BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN NGỌC THANH CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ TIỀM NĂNG THAN KHU VỰC BẢO ĐÀI I-II (ĐÔNG TRIỀU, QUẢNG NINH VÀ SƠN ĐỘNG, BẮC GIANG) LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngành: Kỹ thuật Địa chất Mã số: 60520501 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HOC: TS Nguyễn Tiến Dũng HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các tài liệu, số liệu kết nêu luận văn trung thực, kết cơng trình khác Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2014 Tác giả Trần Ngọc Thanh MỤC LỤC Danh mục Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục biểu bảng Danh mục hình vẽ, vẽ MỞ ĐẦU Chương Đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực Bảo Đài I-II 15 1.1 Khái quát đặc điểm địa lý tự nhiên - Kinh tế nhân văn, lịch sử nghiên cứu địa chất 15 1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 15 1.1.2 Đặc điểm kinh tế nhân văn 16 1.1.3 Lịch sử nghiên cứu địa chất khu mỏ Bảo Đài 17 1.2 Đặc điểm địa chất khu vực Bảo Đài 20 1.2.1 Địa tầng 20 1.2.2 Đặc điểm cấu trúc, kiến tạo 28 1.2.3 Khoáng sản 33 Chương Tổng quan than phương pháp nghiên cứu 35 2.1 Tổng quan than yêu cầu công nghiệp 35 2.1.1 Khái quát than 35 2.1.2 Phân chia đơn vị chứa than 36 2.1.3 Các yêu cầu công nghiệp 40 2.2 Phương pháp nghiên cứu sử dụng luận văn 43 2.2.1 Tổng hợp, xử lý tài liệu 43 2.2.2 Phương pháp tiếp cận hệ thống 43 2.2.3 Phương pháp mơ hình hoá 44 2.2.4 Phương pháp chuyên gia kết hợp với kinh nghiệm thực tế 45 Danh mục Trang học viên 2.2.5 Các phương pháp đánh giá tài nguyên II Chương Đặc điểm hình thái, cấu trúc chất lượng vỉa than khu mỏ Bảo Đài I-II 47 3.1 Đặc điểm vỉa than khu vực Bảo Đài I-II 47 3.2 Đặc điểm biến đổi hình dạng cấu trúc vỉa than khu mỏ Bảo Đài I-II 50 3.2.1 Đặc điểm chiều dày và mức độ biến đổi chiều dày vỉa 50 3.2.2 Mức độ phức tạp cấu tạo vỉa 52 3.2.3 Đặc điểm hình dạng mức độ biến đổi hình dạng vỉa than 53 3.3 Đặc điểm cấu trúc, kiến tạo vỉa than 55 3.4 Đặc điểm nằm mức độ biến đổi nằm vỉa than 57 3.5 Đặc điểm chất lượng mức độ ổn định chất lượng 58 Chương Đánh giá tiềm than định hướng cơng tác thăm dị than khu mỏ Bảo Đài I-II 60 4.1 Yêu cầu đánh giá tài nguyên than khu mỏ Bảo Đài I-II 60 4.1.1 Chỉ tiêu đánh giá tài nguyên than 60 4.1.2 Nguyên tắc xếp cấp tài nguyên đánh giá 60 4.2 Lựa chọn phương pháp đánh giá tài nguyên than khu mỏ Bảo Đài I-II 62 4.2.1 Cơ sở tài liệu ranh giới dự báo 62 4.2.2 Lựa chọn phương pháp đánh giá tài nguyên than 64 4.2.3 Kết đánh giá tài nguyên than khu vực Bảo Đài I-II 63 4.3 Định hướng cơng tác thăm dị khu vực Bảo Đài I-II 67 4.4.1 Định hướng công tác tìm kiếm (điều tra đánh giá) than 68 - 45 Danh mục 4.4.2 Trang Định hướng công tác thăm dò phát triển mỏ 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 Tài liệu tham khảo 80 PHỤ LỤC 81 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 1-1 Ranh giới tọa độ khu mỏ Bảo Đài I-II 15 Bảng 2-1 Phân loại than theo tiêu chuẩn Nga Mỹ 33 Bảng 2-2 Trữ lượng than 10 nước chủ yếu giới (2006) 36 Bảng 2-3 Sản lượng Antracit giới năm 1980 – 2005 – (EIA2005) 36 Bảng 2-4 Yêu cầu chất lượng than nhiệt xuất số nước 38 Bảng 2-5 Yêu cầu chất lượng antracit dùng làm nguyên liệu 40 Bảng 3-1 Tổng hợp đặc điểm vỉa than 47 Bảng 3-2 Hệ thống phân cấp tài nguyên than theo chiều dày 48 DANH MỤC CÁC BẢN VẼ, HÌNH VẼ Số hiệu Tên vẽ, hình vẽ Bản vẽ 1-1 Bản đồ địa chất cấu trúc bể than Quảng Ninh, tỷ lệ 250.000 Bản vẽ 1-2 Bản đồ lộ vỉa vỉa than lớp đất khu mỏ Bảo Đài I-II Bản vẽ 1-3 Mặt cắt địa chất tuyến XI Bản vẽ 1-4 Mặt cắt địa chất tuyến IXB Bản vẽ 1-5 Mặt cắt địa chất tuyến VI Bản vẽ 1-6 Bình đồ đẳng trụ tính trữ lượng vỉa khu mỏ Bảo Đài I-II Trang MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Than đá nguồn tài nguyên thiên nhiên khai thác phục vụ kinh tế Quốc dân Bể than Quảng Ninh chiếm sản lượng khai thác than hàng năm nước ta Trong năm gần nhu cầu lượng xuất than nghiệp thúc đẩy phát triển nhanh chóng ngành cơng , đặc biệt bể than Quảng Ninh đòi hỏi việc chuẩn bị tài nguyên phục vụ cho thiết kế khai thác vấn đề cấp thiết Theo sơ đồ phát triển ngành than, định hướng phát triển ngành đến năm 2025 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt đến năm 2025 sản lượng than khai thác dự kiến 70 triệu Tuy nhiên nhu cầu tiêu thụ than nước dự báo khoảng 115 triệu vào năm 2015 382 triệu vào năm 2030, số lượng than dành cho việc vận hành nhà máy điện chiếm khoảng 80 đến 85%, hàng loạt nhà máy điện chạy than Hải Phịng, Thái Bình, Quảng Ninh… vào hoạt động Sự gia tăng sản lượng than khai thác cách mạnh mẽ nhu cầu tiêu thụ than ngày tăng cao, đòi hỏi nhà quản lý cần hoạch định chiến lược chuẩn bị nguồn tài nguyên để phục vụ cho việc thiết kế khai thác, cơng tác dự báo, đánh giá tài nguyên than quan trọng Với công nghệ khai thác tiên tiến áp dụng Việt Nam Thế giới vấn đề có tính định đến sản lượng than khai thác việc chuẩn bị tài nguyên phục vụ cho khai thác Theo tài liệu có, nay, tổng tài nguyên, trữ lượng than tìm kiếm, thăm dị tính đến 31/12/2005 tồn lãnh thổ nước ta 39 tỷ tấn, gồm: - Than atraxit vùng Quảng Ninh TKV quản lý (tính đến đáy tầng than) khoảng 10 tỷ tấn; c trữ lượng chiếm khoảng 16%, tài nguyên dự tính chiếm 24.9%, tài nguyên dự báo chiếm 59% tổng tài nguyên, trữ lượng toàn vùng Theo kết đánh đề án tìm kiếm than mức -300m Bể than Quảng Ninh, tài nguyên 10 than dự tính -300 khoảng gần tỷ ( Tài liệu Công ty TNHH MTV Địa chất mỏ - Vinacomin, năm 2012) - Vùng Nội Địa có trữ lượng than thăm dị 453 triệu tấn, TKV quản lý khai thác chiếm khoảng 1,5%; Các đơn vị ngành than quản lý khai thác chiếm khoảng 2,85% (bao gồm than antraxit, than nâu, than mỡ than bùn) - Vùng đồng Sông Hồng (Than bitum) với tài nguyên dự báo khoảng 210 tỷ Trong đó: theo "Báo cáo địa chất kết khảo sát, tìm kiếm, thăm dị than đồng sơng Hồng" thuộc dự án hợp tác Tập đoàn Than – Việt Nam NEDO (Nhật Bản) thực từ năm 1998 đến năm 2002 kết luận: trữ lượng thăm dò mỏ Bình Minh (Diện tích 25 km thuộc huyện Khối Châu, tỉnh Hưng Yên) 456 triệu Tài nguyên than vùng Khối Châu tính đến độ sâu -1000m (Diện tích 80km2) 1581 triệu Tài nguyên dự báo khu vực khảo sát từ Khoái Châu (Hưng n) đến Đơng Hưng (Thái Bình), đến độ sâu -1000m là: 28692 triệu (Báo cáo tổng kết địa chất độ chứa than miền võng Hà Nội, Viện Địa chất Khoáng sản, năm 1986) Theo tổng sơ đồ phát triển Than Việt Nam giai đoạn 2006 ÷ 2025, hầu hết mỏ vùng Quảng Ninh thiết kế khai thác đến mức –300m; vùng Cẩm Phả số mỏ xuống sâu Điều cho thấy tốc độ tăng trưởng ngành Than năm vừa qua năm lớn Để đạt mục tiêu tăng trưởng năm tới ngành Than, vấn đề quan chức quan tâm là: sau năm 2025 sản lượng ngành Than sao, lấy than đâu? mà nhu cầu lượng ngày tăng Một thực tế nhiều năm qua, ngành Than đầu tư lớn cho cơng tác thăm dị, mục tiêu thăm dị tập trung dải than Phả Lại - Hòn Gai Kế Bào, từ -300m trở lên; Phần tài liệu địa chất –300m vùng than tiềm than dải Bảo Đài-Yên Tử đề cập sơ số cơng trình riêng lẻ, chưa phân tích đánh giá cách hệ thống tồn tại, số lượng đặc điểm phân bố chất lượng chúng, quy mô triển vọng chưa đánh giá cách toàn diện đầy đủ 11 Trên sở tổng hợp tài liệu địa chất khai thác bể than Quảng Ninh cho thấy: hầu hết diện tích thăm dò đạt trữ lượng tin cậy huy động vào khai thác năm qua, phần cịn lại tìm kiếm dừng công tác đo vẽ lập đồ địa chất - khoáng sản Để làm sở cho việc triển khai cơng tác thăm dị khai thác đạt hiệu quả, việc đánh giá tiềm than cần thiết, khu vực dải than Bảo Đài – Dải than Bảo Đài - (trong có khu vực Bảo Đài I, II) hai dải chứa than lớn thuộc bể than Đông Bắc Việt Nam, ranh giới địa lý thuộc hai tỉnh Bắc Giang Quảng Ninh Công tác nghiên cứu địa chất khoáng sản tiến hành qua nhiều giai đoạn, từ cơng tác điều tra đến thăm dị, nhiên mức độ nghiên cứu địa chất chưa đồng toàn dải chứa than, mà tập trung phần lộ vỉa Kết nghiên cứu khu vực Bảo Đài I, II đánh giá khu vực có tiềm than lớn dải than Bảo Đài chung Đây khu vực có chất lượng than tương đối tốt, địa tầng chứa than tồn từ đến 12 vỉa than, vỉa than có giá trị cơng nghiệp từ vỉa đến vỉa Tuy nhiên đặc điểm địa chất điều kiện kinh tế xã hội nên cơng tác điều tra, thăm dị khai thác than khu vực Bảo Đài I, II khiêm tốn Vì vậy, cấu trúc địa chất tiềm than khu vực nghiên cứu chưa đánh giá mức, toàn khu vực Bảo Đài I-II có số cơng trình khoan thăm dị, cịn lại cơng trình khoan nơng khu vực lân cận Để giải vấn đề nêu trên, học viên chọn đề tài “Cấu trúc địa chất tiềm than khu vực Bảo Đài I-II (Đông Triều, Quảng Ninh Sơn Động, Bắc Giang)” làm đề tài luận văn tốt nghiệp cao học MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN - Mục tiêu: Nghiên cứu làm sáng tỏ đặc điểm địa chất, đặc điểm phân bố, độ chứa than; hình thái kiến trúc vỉa than làm sở đánh giá tiềm tài nguyên than định hướng cơng tác điều tra thăm dị khai thác than khu vực Bảo Đài I-II thuộc huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang - Nhiệm vụ: Để đạt mục tiêu trên, luận văn tập trung giải nhiệm vụ sau Bảng tính hệ số biến thiên chiều dày vỉa khu mỏ Bảo Đài I-II Bảng số: 01 STT Chiều dày Chiều dày Tên công trình tổng quát trung bình thăm dò vỉa than vỉa than (m) (M) Tên vỉa Chênh lệch Bình phương chênh lệch 11 BĐ01 2.20 1.67 0.53 0.28 11 BĐ03 1.97 1.67 0.30 0.09 11 BĐ02 0.84 1.67 -0.83 0.69 18 Total 5.01 Trung b×nh 1.67 1.67 10 BĐ01 1.82 2.37 -0.55 0.30 10 BĐ03 3.20 2.37 0.83 0.69 10 BĐ02 2.08 2.37 -0.29 0.08 7.10 Trung b×nh 2.37 128A 1.87 1.40 0.47 0.22 123 1.23 1.40 -0.17 0.03 124 0.70 1.40 -0.70 0.49 462 0.27 1.40 -1.13 1.28 652 1.55 1.40 0.15 0.02 624 1.56 1.40 0.16 0.03 625 2.63 1.40 1.23 1.51 9.81 1.40 44 0.73 31 0.77 55 2.37 Trung b×nh 0.73 1.08 17A Total Hệ số biến thiên chiều dày vØa than Vm(%) 1.06 17 Total Ph­¬ng sai chiỊu dày vỉa than (sm) 3.58 1.40 82 Phân loại nhóm mỏ theo Vm STT Tên vỉa Chiều dày Chiều dày Tên công trình tổng quát trung bình thăm dò vỉa than vỉa than (m) (M) Chênh lệch Bình phương chênh lệch 128A 5.71 5.12 0.59 0.35 123 0.35 5.12 -4.77 22.75 124 2.54 5.12 -2.58 6.66 642 1.37 5.12 -3.75 14.06 652 2.90 5.12 -2.22 4.93 624 1.23 5.12 -3.89 15.13 625 0.72 5.12 -4.40 19.36 8 BĐ01 11.70 5.12 6.58 43.30 BĐ03 17.10 5.12 11.98 143.52 10 BĐ02 7.58 5.12 2.46 6.05 16 Total 51.20 Trung b×nh 5.12 5.12 128A 4.13 4.94 -0.81 0.66 123 4.31 4.94 -0.63 0.40 124 1.39 4.94 -3.55 12.60 642 4.63 4.94 -0.31 0.10 652 6.18 4.94 1.24 1.54 624 1.99 4.94 -2.95 8.70 7 625 8.04 4.94 3.10 9.61 BĐ01 10.21 4.94 5.27 27.77 BĐ03 0.95 4.94 -3.99 15.92 BĐ02 7.60 4.94 2.66 14 Total Trung b×nh 5.54 108 3.06 62 7.08 49.43 4.94 HƯ số biến thiên chiều dày vỉa than Vm(%) 276.11 10 Phương sai chiều dày vỉa than (sm) 84.37 4.94 83 Phân loại nhóm mỏ theo Vm STT Tên vỉa Chiều dày Chiều dày Tên công trình tổng quát trung bình thăm dò vỉa than vỉa than (m) (M) Chênh lệch Bình phương chênh lệch 6A 128A 0.95 2.33 -1.38 1.9044 6A 123 4.40 2.33 2.07 4.2849 6A 124 1.65 2.33 -0.68 0.4624 13 Total 7.00 Trung b×nh 2.33 2.33 128A 16.49 4.29 12.20 148.84 123 2.08 4.29 -2.21 4.8841 124 1.73 4.29 -2.56 6.5536 642 0.84 4.29 -3.45 11.9025 652 6.23 4.29 1.94 3.7636 6 624 0.33 4.29 -3.96 15.6816 625 7.64 4.29 3.35 11.2225 BĐ01 2.51 4.29 -1.78 3.1684 BĐ03 4.42 4.29 0.13 0.0169 10 BĐ02 0.61 4.29 -3.68 13.5424 42.88 Trung b×nh 4.29 128A 2.11 1.64 0.47 0.2209 123 1.56 1.64 -0.08 0.0064 124 2.63 1.64 0.99 0.9801 BĐ01 0.69 1.64 -0.95 0.9025 5 BĐ03 1.23 1.64 -0.41 0.1681 8.22 1.64 78 4.94 115 0.75 46 4.29 Trung b×nh 1.82 219.5756 11 Total HƯ sè biến thiên chiều dày vỉa than Vm(%) 6.6517 12 Total Phương sai chiều dày vỉa than (sm) 2.278 1.64 84 Phân loại nhóm mỏ theo Vm STT Tên vỉa Chiều dày Chiều dày Tên công trình tổng quát trung bình thăm dò vỉa than vỉa than (m) (M) 4 Chênh lệch Bình phương chªnh lƯch 123 0.25 3.15 -2.90 8.41 BĐ01 6.04 3.15 2.89 8.3521 10 Total 6.29 Trung b×nh 124 0.64 0.71 -0.07 0.005 2 BĐ01 0.78 0.71 0.07 0.005 Trung bình 0.71 Phân loại nhóm mỏ theo 3.15 1.42 Hệ số biến thiên chiều dày vỉa than Vm(%) 16.7621 3.15 Total Phương sai chiều dày vỉa than (sm) 4.09 130 0.10 14 0.010 0.71 Trung b×nh mỏ 68 Vỉa than tương đối ổn định Diễn giải c«ng thøc  Vm= m 100 M  m N (m i  M )  N  i 1  M  % N N  mi i 1 Trong ®ã: m: Phương sai chiỊu dày vỉa than M: GÝa trị trung b×nh chiỊu dày vỉa ị chiÒu dày vỉa điểm cắt vỉa th i 85 Vm 86 Bảng tính hệ số gián đoạn vỉa khu mỏ Bảo Đài I-II Ph lc s 02 Tên vỉa than/ks STT Tổng diện Tên công Tổng diện tích trình thăm tích phân bố cửa sổ dò cắt vỉa vỉa than Om,