặt hay không của các lớp ngăn cách không thẩm thấu khí.

Đặc trưng của khoáng sàng loại kín là có các lớp ngăn cách không thẩm thấukhí cả trong các lớp đất phủ và cả trong các lớp nham thạch các bon nằm xen kẽ giữacác vỉa than Nhờ đó mà sự chuyển dịch khí mê tan từ các lớp sâu hơn bị chậm lại.Cùng với gia tăng chiều sâu, độ chứa khí mê tan trong khoáng sàng loại này tăng lênvà độ chứa khí không đồng đều trong từng vỉa

Đặc trưng của khoáng sàng loại hở là các lớp ngăn cách cho phép thẩm thấu khímê tan ở chừng mực nhất định Vì vậy, khí mê tan có điều kiện chuyển dịch từ lớp sâu tớicác lớp nông hơn, nếu đất phủ cũng cho phép thẩm thấu thì mê tan sẽ thoát vào khí quyển.Khoáng sàng loại hở trong điều kiện đất phủ không thẩm thấu, được đặc trưngbằng độ chứa khí mê tan cao (kể cả mê tan hấp thụ và mê tan tự do) trong các lớp nằmtrực tiếp dưới lớp đất phủ; độ chứa khí mê tan giảm dần theo chiều sâu đến một độ sâunhất định, sau đó độ chứa khí mê tan sẽ lại tăng dần lên.

Vì vậy, trong phạm vi luận văn dựa trên số liệu giá trị độ chứa khí mê tan tựnhiên tại các mức khai thác khác nhau, phục vụ cho công tác dự báo độ chứa khí mêtan tự nhiên mức sâu hơn.

Số liệu khảo sát độ chứa khí mê tan trong các năm 2012 ÷ 2018 kết hợp với cácsố liệu khảo sát trong dự án “Trung tâm quản lý khí mỏ than Việt Nam” và "Quyhoạch tổng thể phân loại mỏ theo cấp khí nổ để phát triển ngành than vùng QuảngNinh đến năm 2010” cho phép chúng ta thiết lập được các hàm xu hướng biến thiên độ

khảo sát các mức khác nhau, sử dụng kết quả độ chứa khí cao nhất xác định trong năm2018 kết hợp với độ chứa khí cao nhất xác định trong các năm trước để lập báo cáo.

b) Tính toán kết quả:

Kết quả hàm lượng khí mê tan xác định trên máy sắc ký khí bao gồm khí thoátra từ mẫu than và khí mê tan có sẵn trong bầu không khí mỏ tại thời điểm và vị trí lấymẫu Cần phải tính toán, xác định lượng khí thoát ra từ mẫu than, cách tính như sau:

Hàm lượng khí CH4 trong mẫu khí từ than đưa vào phân tích xác định đượchàm lượng tương đối của CH4 là C1 (%), với thể tích của bình chứa mẫu than là V tínhđược thể tích CH4 tương ứng là V1 (cm3).

Không khí mỏ tại thời điểm và vị trí lấy mẫu đưa vào phân tích xác định đượchàm lượng tương đối của CH4là C2 (%).

Với thể tích của bình là V tính được thể tích V2 (cm3) của CH4 trong không khímỏ có sẵn trong bình là:

G = G1- ( A G1 + W G1 + V.G1), (gam) ( 2-5 )Vậy độ chứa khí tự nhiên của vỉa thể hiện qua mẫu tính được là:

M1 = V/G , (m3/TKC) ( 2-6 )Độ chứa khí tự nhiên thực tế của vỉa thể hiện qua mẫu là:

M = 1,33 x M1 ( 2-7 )( 1,33 - Hệ số thực nghiệm theo kinh nghiệm của Ba Lan )

Các kết quả phân tích được đưa vào bảng tính Exel để tính toán tự động kết quảxác định độ chứa khí.

Theo kết quả độ chứa khí mê tan các vỉa than của Công ty thực hiện năm 2018cho thấy độ chứa khí cao nhất là 1,40240 m3/TKC ở lòDV-140 LCI-6D-1 khu Lộ Trí.Kết quả độ chứa khí mê tan và biểu đồ thể hiện sự biến thiên độ chứa khí mê tan củavỉa 6D được thể hiện trong Bảng 2.4 và Hình 2.11.

Bảng 2.1 Kết quả tính toán và dự báo độ chứa khí mê tan -Vỉa 6D

Giá trị dựbáo ĐCK

Ghi chú

Hình 2.10: Biểu đồ dự báo độ chứa khí mê tan của vỉa 6D

Tổng hợp kết quả xác định độ chứa khí mê tan trong vỉa than thuộc Công tythan Thống Nhất - TKV từ năm 2013 đến năm 2017 thể hiện trong Bảng 2.2

Bảng 2.2: Tổng hợp kết quả độ chứa khí trong các vỉa thanCông ty than Thống Nhất từ năm 2013 đến năm 2017

(Đơn vị: m3/TKC)

Tênvỉa

Bảng 2.3: Kết quả giá trị độ chứa khí mê tan và hàm lượng khí mê tan trong lỗ khoan lớn nhất tại các vỉa than thuộc Công ty than Thống Nhất -TKV năm 2018

Hình 2.11: Biểu đồ thể hiện kết quả độ chứa khí và hàm lượng khí lỗ khoan của vỉa 6D năm 2018

Hình 2.12: Biểu đồ thể hiện kết quả độ chứa khí và hàm lượng khí lỗ khoan lớn nhất của các vỉa năm 2018Bảng 1.4: Kết quả xác định độ chứa khí Mêtan và hàm lượng khí trong lỗ khoan của Vỉa 6D năm 2018