Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Kết quả điều tra, khảo sát đánh giá khu vực mỏ than Núi Béo
a. Điều kiện địa chất của mỏ
*Địa tầng:
Địa tầng chứa than của khu mỏ nằm trong điệp Hòn Gai, thuộc hệ Trias thống thượng bậc Nori-Rêti (T3.n-rhg). Thành phần nham thạch gồm: cuội sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết và các vỉa than. Trong địa tầng chứa than tồn tại các vỉa than: 14, 13, 11, 10, 7, 6...
Trong đó, vỉa than 14 là vỉa có chiều dày lớn nhất, tiếp đến là các vỉa 13, 11, 10 là các vỉa có chiều dày và độsâu phân bốthuận lợi cho khai thác lộthiên.
Cấu trúc địa tầng chung của khu vực khai thác được thểhiện trên mặt cắt địa chất các tuyến: IV, VA, V, VIB, VI, VIIA, VII, VIIIA, VIII [9].
* Kiến tạo:
Uốn nếp:
- Nếp lõm Núi Béo: là một nếp lõm có trục kéo dài theo phương gần Nam -
Bắc, độ dốc 2 cánh thay đổi từ 12-35o. Đáy của nếp lõm sâu nhất đến mức -135m. Phía Nam và Bắc của nếp lõm bị chặn bởi 2 đứt gãy: Đứt gãy Hà Tu và đứt gãy Mông plane.
- Nếp lõm Hữu Nghị: Nằmở trung tâm khu mỏ, phát triểntheo phương kinh tuyến, sâu dần về phía Bắc. Do đặc điểm của nếp lõm này nên Công trường vỉa 14 lộ hồn tồnở các cánh. Nếp lõm phát triển khơng cân xứng, cánh phía Tây có độ dốc 5-19o, cánh phía Đơng dốc hơn từ28-50o, phần vòm của nếp uốn thoải, phân bố rộng. Trên cánh và vòm của nếp uốn còn phát triển các nếp uốn thứcấp và các nếp oằn. Đầu lộ vỉa cơng trường vỉa 14 của cánh phía Đơng rất dốc và bị đứt gãy K, H cắt.
- Nếp lồi 158: Nếp lồi +158 ở phía Tây của vỉa 11, 13 và phân chia tài nguyên hầm lò với mỏthan Hà Lầm.
Nếp lồi 158 phát triển theo phương á kinh tuyến, chìm dần về phía Bắc, hai cánh của nếp lồi phát triển khá cân xứng, độdốc từ20-30o.
- Nếp lồi Hà Lầm: Nằm ởphía Tây khu mỏ. Trước đây, trục của nếp lồi Hà Lầm được lấy làm ranh giới thămdò giữa khu Nam Hữu Nghị với khu Bình Minh. Nếp lồi xuất hiện từ đứt gãy L-L, phát triển liên tục vềphía Bắc tắt dần khi gặp đứt gãy B. Trục nếp lồi kéo dài theo phương Nam- Bắc, nâng cao dần vềphía Bắc. Hai cánh của nếp lồi phát triển khơng cân xứng, cánh Đơng có độ dốc từ 20-30o, cánh phía Tây dốc hơn từ30-40olàm cho các vỉa than khu Bình Minh chìm sâu xuống.
Đứt gẫy:
- Đứt gẫy thuận Hà Tu: Phương chạy Tây Bắc - Đông Nam, mặt trượt cắm vềNam, dốc 65-70o; đới huỷhoại rộng khoảng 200-250m, biên độdịch chuyển 80- 100.
- Đứt gẫy thuận Môngplane: Phương chạy Tây Bắc - Đông Nam, mặt trượt cắm về Đơng Bắc, góc dốc khoảng 50-70o; đới huỷhoại rộng 35-40m, biên độ dịch chuyển 70-250m.
-Đứt gãy thuận L: Phân bố ở phía Nam khu mỏ từ Hịn Gai qua Hà Lầm đi
Cọc8 và bị đứt gãy lớn Hà Tu cắt. Đứt gãyđược xác định qua các lỗ khoan: 97, 37, 49, 81, 27, 30, sự phân cắt của đứt gãy làm dịch chuyển đầu lộ vỉa 14. Mặt đứt gãy cắm về Bắc, độ dốc mặt trượt từ 40-50o, biên độ dịch chuyển từ 100-120m, đới huỷ hoại 40-60m.
- Đứt gãy thuận P: Phương chạy của đứt gãy từ Tây sang Đơng thành một
vịng cung. Mặt đứt gãy cắm về phía Bắc với độ dốc từ 50-70o, biên độ dịch chuyển từ 30-40m. Đứt gãy P được xác định ở các điểm lộ moong khai thác, dưới sâu LKB79 gặp ở chiều sâu 31m. Đới huỷ hoại của đứt gãy các đá bột kết bị vị nhàu, vụn nát có lẫn những mảnh dăm kết.
- Đứt gãy nghịch K: Đứt gãy được phát hiện trong quá trình thăm dị, khai thác Cơng trường vỉa 14. Đứt gãy phân bố ở phần Đông Bắc khu mỏ, kéo dài theo phương Tây Nam - Đông Bắc. Mặt trượt cắm về phía Đơng, Đơng Bắc, độ dốc từ 40-700, biên độ dịch chuyển 30-70m.
Đứt gãy K được xác định tại các điểm lộ công trường khai thác than Hữu Nghị ở mức cao +34m. Do ảnh hưởng của đứt gãy K, Công trường vỉa 14 ở cánh Đông dốc đứng, độ cao trụ vỉa giữa hai cánh chênh lệch nhau lớn.
- Đứt gãy nghịch H: Đứt gãy phân bố ở phía Đơng khu mỏ, phát triển theo phương Tây Nam-Đông Bắc, bịgiới hạn bởi đứt gãy P (phía Đơng Nam), đứt gãy K (phía Đơng Bắc). Đứt gãy cắm về Đông, độdốc từ60-70o, biên độdịch chuyển từ 20-25m. Đứt gãy được xác định tại LK B121 chiều sâu từ 39-48,40m, LK B122 chiều sâu từ21-24m. Đới huỷhoại của đứt gãy từ3-10m [9].
*Địa chất cơng trình:
- Khu vực công trường vỉa 14 cánh Đông và công trường vỉa 14 cánh Tây có
mặt các loại đá chủ yếu sau:
+ Cuội kết: Có màu trắng đến phớt hồng. Thành phần hạt chủ yếu là thạch anh ít silic, kích thước hạt từ 5-12mm, xi măng gắn kết là cát thạch anh. Đá có cấu tạo khối hoặc phân lớp dày, bị nứt nẻ mạnh.
+ Sạn kết: Màu từ xám đến xám phớt hồng, thành phần hạt chủ yếu là thạch anh, độ hạt từ 1-3mm độ lựa chọn kém. Xi măng gắn kết là cát thạch anh, silic, đá bị nứt nẻ mạnh. Đá thường có cấu tạo khối, phân lớp dày.
+ Cát kết: Là loại đá phổ biến trong khu mỏ, màu xám tro đến xám trắng. Thành phần hạt chủ yếu là thạch anh, độ hạt nhỏ hơn 1mm. Đá có cấu tạo phân lớp dày, ít bị nứt nẻ.
+ Bột kết: Phân bố ở vách trụ vỉa than. Bột kết có màu xám tro đến xám đen. Thành phần hạt chủ yếu là sét, cát độ hạt từ 0,01-0,1mm, xi măng chiếm tỷ lệ 50- 70% chủ yếu là sét. Đá có cấu tạo phân lớp, ít bị nứt nẻ.
+ Sét kết: Màu xám đến xám đen, cấu tạo dạng phân lớp, bị nén ép có dạng phân phiến. Đá kém bền vững, dễ bị vỡ vụn, bở rời.
- Khu vực công trường vỉa 11, 13 mở rộng:
Trong đoạn địa tầng này có mặt các loại đá trầm tích chủyếu sau:
+ Sét kết: Đá sét kết có màu đen, xám đen có cấu tạo dạng phân lớp mỏng, bị
Trong địa tầng sét kết chỉlà những lớp mỏng phân bố ởvách trụcác vỉa than và kẹp trong vỉa than. Sét kết chỉ chiếm từ 2-3% trong toàn bộ địa tầng đá kém bền vững, dễvỡvụn, khi bịphong hoá ngậm nước trởthành sét mềm dẻo.
+ Bột kết: Trong phạm vi khai trường đá bột kết có màu từ xám tro đến xám
đen. Trong địa tầng bột kết chiếm từ30-40%. Thành phần hạt chủyếu là sét, cát độ hạt từ 0,01-0,1mm. Xi măng chiếm từ 50-70% chủ yếu là sét. Đá có cấu tạo phân lớp từmỏng đến dày. Các lớp bột kết vách trụcủa các vỉa than thường có chiều dày mỏng chỉtừ1-3m. Bột kết phân bốxa vách trụcó cấu tạo lớp dày từ5-15m, có lớp bộkết dày đến 30m. Bột kết có độcứng trung bình, hệsố độcứng f = 5,7. Bột kết ít nứt nẻ, ít chứa nước.
- Cát kết: Trong khu vực khai thác cát kết chiếm từ20-30%. Đá có màu xám tro đến xám trắng. Thành phần hạt chủyếu là thạch anh độhạt nhỏ hơn 1mm. Đácó cấu tạo phân lớp từ trung bìnhđến dày. Đá cát kết phân bố ở đoạn giữa 2 vỉa than và phần trên cùng của địa tầng. Trong nguyên khối đá cát kết ít nứt nẻ, khả năng chứa nước và lưu thơng tốt. Đá cát kết có độ cứng thay đổi từ133-3.132 kg/cm2, hệ số độcứng fTB= 9,6.
- Cuội sạn kết: Trong địa tầng cuội sạn kết chiếm từ 20-30%. Cuội sạn kết có
màu từ xám trắng, trắng đến phớt hồng, độ hạt thay đổi từ 1-15mm. Thành phần chủ yếu là thạch anh, xi măng gắn kết là cát thạch anh, silic. Cuội sạn kết có cấu tạo phân lớp từ trung bình đến dày, chiều dày lớp từ 3-10m. Đá bị nứt nẻ mạnh, khả năng chứa nước và lưu thơng nước tốt. Đá cuội sạn kết có độ bền vững cao. Hệ số độ cứng thay đổi từ 4-15, độ cứng fTB= 10 [9].
b. Khai thác than lộthiên
* Thông sốhệthống khai thác
Mỏ Núi Béo áp dụng hệ thống khai thác dọc có một đến hai bờ cơng tác, khấu theo lớp đứng có vận tải, đổ thải ra bãi thải trong và ngoài. Đất đá được chuyển bằng ôtô tự đổ ra bãi thải Chính Bắc và bãi thải trong vỉa 14 cánh Đông, cánh Tây.
Bảng11. Các thông số hệ thống khai thác đang áp dụng
TT Các thông số Đơn vị Giá trị
1 Chiều cao tầng thực tế -Đấtđá - Than m m 12-15 5-7,5 2 Chiều rộng mặt tầng - Công tác - Vận tải - Bảo vệ m m m 25-35 18-20 10 3 Góc nghiêng sườn tầng độ 65-70 4 Góc nghiêng bờmỏ - Bờcơng tác - Bờkết thúc phía trụ độ độ 15-30 32 5 Chiều dài trung bình tuyến cơng tác m 1.000-1.500
* Thiết bịkhai thác
- Cơng tác khoan nổ: Khoan lỗmìn bằng máy khoan có đường kính lỗkhoan từ230-250mm. Nổmìn vi sai tồn phần, nạp thuốc tập trung và phân đoạn bằng bua cát. Tại các khu vực khơng được phép nổmìn, mỏsửdụng máy cày xới.
- Cơng tác xúc bốc: Tồn bộcơng tác xúc bốc hiện nay của mỏ được cơ giới hoá bằng các loại máy xúc cáp gầu thuận và máy xúc thuỷlực có dung tích gàu xúc từ1,4-6,7m3.
- Vận chuyển đất đá và than nguyên khai bằng ôtô tự đổtrọng tải 30-58 tấn. - Vận chuyển than sạch đi tiêu thụbằng ôtô tự đổtrọng tải 15-30 tấn. - Cơng tác gạt phụtrợbằng các máy gạt có cơng suất từ170-320CV [9].
* Cơng nghệkhai thác
Hình 4. Cơng nghệkhai thác than
- Mởvỉa: tiếp tục duy trì và phát triển hệ thống hào mởvỉa đối với các công trường vỉa 14 cánh Đông, công trường vỉa 11, vỉa 13 và khu Tây công trường vỉa 14 cánh Tây.
+ Hào khai thác than công trường vỉa 14 cánh Đông và công trường vỉa 14 cánh Tây đều đặt trong than.
+ Công tác mởvỉa tại công trường vỉa 11, 13 tiến hành bằng hào bám vách. Công tác mở vỉa tại công trường vỉa 14 cánh Tây mở rộng sẽ tiến hành tại trung tâm cánh Bắc từ các tầng -36 đến -60, công tác mở vỉa là đào hào chuẩn bị trên mỗi tầng, hướng đào từ Tây sang Đông. Công tác đào hào mở vỉa được thực hiện bằng máy xúc thuỷlực gầu ngược kết hợp với máy gạt. Chiều rộng đáy hào tại các khu vực vỉa có chiều dày nằm ngang > 20m là 2-3m. Tại các khu vực vỉa có chiều dày nằm ngang < 20m thì chiều rộng đáy hào và than là 20m. Thông số của hào như sau:
- Chiều cao hào: 6m;
- Góc dốc thành hào: 60-650. -Độdốc dọc của hào: 1% [9].
c. Khai thác hầm lị
* Cơng nghệkhai thác:
-Cơng tác đào lị: Cơng tyđãđầu tư hệthống các thiết bịphục vụ đào lò,đặc biệt là đào lò đá: máy xúc PY-60B, máy xúc ZCY-60, xe khoan Tam Rock, xe khoan 2 cần, máy Combai đào lò than AM-50Z. Đi kèm với các thiết bị trên Công ty đãđầu tư hệthống băng tải dốc để thi công các đường lị ngầm.
- Cơng tác khai thác lị chợ: Cơng ty đã áp dụng cơng nghệkhai thác lị chợ cơ giới hóa đồng bộ để tăng năng suất lao động, đảm bảo an tồn trong q trình khai thác.
- Cơng tác vận chuyển người, vật liệu: việc vận chuyển người, vật liệu từmặt bằng xuống hầm lị, Cơng ty đã cơ giới hố cơng đoạn này bằng việc đầu tư lắp đặt hệ thống cơ giới hoá sửdụng tầu ZD24B, tời điện CEH-22/Z-2 chạy trên monoray xuống hầm lò [10].
d. Công tác chếbiến than
Công nghệ sàng tuyển than nguyên khai tại mỏ than Núi Béo được chia thành 3 loại chính:
+ Các hệ thống hàng sơ tuyển chế biến than nguyên khai cấp cho Nhà máy tuyển than Nam Cầu Trắng;
+ Các hệthống sàng tuyển chếbiến than sạch tại mỏ; + Các hệthống tuyển tận thu than bằng huyền phù tựsinh.
Công nghệ sàng sơ tuyển than nguyên khai là sàng khô loại bớt đá quá cỡ, cấp hạt 0-50 (100)mm cấp cho nhà máy. Than nguyên khai đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng như sau:
+ Tỉlệthan cục +15mm không nhỏ hơn 2,5%; + Tỉlệ đá +15mm không lớn hơn15%;
Cấp +50mm được nhặt thủ công than cục, nhặt đá thải, nghiền pha trộn hoặc đưa vềhệthống tuyển huyền phù tự sinh. Đá thải được đổthải theo qui hoạch [9].
e. Công nghệ đổthải đất đá
-Đổthải đất đá với bãi thải ngồi
Ơtơ đổ thải trực tiếp xuống sườn tầng với 70% khối lượng đất đá chứatrong thùng xe, 30% khối lượng còn lại sẽ đổ trên mặt của bãi thải và dùng xe gạt, gạt xuống sườn tầng thải[9].
Hình 5.Sơ đồcông nghệ đổthải theo chu vi
-Đổthải bãi thải trong
Trước khi đổthải và thi công giếng, khu vực đáy moong phải được bơm cạn nước và nạo vét toàn bộlớp bùn lắng và đất đá thải đảm bảo mặt bằng sạch, sau đó tiến hành đổ đất đá thải.
Đất đá được vận chuyển từ gương tầng xuống đáy moong lộthiên tiến hành đổthải.
Quá trình đổ thải từ thấp đến cao, đổ thải từ đáy moong lên dần đến mức thoát nước tự chảy theo từng lớp 4m và kết hợp lu lèn chặt. Ơtơ đổ thải trực tiếp xuống sườn tầng với 70% khối lượng đất đá chứa trong thùng xe, 30% khối lượng còn lại sẽ đổtrên mặt của bãi thải và dùng xe gạt, gạt xuống sườn tầng thải.
30° H = 4m khu vùc san gạt khu vực dỡ tải 25 - 3 0m B B B - B máy gạt « t«
Hình 6. Cơng nghệ đổthải theo từng lớp thải 4m
- Khối lượng và dung tích đổthải:
Mỏthan Núi Béo tiến hành đổthải đất đá ởcác vịtrí bãi thải như: + Bãi thải Chính Bắc mức +256, với khối lượng đổ thải 2.650.103m3;
+ Bãi thải trongCông trường vỉa 14 cánh Đơng mức +60 và đổ thải hồn thổ cơng trườngvỉa 11, 13 mức +15 với tổng khối lượng đổ thải là 45.615.103m3;
+ Bãi thải trong Công trường vỉa 14 cánh Tây mức +70 và đổthải hồn thổ bờ Tây cơng trường vỉa 14 cánh Tây mức +45, với tổng khối lượng đổ thải là 17.997.103m3;
+ Bãi thải PhụBắc mức +210, với khối lượng 2.000.103m3;
+Đổ bãi thải Tây Nam mức +90, với khối lượng 2.460.103m3[6], [7].
f. Thành phần, đặc điểm chung của bãi thải
Đặc điểm của bãi thải của mỏ Núi Béo là các sườn dốc nghiêng đến 40° và lớp đất nền có cấu tạo hạt thơ.Đất đá thải của khu vực sau khi bịphá vỡkết cấu trở nên bở rời, vỡ vụn. Đất đá thải chủ yếu có tính bột kết, cát kết, cuội kết,… và đất phủ đệ tứ có cỡ hạt thay đổi từ 0,1-1.000mm. Tỷ lệ hạt kích thước <50mm chiếm