1.2. Điều kiện địa chất
1.2.5. Đặc điểm Địa chất thủy văn - Địa chất công trình
* Đặc điểm địa chất thuỷ văn.
* Đặc điểm n−ớc trên mặt.
Khoáng sàng than Nam Mẫu không có khối n−ớc mặt lớn (hồ n−ớc).
Trong khu vực khoáng sàng có hai hệ thống suối chính. Suối Than Thùng chảy ra Lán Tháp rồi chảy vào sông Uông Bí.
Suối Nam Mẫu chảy ra sông Trung L−ơng. Lòng các suối này rộng từ 5m ữ 7m, hạ nguồn rộng từ 10m ữ15m. Càng lên th−ợng nguồn càng dốc. Độ dốc 200 ữ30o. Lòng suối có nhiều đá lăn cỡ lớn, đôi chỗ có thác cao từ 1m ữ 2m. Lưu lượng các suối có biên độ biến đổi rất lớn giữa mùa m−a và mùa khô. Hệ số biến đổi trung bình giữa hai mùa từ 1.16 ữ 22,33.
Như vậy, hệ số biến đổi giữa lưu lượng nước mặt của khoáng sàng than Nam Mẫu tương đối lớn.
* Đặc điểm nước dưới đất.
Căn cứ vào thành phần hoá học, tính chất thuỷ lực, tính chất chứa nước của các loại đá, chia nước dưới đất trong khu mỏ như sau.
* N−ớc trong trầm tích Đệ tứ (Q):
21
Trầm tích Đệ tứ chủ yếu phân bố trong thung lũng Than Thùng. Chiều dày từ 5m ữ 10m, đôi chỗ đến 20m. (Đông Uông Th−ợng, Tây Yên Tử). Đất đá
chứa nước là đất pha cát, cát hạt nhỏ, hạt trung và sạn sỏi. Lưu lượng nước tại các điểm lộ thường lớn hơn 0,1l/s, có điểm lưu lượng đến 0,728l/s.
Nguồn n−ớc cung cấp cho tầng này chủ yếu là n−ớc m−a và một phần nhỏ là nước từ địa dưới cung cấp. Miền thoát nước là điểm lộ dọc hai bên bờ suối.
Loại hình hoá học của n−ớc là Bicacbonat Clrua các loại. Độ PH từ 6,5 ữ7,5.
Tổng độ khoáng hoá 0,127 g/l.
* N−ớc trong tầng chứa than.
Trong trầm tích chứa than, đá chứa nước gồm: cát kết hạt trung đến hạt thô
màu xám sáng đến xám tro. Sạn kết, cuội kết màu xám sáng, đường kính hạt sạn từ 0,5cm ữ1cm. Cả hai loại đá trên cấu tạo khối, phân lớp dày. Các kẽ nứt phát triển theo đ−ờng ph−ơng và h−ớng cắm của vỉa. Khe nứt th−ờng rộng 0,5 mm đến 1 mm.
Bơm nước thí nghiệm trong địa tầng chứa than từ vỉa 3 đến vỉa 9, đã xác
định hệ số thấm từ 0,002m/ngđ đến 0,063m/ng-đ.
* Nước trong đới khe nứt.
Đới khe nứt có thể chia ra hai loại: do đứt gẫy sinh ra và do nếp uốn sinh ra.
Đứt gẫy trong khu mỏ có ph−ơng gần Bắc - Nam. Đới huỷ hoại rộng từ 10m đến 15m. Độ dốc đứt gẫy từ 55o đến 75o. Kết quả bơm thí nghiệm thấy hệ số thấm của đát đá trong đới khe nứt, đứt gãy từ 0,0016m3/ngđ đến 0,042m3/ng®.
* N−ớc trong tầng trên than (trên V9).
Tầng này đá chứa nước là cát kết hạt trung đến hạt thô màu xám sáng. Sạn kết, cuội kết màu xám sáng. Chiều dày thật của các lớp trung bình 56,20m.
22
Kết quả bơm thí nghiệm ở lỗ khoan LK.122, hệ số thấm lớn hơn nhiều ở địa tầng chứa than K = 0,108m/ngđ.
Tại địa tầng chứa than có quan trắc một số điểm lộ: ĐL.9; ĐL.11; ĐL.12;
§L.13 ; §L.24.
Lưu lượng nước vào mùa khô 0.046l/s đến 0.349l/s, lưu lượng nước mùa khô thay đổi từ 0.82-4.026l/s. Hệ số biến đổi lưu lượng giữa hai mùa từ 9.60
đến 21.40l/s.
Các đặc điểm quan trắc trong lò các năm 1964 - 1965 thấy rằng lưu lượng lớn nhất mùa mưa 0,138 l/s đến 3,498 l/s. Lưu lượng nhỏ nhất mùa khô từ 0,001l/s đến 0.046l/s. Hệ số biến đổi lưu lượng trung bình mùa mưa và mùa khô từ 1.0 đến 7.40.
* Dự tính l−ợng n−ớc chảy vào công tr−ờng khai thác.
Theo tính toán dự tính l−ợng n−ớc chảy vào mỏ Nam Mẫu tính theo khối
địa chất, theo địa tầng vỉa than ở các mức +125, +200, +250, và +290, kết quả
đ−ợc thể hiện trong bảng 1.2.
Bảng 1.2. Tổng hợp l−ợng n−ớc chảy vào mỏ ( m3/ ngđ)
Khối Mức cao V.3- 4 V.4 - 5 V.5 -6 V.6 -6a V.6a - 7 V.7 - 8 V.8-9 +125 32.51 28.93 36.08 28.72 29.38 24.76 27.13 +200 29.94 18.16 24.39 18.49 18.92 16.21 17.47 +250 14.47 12.90 16.85 13.33 13.63 11.68 12.59 I
+290 9.38 8.32 10.96 8.62 8.62 7.56 8.15 +125 31.40 44.43 46.44 18.64 37.70 35.60 29.48 +200 22.07 31.02 32.47 12.49 25.16 23.75 19.68 +250 16.02 22.52 23.68 9.39 18.99 18.02 14.85 II
+290 11.33 15.92 16.74 6.53 13.22 12.47 8.66
23
* Đặc điểm địa chất công trình.
* Đặc điểm ĐCCT của các đá trầm tích chứa than.
Thành phần thạch học đất đá trong khoáng sàng than Nam Mẫu chủ yếu là các loại đá, sạn kết, bột kết, cát kết hoặc sạn kết. Khoảng cách giữa hai vỉa than từ 21m (V.6 - V.6a) đến 47m (V.5 - V.6).
* Cát kết: Cát kết màu xám đến xám tro. Cát từ hạt mịn đến hạt thô. Sạn kết độ hạt từ 0,2 - 0,5 cm đôi chỗ độ hạt lớn hơn. Các kẽ nứt phát triển theo đ−ờng ph−ơng và h−ớng cắm của vỉa. Bề rộng kẽ nứt từ 0,5mm đến 1mm. Đá khá cứng rắn, cường độ kháng nén từ 465kg/cm2
đến hơn 1000kg/cm2. Dung trọng từ 2,65g/cm3 đến 2,67g/cm3. Tỷ trọng từ 2,69g/cm3 đến 2,71g/cm3. Loại đá này thường được đánh giá là vách cơ bản.
* Bột kết: Màu xám đen, hạt trung đến hạt thô. Các kẽ nứt kín phát triển theo đ−ờng ph−ơng và h−ớng cắm của vỉa. Mẫu lấy đ−ợc phải đập mạnh mới vỡ. Cường độ kháng nén trung bình từ 276 kg/cm2 đến 734kg/cm2. Dung trọng từ 2,65g/cm3 đến 2,67g/cm3. Tỷ trọng từ 2,70g/cm3 đến 2,72g/cm3.
* Sét kết: Màu xám đen phân lớp mỏng. Sét kết th−ờng nằm sát vách và trụ các vỉa than. Chúng bị sập lở ngay khi khai thác than. Sét kết th−ờng đ−ợc lấy làm vách giả.
Cường độ kháng nén từ 178kg/cm2 đến 541kg/cm2. Dung trọng 2,63g/cm3 đến 2,64g/cm3. Tỷ trọng từ 2,70g/cm3 đến 2,72g/cm3.
* Vỉa than: Các vỉa than ở khoáng sàng Nam Mẫu có cấu tạo khá
phức tạp, chiều dày vỉa thay đổi từ 0,13m đến 7,48m (Vỉa 9) hoặc vỉa 7 dày 0,54m đến 22,8m, trung bình 4,68m.
24
Trong vỉa có từ 1 đến 15, 20, 30 lớp kẹp. Những lớp kẹp này cũng gây khó khăn khi khai thác các vỉa có chiều dày lớn.
* Đặc điểm cơ lý vách trụ vỉa than.
* Vách giả: Vách giả nằm sát vỉa than, chiều dày vỉa từ 0,2m đến 0,5m. Vách này bị xập lở ngay khi khai thác than.
Đất đá vách giả thường là sét kết, sét than. Cường độ kháng nén thấp, th−ờng xếp vào nhóm 1 ữ 2.
* Vách trực tiếp : Vách trực tiếp nằm trên vách giả, đất đá thường là sét kết, bột kết, đôi khi cả cát kết. Vách này chỉ bị xập đổ sau khi tháo các vì chống.
* Vách cơ bản: Vách cơ bản nằm trên vách trực tiếp, đất đá ở vách này thường là cát kết, sạn kết, đôi khi bột kết cứng rắn. Vách cơ bản chỉ bị xập đổ khi phá hoả hoàn toàn.
Hậu quả của sự phá huỷ này làm cho đá vách bị nứt nẻ, sụt lún. Đới nứt nẻ sau một thời gian lan đến mặt đất. Các khe nứt có phương trùng với đường phương của vỉa. Bề rộng các khe nứt từ một vài cm đến 0,5m.
Đây là một điều rất bất lợi cho công tác khai thác, vì đó chính là nơi tập trung n−ớc m−a chảy xuống hầm lò.
Căn cứ vào tính chất đất đá, kiến tạo, đặc điểm Địa chất thủy văn - Công trình mỏ than Nam Mẫu xếp vào loại VII ữ VIII là loại tương đối ổn định về địa chất công trình. Góc sập đổ β sau khi phá hoả từ 550 đến 600 , góc sập δ : 850. Kết quả phân loại thạch học đ−ợc thể hiện trong bảng 1.3.
25
Bảng I.3. Tổng hợp phân loại thạch học vách Tên vỉa Đá vách δδδδn
KG/cm2
Nhãm
Độ cứng
Nhãm
Thạch học Loại vách
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
Cát kết >1000 5
Bét kÕt 531 3
V.9
SÐt kÕt 214 2
(0) 235 IV
Cát kết 519 3
Bét kÕt 300 3
V.8
SÐt kÕt 203 2
(0) 233 IV
Cát kết 907 5
Bét kÕt 352 2
V.7
SÐt kÕt 541 3
(0) 325 IV
Cát kết -
Bét kÕt 365 3
V.6a
SÐt kÕt 227 2
(0) 23 II
Cát kết -
Bét kÕt 324 2
V.6
SÐt kÕt 327 2
(0) 22 II
Cát kết 713 4
Bét kÕt 276 2
V.5
SÐt kÕt 228 2
(0) 224 III
Cát kết 1100 6
Bét kÕt 734 4
V.4
SÐt kÕt 230 2
(0) 246 V
Cát kết 465 4
Bét kÕt 298 2
V.3
SÐt kÕt 178 1
(0)124 III