Đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than là thông số thể hiện mức độ phức tạp của vỉa như sự biến thiên chiều dày vỉa, hệ số cấu tạo vỉa, đặc điểm hình dạng vỉa,... Những thông số này ảnh hưởng đến việc phân chia nhóm mỏ và lựa chọn mạng lưới thăm dò cũng như nói lên mức độ khó dễ của công tác khai thác.
40 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 59, Kỳ (2018) 40-48 Đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than ảnh hưởng chúng tới cơng tác thăm dò, khai thác cánh Nam mỏ Mạo Khê, Quảng Ninh Đỗ Mạnh An*, Nguyễn Tiến Dũng, Bùi Hoàng Bắc, Khương Thế Hùng Khoa Khoa học Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Quá trình: Nhận 25/02/2018 Chấp nhận 03/4/2018 Đăng online 27/4/2018 Đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than thông số thể mức độ phức tạp vỉa biến thiên chiều dày vỉa, hệ số cấu tạo vỉa, đặc điểm hình dạng vỉa, Những thông số ảnh hưởng đến việc phân chia nhóm mỏ lựa chọn mạng lưới thăm dò nói lên mức độ khó dễ cơng tác khai thác Nhằm làm sáng tỏ đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than cánh Nam mỏ Mạo Khê, định hướng cho cơng tác thăm dò khai thác, phương pháp đánh giá thống kê chiều dày vỉa, đánh giá hình dạng mức độ biến đổi hình dạng vỉa, phân tích mật độ mạng lưới thăm dò áp dụng Kết nghiên cứu cho thấy hầu hết vỉa than thuộc cánh Nam mỏ Mạo Khê có cấu trúc đơn giản đến tương đối phức tạp (Mk: 0,24 ÷ 1,2m); tiêu hình dạng vỉa đặc điểm kiến tạo khu mỏ cho thấy vỉa than thuộc nhóm vỉa có hình dạng phức tạp, vỉa bị uốn cong biến đổi mạnh xuống sâu vỉa mỏng dần, vát nhọn gây khó khăn cho cơng tác thăm dò khai thác than Hiện tượng bong lớp hệ thống khe nứt phát triển vòm nếp uốn tạo điều kiện thuận lợi cho q trình tạo vỉa, song lại ảnh hưởng khơng tốt đến thăm dò, khai thác mỏ, làm thay đổi vị trí vỉa than dẫn tới việc bố trí cơng trình thăm dò khống chế, đồng danh vỉa than gặp nhiều khó khăn Để hạn chế rủi ro việc phân tích mật độ mạng lưới thăm dò lý thuyết hàm ngẫu nhiên giúp cho lựa chọn mạng lưới thăm dò phù hợp thực Kết tính tốn cho thấy vỉa than khu mỏ áp dụng mạng lưới hình chữ nhật mạng lưới dạng tuyến, với khoảng cách mạng lưới thăm dò cho trữ lượng cấp 122 (nhóm mỏ thăm dò loại III): tuyến cách tuyến 150 ÷ 200m, khoảng cách cơng trình tuyến 100 ÷ 125m hồn tồn phù hợp Từ khóa: Hình thái - cấu trúc vỉa Thăm dò Khai thác © 2018 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu Mạo Khê khu vực có cấu tạo địa chất phức tạp với nhiều khe nứt, đứt gãy _ *Tác giả liên hệ E-mail: domanhan@humg.edu.vn uốn nếp Những năm gần đây, việc triển khai công tác khai thác xuống sâu phát thay đổi điều kiện địa chất mỏ hình thái - cấu trúc vỉa than khiến cho cơng tác khai thác gặp nhiều khó khăn (Nguyễn Hồng Hn nnk., 2008) Chính vậy, thực tế đặt Đỗ Mạnh An nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (2), 40-48 yêu cầu cấp thiết phải có tài liệu địa chất tổng hợp, đánh giá lại cấu trúc địa chất mỏ, điều kiện địa chất thuỷ văn, địa chất cơng trình, khí mỏ phân bố vỉa than, trữ lượng khu mỏ, đặc biệt phần sâu Kết nghiên cứu giai đoạn trước cho thấy cánh Bắc, vỉa than phát triển tương đối ổn định, địa tầng cấu tạo dạng đơn nghiêng; phần cánh Nam, vỉa than bị uốn cong bị chia cắt đứt gãy nhỏ theo phương khác làm cho cấu trúc địa chất khối cấu tạo trở nên phức tạp (Phí Chí Thiện, 1994) Hiện cơng tác khai thác than tiến hành chủ yếu phương pháp hầm lò khu vực cánh Bắc, cánh Nam hầu hết cơng tác khai thác hầm lò chưa tiến hành Trong trình xây dựng chuẩn bị đưa vào khai thác cho thấy vấn đề đặc điểm địa chất mỏ, đặc điểm địa chất thủy văn - địa chất cơng trình điều kiện khai thác mỏ nhiều tồn hạn chế; đặc biệt yếu tố phản ánh đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than ảnh hưởng chúng tới cơng tác thăm dò, khai thác than chưa quan tâm nghiên cứu (Đỗ Xuân Kiên nnk., 2010) Vì vậy, việc nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than đánh giá mức độ ảnh hưởng chúng đến công tác thăm dò, khai thác than cần thiết Các phương pháp nghiên cứu Để mô tả đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than đánh giá mức độ ảnh hưởng chúng đến cơng tác thăm dò, khai thác mỏ than Mạo Khê, tổ hợp phương pháp sử dụng gồm: Thành lập hệ thống mặt cắt địa chất theo tuyến thăm dò Hình thái - cấu trúc vỉa than nhận thức nhờ biện pháp phân tích có hệ thống mặt cắt này; Phương pháp hình học mỏ, thành lập bình đồ đẳng trụ, đẳng vách vỉa than Hình thái - cấu trúc vỉa than khơng gian nhận thức nhờ phân tích “bề mặt địa hình” tạo nên đường đồng đẳng giá trị độ cao; Áp dụng phương pháp mô hình hóa dựa sở lý thuyết hàm ngẫu nhiên ổn định, nghiên cứu đặc tính biến hóa thông số cấu tạo vỉa để đánh giá mức độ phức tạp vỉa than, sở đánh giá mức độ hợp lý mật độ mạng lưới thăm dò sử dụng khu mỏ 2.1 Đánh giá phân bố thống kê chiều dày vỉa 41 Để đánh giá định lượng biến đổi chiều dày vỉa cần hệ số biến thiên chiều dày vỉa (Vm) Các đặc trưng thống kê xác định theo công thức sau (Rưjov and Gudkov, 1966; Kajdan 1974) + Trường hợp thông số chiều dày vỉa tuân theo mơ hình phân bố chuẩn: - Giá trị trung bình chiều dày vỉa (𝑚 ̅ ) tính theo cơng thức: ̅ = ∑𝑁 𝑀 𝑚 (1) 𝑁 𝑖=1 𝑖 (mi: giá trị chiều dày vỉa than điểm cắt thứ i; N: số cơng trình cắt vỉa) - Phương sai (D) tính theo cơng thức: 𝑁 𝐷= ∑(𝑋𝑖 − 𝑋̅)2 𝑁−1 (2) 𝑖=1 - Hệ số biến thiên chiều dày vỉa than xác định theo công thức: 𝜎𝑚 100% (3) 𝑉𝑚 = 𝑀 + Trường hợp thông số chiều dày phân bố theo hàm loga chuẩn xác định theo cơng thức sau: - Kỳ vọng toán: 2 𝑙𝑛 𝑥 + 𝜎𝑙𝑛 𝑙𝑔 𝑥 2,65𝜎𝑙𝑔 (4) ̅ = 𝑒 ̅̅̅̅̅̅ ̅ = 10̅̅̅̅̅̅ 𝑀 ;𝑀 𝑒 - Phương sai: 2 𝐷 = 𝑒 2𝜇+𝜎𝑙𝑛 (𝑒 𝜎𝑙𝑛 − 1) ̅̅̅̅̅̅ (5) 𝐷 = 102 𝑙𝑔 𝑥 𝑒 5,3𝜎𝑙𝑔 (𝑒 5,3𝜎𝑙𝑔 − 1) - Hệ số biến thiên: 𝑉 = √𝑒 𝜎𝑙𝑛 − 1,100% (6) 𝑉 = √𝑒 5,3𝜎𝑙𝑔 − 1,100% 2.2 Đánh giá đặc điểm hình dạng mức độ biến hóa hình dạng vỉa Để đánh giá mức độ biến hóa hình dạng vỉa than, việc xem xét đến mức độ biến hóa chiều dày vỉa phải nghiên cứu đến tiêu phân tích định lượng thơng số Modun chu tuyến (μ), tiêu hình dạng vỉa () hệ số phức tạp cấu tạo vỉa (Kcc) (Kuzomin 1972) Đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than Hệ số cấu tạo vỉa (Kcc): điều kiện thành tạo, vỉa than gồm nhiều lớp than đá kẹp ngăn cách lớp than Để phân biệt than đá phải dựa vào tiêu khoanh nối thân quặng tính trữ lượng, tài nguyên Số lớp đá kẹp 42 Đỗ Mạnh An nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (2), 40-48 (Nk) nhỏ số lớp than (Nt) đơn vị: Nk=Nt-1 Số lớp than, hay nói cách khác số lớp kẹp nhiều cấu tạo vỉa phức tạp Đánh giá mức độ phức tạp cấu tạo vỉa sử dụng hệ số cấu tạo vỉa (Kcc), tính theo cơng thức: (7) ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ 𝑀 𝑘 𝑁𝑘 𝐾𝑐𝑐 = − 𝑀𝑡 𝑁𝑡 ̅𝑡 , 𝑀 ̅𝑘 : chiều dày trung bình Trong đó: 𝑀 ̅𝑡 , 𝑁 ̅𝑘 : số lượng lớp than lớp than lớp đá kẹp; 𝑁 số lớp kẹp trung bình vỉa than ̅𝑡 : trung bình cộng số lượng lớp đánh giá; 𝑁 than; Kcc có giá trị thay đổi từ 1; Kcc tiến đến 0, mức độ phức tạp vỉa tăng lên Số lượng, chiều dày lớp đá kẹp biến hóa chúng ảnh hưởng đến cơng tác thăm dò khai thác vỉa than Đặc điểm hình dạng vỉa than Hình dạng vỉa đánh giá thông qua tiêu Modun chu tuyến (μ) tiêu hình dạng vỉa () xác định theo công thức: 𝜇= 𝐿∅ 4,7𝑎+1,5 ∅= 𝑆∅ −1,77√𝑆∅ 𝑎 𝑉𝑚 𝜇 𝑘𝑐𝑐 (8) (9) Trong đó: Vm: hệ số biến thiên chiều dày vỉa; Kcc: hệ số cấu tạo vỉa; L: chiều dài chu vi thực vỉa xác định bình đồ (m); S: diện tích thật vỉa theo chu vi (m2); a = 2L (L chiều dài hình dạng chu vi vỉa) (m) 2.3 Phương pháp phân tích mật độ mạng lưới thăm dò dựa sở lý thuyết hàm ngẫu nhiên ổn định Các thông số phản ánh đặc điểm địa chất, hình thái - cấu trúc vỉa than có mối quan hệ định, liên quan chặt chẽ với khoảng cách cơng trình thăm dò Dựa tính chất sử dụng mơ hình hàm ngẫu nhiên để mơ tả tính biến hóa khơng gian thông số địa chất vỉa than Từ đánh giá, lựa chọn khoảng cách mạng lưới hợp lý cơng trình thăm dò Hàm ngẫu nhiên ổn định đặc trưng hàm tương quan ký hiệu K(h) phụ thuộc bước quan sát h hướng quan sát hệ số tương quan định mức ký hiệu r(h) (Kajdan 1974) Hàm tương quan xác định theo công thức: ̅ ̅ 𝐾(ℎ) = 𝑁−ℎ ∑𝑁−ℎ 𝑖=1 [𝑓(𝑥𝑖 ) − 𝑋][𝑓(𝑥𝑖+ℎ ) − 𝑋] (10) Hình Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tương quan h R(h) (theo A.B Kajdan, 1974) Hệ số tương quan định mức gọi hệ số tự tương quan xác định theo công thức: (11) 𝐾(ℎ) 𝑟(ℎ) = 𝜎 Mức độ biến hóa cần sử dụng hệ số biến thiên không tương quan xác định theo công thức: 𝑉𝑁 = 𝜎𝑁 𝑋 = 𝑉 √1 − 𝑟(ℎ) (12) Trong trường hợp R(h) > với h xác định kích thước đới ảnh hưởng H theo phương pháp sau: Xây dựng đồ thị hệ số tương quan định mức: ∑𝑚 𝑖=1 𝑙𝑛|𝑅(ℎ𝑖 ) | ∗ (13) 𝑅(ℎ) = 𝑒 −𝛼.ℎ ; 𝛼 = ∑𝑚 ℎ 𝑖=1 𝑖 M - số bước quan sát; h - giá trị bước quan sát Xây dựng đồ thị hàm: ∗ 2[1 − 𝑅(ℎ) ] (14) 2𝜎𝑟 = √𝑁 giá trị 𝑁 đường tiệm cận 2𝜎𝑟 √ ∗ Từ giao điểm đường cong 𝑅(ℎ) 2𝜎𝑟 , hạ đường vng góc với Oh cắt Oh điểm I’ khoảng cách OI’ kích thước đới ảnh hưởng H (Hình 1) Kết nghiên cứu 3.1 Đặc điểm vỉa than cánh Nam khu mỏ Mạo Khê Các vỉa than thuộc cánh nam bị đứt gãy F.A phân cắt nên lộ vỉa khơng hồn chỉnh phân bố từ tây phía đơng Các vỉa có giá trị cơng nghiệp phân bố có quy luật Sự thay đổi vỉa than theo đường phương nhỏ, có số vỉa xuống sâu mỏng dần, phần lớn vỉa dày trung bình với cấu tạo tương đối phức tạp không ổn định Đỗ Mạnh An nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (2), 40-48 Hình Sơ đồ địa chất vị trí vùng nghiên cứu (Lê Đức Kính, 1978) Hình Mặt cắt địa chất tuyến VII cánh Nam mỏ than Mạo Khê (Nguyễn Hoàng Huân, 2008) 43 44 Đỗ Mạnh An nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (2), 40-48 Bảng Đặc điểm vỉa than cánh Nam khu mỏ Mạo Khê Tên vỉa Chiều dày toàn vỉa than (m) 0,41 − 8,46 8V(43V) 2,11(32) 8T(43T) 9V(44V) 9T(44T) 0,6 − 19,36 6,62(36) 0,6−19,36 0,446,62(36) 15,63 4,67(48) 0,64-11,8 3,71(50) Chiều dày riêng than (m) 0,41 − 6,18 1,85 Chiều dày đá kẹp Số lớp kẹp (số Độ dốc vỉa (m) lớp) (độ) − 2,28 − 12 20 − 80 0,24 1,22 55 0,6−19,36 0,6−19,36 0,6−19,36 420,6 − 17,82 0-4,17 6,62(36) 0-12 6,62(36) 6,62(36) 80 5,42 1,2 3,5 57 0,6−19,36 0,6−19,36 0,6−19,36 0,6−19,36 300,44-11,62 0-4,01 0-16 6,62(36) 6,62(36) 6,62(36) 6,62(36) 75 3,93 0,74 2,48 58 0,64-11,5 0-2,75 0-7 35-75 3,28 0,43 1,4 59 Phân loại Phức tạp Phức tạp Phức tạp Phức tạp Bảng Kết xử lý thống kê thông số chiều dày vỉa than cánh Nam mỏ Mạo Khê STT Đối tượng nghiên cứu 8V(43V) 8T(43T) 9V(44V) 9T(44T) Đặc trưng thống kê Hàm phân bố TB (m) σm2 Vm (%) MTN 2,11 2,97 81,59 loga chuẩn MRT 1,85 1,76 71,76 loga chuẩn MTN 6,62 15,08 58,67 loga chuẩn MRT 5,42 11,15 61,57 loga chuẩn MTN 4,67 8,7 63,14 loga chuẩn MRT 3,93 5,6 60,13 loga chuẩn MTN 3,71 6,18 67,05 loga chuẩn MRT 3,28 4,82 66,93 loga chuẩn (Tổng số liệu xử lý (N): 150 số liệu) Thông số nghiên cứu Bảng Kết xử lý thống kê thông số góc dốc vỉa than cánh Nam mỏ Mạo Khê STT Đối tượng nghiên cứu 8V(43V) 8T(43T) 9V(44V) 9T(44T) Góc dốc vỉa TB (độ) σm2 55 145,9 57 87,3 58 80,05 59 62,62 (Tổng số liệu xử lý (N): 150 số liệu) 3.2 Đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa ảnh hưởng chúng tới cơng tác thăm dò khai thác cánh Nam mỏ than Mạo Khê Nhìn chung vỉa than nghiên cứu thuộc cánh Nam mỏ than Mạo Khê có cấu tạo nội phức tạp, số lượng lớp đá kẹp vỉa than lớn, chiều dày trung bình lớp đá kẹp vỉa than lớn: vỉa 8T(43T) có chiều dày lớp đá kẹp 0,00÷4,17m, trung bình 1,2m Đồng thời, điều kiện thành tạo ban đầu làm V (%) 21,98 16,28 15,51 13,51 Hàm phân bố chuẩn chuẩn chuẩn chuẩn thay đổi hình dạng vỉa than dạng vỉa, thấu kính Hình dạng vỉa than khu mỏ chủ yếu bị vát mỏng, bào mòn bị phân nhánh Ngồi ra, thân vỉa than khu vực nghiên cứu cấu thành cấu trúc nếp lồi chịu ảnh hưởng nhiều hệ thống đứt gãy lớn nhỏ theo phương khác làm cho vỉa than bị phân cắt, chiều dày biến đổi mạnh làm phức tạp hóa cấu trúc vỉa Từ kết trình bày Bảng 2, Bảng cho thấy: vỉa than cánh Nam mỏ Mạo Khê thuộc nhóm vỉa trung bình dày, chiều dày toàn vỉa Đỗ Mạnh An nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (2), 40-48 biến đổi phức tạp chiều dày riêng than, hầu hết vỉa có chiều dày biến đổi thuộc loại khơng ổn định; góc dốc vỉa biến đổi thuộc loại ổn định Qua kết xác định phương sai hệ số biến thiên cho thấy vỉa than thuộc nhóm vỉa cấu tạo phức tạp đến phức tạp, có nhiều lớp đá kẹp Kết tính tốn tiêu phản ánh mức độ phức tạp cấu trúc vỉa Kcc thay đổi từ 0,830,93, vỉa than mỏ Mạo Khê thuộc nhóm vỉa có mức độ phức tạp từ đơn giản đến phức tạp Kết tính tốn trình bày Bảng cho phép rút số nhận xét sau: vỉa than thuộc cánh Nam mỏ Mạo Khê có hình dạng vỉa có cấu trúc đơn giản đến tương đối phức tạp (Mk: 0,24 1,2m) Theo tiêu hình dạng vỉa đặc điểm kiến tạo khu mỏ vỉa than thuộc nhóm vỉa có hình dạng phức tạp, vỉa bị uốn cong biến đổi mạnh xuống sâu vỉa mỏng dần, vát nhọn Từ gây ảnh hướng lớn đến cơng tác thăm dò khai thác than Cụ thể, tượng bong lớp hệ thống khe nứt phát triển vòm nếp uốn tạo điều kiện thuận lợi cho trình tạo vỉa, song lại ảnh hưởng khơng tốt đến thăm dò, khai thác mỏ, làm thay đổi vị trí vỉa than dẫn tới việc bố trí cơng trình thăm dò khống chế, đồng danh vỉa than gặp nhiều khó khăn, ngồi hoạt động uốn nếp làm thay đổi cục chiều dày vỉa than tác động trực tiếp đến độ ổn định cơng trình ngầm gây khó khăn thiết kế khai thác hầm lò Các phá hủy kiến tạo đứt gãy, khe nứt gây ảnh hưởng tới phân bố áp lực mỏ, đặc biệt khu vực gương lò chợ; làm thay đổi đặc trưng di động đá mỏ, gây tổn thất làm nghèo khoáng sản khai thác 3.3 Phân tích mật độ mạng lưới thăm dò vỉa than khu mỏ Khu mỏ Mạo Khê có cấu trúc dạng nếp lồi khơng hồn chỉnh với đỉnh chúc phía tây, hai cánh cao mở rộng phía đơng Trong khu mỏ khơng phát triển nếp uốn dạng lượn sóng, mà phát triển nhiều hệ thống đứt gãy có phương quy mô khác Các yếu tố làm cho cấu trúc địa chất mỏ trở nên phức tạp, gây nhiều khó khăn cho cơng tác nối vỉa khai thác Các vỉa than khu mỏ tương đối trì, song cấu tạo vỉa lại phức tạp với chiều dày vỉa khơng ổn định góc dốc thay đổi giới hạn rộng Ở khối phía Nam tác giả xếp mỏ vào nhóm mỏ thăm dò loại III hợp lý, song mạng 45 lưới thăm dò áp dụng (250 x 150 250)m chưa đáp ứng nhu cầu khai thác Trong giai đoạn thăm dò khai thác cần tiếp tục bổ sung cơng trình nhằm giải tốt vấn đề cấu trúc vỉa, chất lượng trữ lượng than Việc liên hệ địa tầng khối bắc, khối nam chưa giải triệt để, chưa nêu quy luật phân bố bậc uốn nếp Vì vậy, việc sử dụng mơ hình hàm ngẫu nhiên ổn định để xác định hình dạng mạng lưới thăm dò khoảng cách hợp lý cơng trình thăm dò có ý nghĩa thực tiễn định Đối với vỉa 8V (43V): Từ số liệu chiều dày tồn vỉa tính thơng số theo 32 cơng trình khống chế vỉa than: Chiều dày trung bình ̅ =2,11m; phương sai 𝜎 = 2,968; quân phương 𝐾 sai = 1,723%; hệ số biến thiên V = 81,59% Theo tính chất hàm ngẫu nhiên ổn định, bước quan sát h = hàm tương quan định mức r(h) = Khi bước h = 252m (dựa theo mật độ mạng lưới trung bình cơng trình khống chế vỉa xác định theo tài liệu thực tế), hàm tương quan K(h) hàm tương quan định mức r(h) tính sau: K(h) = 1,357 𝑟(ℎ) = 1,357 √0,2966.0,2885 = 0,464 (15) Để kiểm tra khác biệt r(h) với sử dụng bất phương trình |𝑟(ℎ) | > 2𝜎𝑟 , 𝜎𝑟 = (1 − 𝑟ℎ2 )/√𝑛 Nếu bất phương trình thỏa mãn hệ số tương quan r(h) Trong trường hợp vỉa 8V ta có 𝜎𝑟 = (1−0,4642 ) √31 = 0,141 |0,464| > 0,282 nên hệ số tương quan bước quan sát h = 252m chiều dày vỉa than đại lượng ngẫu nhiên phụ thuộc Bằng phương pháp tương tự tính giá trị hàm tương quan định mức h = 504m: r(h=504m) = 0,076; r = 0,181 |0,076| > 0,362 Từ kết cho thấy bước h = 504m, thông số chiều dày vỉa trở thành đại lượng ngẫu nhiên không phụ thuộc Đối với vỉa V.8T, V.9V, V.9T: Áp dụng phương pháp tương tự để kiểm nghiệm vỉa than V.8T, V.9V, V.9T phạm vi cánh Nam khu mỏ Mạo Khê ta thu kết Bảng Từ số liệu bảng trên, ta lập đồ thị thể mối tương quan hàm tương quan định mức r(h) với bước quan sát vỉa than Hình Từ kết tính tốn kiểm nghiệm mơ hình đồ thị biểu mối quan hệ nêu rút số nhận xét sau: 46 Đỗ Mạnh An nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (2), 40-48 Bảng Tổng hợp kết tính tốn hệ số phức tạp cấu trúc vỉa STT Vỉa than 8V(43V) 8T(43T) 9V(44V) 9T(44T) Chiều dày trung bình(m) MK MRT 0,24 1,85 1,20 5,42 0,74 3,93 0,43 3,28 Số lớp than TB Số lớp đá kẹp TB Kcc 2,22 4,5 3,48 2,4 1,22 3,5 2,48 1,4 0,93 0,83 0,87 0,92 Bảng Kết tính tốn tiêu mơ đun chu tuyến hình dạng vỉa than STT Tên Vỉa 8V(43V) 8T(43T) 9V(44V) 9T(44T) L (m) 7071 6889 9213 9015 Chỉ tiêu nghiên cứu a (m) Vm (%) 3580 81,59 3520 58,67 4693 63,14 4578 67,05 S 282720 204976 465917 436807 (m2) Kcc 0,93 0,83 0,87 0,92 μ 0,442 0,435 0,439 0,440 0,39 0,31 0,32 0,32 Bảng Kết kiểm nghiệm mơ hình vỉa V.8T, V.9V, V.9T Các thông số thống kê chiều dày vỉa Giá trị trung bình (m) Phương sai Quân phương sai Hệ số biến thiên V(%) Bước quan sát h (m) Hàm tương quan K(h) Hàm tương quan định mức r(h) Vỉa 8T(43T) 6,62 15,076 3,883 58,67 229 0,550 0,038 1,000 r(h)R 𝜎𝑟 = (1 − 𝑟ℎ2 )/√𝑛 Kiểm tra điều kiện Bán kính đới ảnh hưởng R (m) So sánh Vỉa 9V(44V) 4,67 8,703 2,950 63,14 189 1,914 0,227 0,138 r(h)R Vỉa 9T(44T) 3,71 6,176 2,485 67,05 184 0,460 0,076 0,142 r(h)R Bảng Mật độ mạng lưới thăm dò dựa sở lý thuyết hàm ngẫu nhiên ổn định STT Tên vỉa 8T(43T) 9V(44V) 9T(44T) Hn (m) 125 118 105 Hd (m) 205 178 175 Chỉ số dị hướng (I) 0,61 0,66 0,60 - Đối với vỉa V.8V: đường giá trị r(h) tiệm cận với trục hồnh bước quan sát h = 420m Đó giới hạn tương quan R bán kính ảnh hưởng cơng trình thăm dò Như vậy, bước quan sát h = 252m < R = 420m nên giá trị thông số chiều dày vỉa đại lượng ngẫu nhiên phụ thuộc Do đó, tính biến hóa chiều dày vỉa xác định qua hệ số biến thiên không tương quan VH: 𝑣𝐻 = 𝑉√1 − 𝑟(ℎ) = 0,8159√1 − 0,4642 (16) = 0,723 = 72,3% - Đối với vỉa than V.8T, V.9V, V.9T: thông số Mật độ (m2) 14.229 14.868 12.915 Số lượng CT/km2 70 67 77 chiều dày vỉa đại lượng ngẫu nhiên không phụ thuộc Tính biến hóa thơng số nghiên cứu đặc trưng hệ số biến thiên thông thường sử dụng mơ hình thống kê để nghiên cứu đặc trưng biến đổi chúng Dựa vào hệ số dị hướng (I) kích thước đới ảnh hưởng để xác định hình dạng mạng lưới thăm dò khoảng cách hợp lý cơng trình thăm dò Hầu hết vỉa than đối tượng nghiên cứu sử dụng mơ hình thống kê để đánh giá biến đổi thông số địa chất, sở xác định mật độ mạng lưới cơng trình thăm dò hợp lý, riêng vỉa 8V không sử dụng Đỗ Mạnh An nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (2), 40-48 47 Hình Đồ thị biểu diễn mối quan hệ hàm tương qua định mức r(h) với bước quan sát (h) vỉa than a) Vỉa 8V; b) Vỉa 8T; c) Vỉa 9V; d) Vỉa 9T mô hình thống kê để tính biến hóa chiều dày vỉa mà phải tiến hành xác định thông qua hệ số biến thiên không tương quan Vn = 72,3% (vỉa khơng ổn định) Qua kết tính tốn nêu cho thấy đối với vỉa than khu mỏ nên áp dụng mạng lưới hình chữ nhật mạng lưới dạng tuyến, với khoảng cách mạng lưới thăm dò trữ lượng cấp 122 tương ứng nhóm mỏ thăm dò loại III: tuyến cách tuyến 150 200m, khoảng cách cơng trình tuyến 100 125m Ngồi cơng trình tuyến, cần thiết sử dụng 20 25% cơng trình phi tuyến để khống chế vị trí đứt gãy, uốn nếp, vị trí tách, chập vỉa, vị trí có thay đổi đột ngột chiều dày, cấu trúc vỉa thay đổi nằm vỉa Trong thời gian tới, cần có phương án thăm dò bổ sung, thăm dò khai thác bố trí chiều sâu lỗ khoan hợp lý nhằm xác định xác đặc điểm địa chất vỉa than mức sâu chiều dày vỉa biến đổi tương đối phức tạp, số vỉa số lượng lớp đá kẹp nhiều làm cấu tạo vỉa thêm phức tạp Những tiêu phản ánh đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than đề cập báo nguyên nhân gây khó khăn cho cơng tác thăm dò khai thác mỏ, làm tăng độ tổn thất than trình khai thác, làm giảm giá trị kinh tế hiệu khai thác vỉa than Kết luận Lời cảm ơn Phần cánh Nam mỏ Mạo Khê vỉa than bị uốn cong bị chia cắt đứt gãy nhỏ theo phương khác làm cho cấu trúc địa chất khối cấu tạo trở nên phức tạp Đặc điểm gây khó khăn cơng tác thăm dò khai thác than Hầu hết vỉa than có dạng vỉa, nhiều vỉa có phân nhánh, vát nhọn, xuống sâu chiều dày vỉa giảm dần Vỉa có cấu tạo chủ yếu thuộc nhóm cấu tạo vỉa đơn giản đến phức tạp, Kết nghiên cứu báo hoàn thành từ hỗ trợ đề tài nghiên cứu cấp sở mã số T17-10 Trường Đại học Mỏ - Địa chất tài trợ Kiến nghị Khu vực cánh Bắc mỏ Mạo Khê tiến hành khai thác, để nâng cao hiệu cơng tác thăm dò khai thác than sâu cánh Nam, thời gian tới ngồi việc đầu tư cơng trình thăm dò phải đầu tư nghiên cứu sâu đặc điểm cấu trúc địa chất khu mỏ, đặc biệt nghiên cứu làm sáng tỏ hình thái - cấu trúc vỉa mức độ ảnh hưởng chúng đến công tác thăm dò khai thác than Tài liệu tham khảo Đỗ Xn Kiên, Nguyễn Tam Tính, Phạm Tuấn Anh, Nguyễn Hồng Huân, Nguyễn Thanh Hà, Trần Đại Dũng, 2010 Kết thăm dò khu mỏ than Mạo Khê, Đơng Triều, Quảng Ninh Báo cáo sản 48 Đỗ Mạnh An nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 59 (2), 40-48 xuất Công ty cổ phần tin học, Công nghệ, Môi trường - Vinacomin Kajdan, A B., 1974 Cơ sở phương pháp thăm dò khống sản Neđra, Moskva (Bản tiếng Nga) Kuzmin, V.I., 1972 Hình học hóa tính trữ lượng khoáng sản rắn Neđra, Moskva (Bản tiếng Nga) Lê Đỗ Bình, Nguyễn Phương, Nguyễn Đồng Hưng, Bùi Minh Chí, Đào Như Chức, 2006 Nghiên cứu ứng dụng mơ hình tốn học để mơ tả phụ thuộc trữ lượng với tiêu công nghiệp (chiều dày, độ tro) đánh giá tài nguyên trữ lượng than Quảng Ninh Báo cáo đề tài Viện Địa chất Môi trường, Tổng hội Địa chất Việt Nam Nguyễn Hoàng Huân, Nguyễn Mạnh Điệp, Phạm Tuấn Anh, Trần Đại Dũng, Nguyễn Thanh Hà, 2008 Báo cáo tổng hợp tài liệu, tính lại trữ lượng chuyển đổi cấp trữ lượng cấp tài nguyên than mỏ Mạo Khê, huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh Báo cáo sản xuất Công ty cổ phần tin học, công nghệ, môi trường Vinacomin Nguyễn Tiến Dũng, Nguyễn Văn Lâm, Nguyễn Phương, 2017 Phương pháp thăm dò mỏ Nhà xuất Giao thơng Vận tải Lê Kính Đức (chủ biên), 1978 Báo cáo kết cơng tác chỉnh lý đồ địa chất bể than Quảng Ninh tỷ lệ 1: 250.000, Tổng cục địa chất, Hà Nội Phí Chí Thiện, 1994 Báo cáo trung gian thăm dò địa chất đến mức -150m khu mỏ Mạo Khê Báo cáo sản xuất Xí nghiệp địa chất Địa chất 906 Rưjov, P A., Gudkov, V M., 1966 Áp dụng mơ hình thống kê thăm dò tài ngun khống sản Neđra, Moskva (Bản tiếng Nga) ABSTRACT Morphological and structural feature of coal beds and its influence on the exploration and exploitation in southern wings of Mao Khe Mine, Quang Ninh An Manh Do, Dung Tien Nguyen, Bac Hoang Bui, Hung The Khuong Faculty of Geosciences and Geoengineering, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam A morphological and structural feature of coal beds is one of the parameters representing the complexity of coal beds such as variation in bed thickness, the coefficient of bed structure, bed form, etc These parameters contribute to the choice of the exploration group and exploration network as well as the difficulty of coal mining To clarify the morphological characteristics of coal beds of the Mao Khe mine, and direction for exploration and exploitation, the methods of bed thickness estimation, bed evaluation and the level of transformation coal beds, exploration network density analysis are applied Research results show that most of the coal beds in the south wings of Mao Khe mine are in the form of simple to quite complexity structures (Mk range from 0,24 to 1,2m); bed form and mining tectonic features also indicated that coal beds belong to complexity morphology, they are bent and strong changing in beds thickness, its led to difficulty for coal mining exploration and exploitation The opening phenomenon of fold and fracture systems developed in folded dome facilitates the process of forming coal streams, but badly affects the mining exploration, exploitation Its arrangement of controlled exploration works, correlation with coal seams, is difficult In order to limit the risks are mentioned above, an analysis of exploration network density by random function theorem, the selection of the appropriate probing network is carried out Calculated results show that the coal beds in the mine can be applied rectangular network or linear network, with the exploration network for the 122 level (third exploration group): distances of exploration lines range from 150 to 200 meters, exploration works on the line range from 100 to 125 meters is perfectly suitable ... liệu) 3.2 Đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa ảnh hưởng chúng tới cơng tác thăm dò khai thác cánh Nam mỏ than Mạo Khê Nhìn chung vỉa than nghiên cứu thuộc cánh Nam mỏ than Mạo Khê có cấu tạo nội... độ ảnh hưởng chúng đến cơng tác thăm dò, khai thác than cần thiết Các phương pháp nghiên cứu Để mơ tả đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than đánh giá mức độ ảnh hưởng chúng đến cơng tác thăm dò,. .. cấu trúc vỉa than ảnh hưởng chúng tới công tác thăm dò, khai thác than chưa quan tâm nghiên cứu (Đỗ Xuân Kiên nnk., 2010) Vì vậy, việc nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm hình thái - cấu trúc vỉa than