Đánh giá mức độ tin cậy của trữ lượng than mỏ Cao Sơn, Quảng Ninh bằng mô hình toán địa chất

Mỏ than Cao Sơn nằm về phía nam tỉnh Quảng Ninh, thuộc dải than Hòn Gai, nơi được đánh giá là một trong những khu vực có tiềm năng lớn về than khoáng của nước ta. Trên cơ sở tổng hợp tài liệu, xử lý số liệu về các thông số địa chất – công nghiệp mỏ bằng mô hình hàm ngẫu nhiên ổn định và toán thống kê cho thấy độ tin cậy về trữ lượng than mỏ Cao Sơn phụ thuộc vào các thông số như cấu trúc địa chất, đặc biệt là khoảng cách giữa các công trình thăm dò, tiếp đến là các thông số tính trữ lượng như chiều dày, thể trọng, góc dốc vỉa than.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá mức độ tin cậy của trữ lượng than mỏ Cao Sơn, Quảng Ninh bằng mô hình toán địa chất Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Trái đất và Môi trường; ISSN 2588-1183 Vol. 130, No. 4B, 2021, P. 49-61; DOI: 10.26459/hueunijese.v130i4B.6550 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TIN CẬY CỦA TRỮ LƯỢNG THAN MỎ CAO SƠN, QUẢNG NINH BẰNG MÔ HÌNH TOÁN ĐỊA CHẤT Khương Thế Hùng1*, Nguyễn Biển Đông2 1 Khoa Khoa học và Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2 Công ty cổ phần than Cao Sơn, Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam Tóm tắt. Mỏ than Cao Sơn nằm về phía nam tỉnh Quảng Ninh, thuộc dải than Hòn Gai, nơi được đánh giá là một trong những khu vực có tiềm năng lớn về than khoáng của nước ta. Trên cơ sở tổng hợp tài liệu, xử lý số liệu về các thông số địa chất – công nghiệp mỏ bằng mô hình hàm ngẫu nhiên ổn định và toán thống kê cho thấy độ tin cậy về trữ lượng than mỏ Cao Sơn phụ thuộc vào các thông số như cấu trúc địa chất, đặc biệt là khoảng cách giữa các công trình thăm dò, tiếp đến là các thông số tính trữ lượng như chiều dày, thể trọng, góc dốc vỉa than. Kết quả xác định theo mô hình hàm ngẫu nhiên ổn định chỉ rõ khoảng cách giữa các công trình thăm dò đều nằm lân cận kích thước đới ảnh hưởng, như vậy mạng lưới thăm dò thi công về cơ bản phù hợp với nhóm mỏ và đặc tính biến đổi các thông số địa chất vỉa than, đáp ứng yêu cầu tính trữ lượng cấp 121 và 122. Kết quả đánh giá sai số tính trữ lượng than bằng mô hình toán thống kê mỏ Cao Sơn cho thấy với xác suất tin cậy 0,95 thì sai số trữ lượng thay đổi từ ± 10,89 ÷ ± 12,35%, nghĩa là trữ lượng than tính toán trong giai đoạn thăm dò bảo đảm độ tin cậy cho khai thác. Kết quả nghiên cứu góp phần lựa chọn các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác và tin cậy trong đánh giá trữ lượng than mỏ Cao Sơn nói riêng, cho các mỏ than thuộc bể than Quảng Ninh nói chung. Từ khóa: trữ lượng than, mô hình toán địa chất, mỏ Cao Sơn, tỉnh Quảng Ninh 1 Giới thiệu Thực tiễn công tác thăm dò và khai thác đã chỉ ra rằng, trong tự nhiên không bao giờ các thân khoáng có hình dạng, kích thước, yếu tố thế nằm, các đặc trưng về chất lượng và các thông số địa chất thân quặng giống nhau trên toàn bộ thân quặng [1, 2, 3]. Chính sự biến hóa tự nhiên này mà việc nội và ngoại suy tài liệu thăm dò có độ tin cậy khác nhau. Để nhận thức đối tượng nghiên cứu trong quá trình thăm dò mỏ khoáng và mô tả định lượng sự biến hoá các tính chất quan trọng của các thông số địa chất thân khoáng, người ta thường sử dụng rộng rãi phương pháp mô hình hoá, đặc biệt là các loại mô hình toán địa chất [1, 2, 3, 4]. Theo báo cáo tổng hợp tài liệu và tính lại trữ lượng khoáng sàng Khe Chàm II- IV, mỏ than Cao Sơn đã được thăm dò bổ sung đến mức -500m với mạng lưới cấp 121 là 125 x 125m, cấp 122 là 150 x 150m, và cấp 333 là 300 x 300m [6, 7]. Kết quả thăm dò đã cung cấp những tài liệu cần thiết về chất lượng, trữ lượng than và điều kiện khai thác mỏ cho công tác khai thác * Corresponding: khuongthehung@humg.edu.vn Ngày gửi: 09-10-2021; Hoàn thành phản biện: 03-12-2021; Nhận đăng: 05-12-2021 Khương Thế Hùng và Nguyễn Biển Đông Vol. 130, No. 4B, 2021 trong nhiều năm qua. Hiện mỏ đang khai thác bằng phương pháp lộ thiên đến cốt -70m. Phân tích tài liệu thăm dò cho thấy, mức độ nghiên cứu chi tiết chủ yếu tập trung từ lộ vỉa đến cốt - 200m, từ cốt -200m đến cốt -500m mức độ nghiên cứu còn sơ bộ, chỉ có một số ít công trình khoan khống chế các vỉa than. Vì vậy, việc đánh giá độ tin cậy của tài liệu thăm dò nói chung, trữ lượng than ở khu vực thăm dò nói riêng làm cơ sở định hướng thăm dò dưới sâu là hết sức cần thiết. Địa tầng của khu Cao Sơn chứa các vỉa than từ vỉa V1 đến vỉa V20 và một số vỉa phụ dạng thấu kính đi kèm. Tuy nhiên, các vỉa than V14-5, V13-1, V12, V11, V10 được đánh giá có triển vọng khai thác, và thực tế hiện nay hầu hết các moong khai thác đang tập trung vào những vỉa này. Do vậy, bài viết lựa chọn tập trung nghiên cứu cho các vỉa than nêu trên. 2 Khái quát về đặc điểm địa chất mỏ Mỏ Cao Sơn thuộc khoáng sàng Khe Chàm, phường Mông Dương, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh. Khu mỏ cách trung tâm thành phố Cẩm Phả khoảng 4 km về phía tây nam, nằm bên trái đường quốc lộ 18A từ Hạ Long đi Mông Dương (Hình 1-A). Trong khu mỏ có mặt các trầm tích Trias thuộc hệ tầng Hòn Gai, phân hệ tầng giữa và các trầm tích bở rời hệ Đệ Tứ (Lê Hùng và nnk, 1996, Hình 1-B). Thành phần thạch học của phân hệ tầng Hòn Gai giữa bao gồm các lớp cuội kết, cát kết, bột kết, sét kết, sét than và các vỉa than nằm xen kẽ nhau, chiều dày địa tầng khoảng 1.800 m. Phân hệ tầng Hòn Gai giữa là đối tượng chứa các vỉa than công nghiệp (Hình 2). Hình 1. A-Bản đồ Việt Nam và vị trí vùng Cẩm Phả, B-Sơ đồ địa chất vùng Cẩm Phả, Quảng Ninh và vị trí khu mỏ Cao Sơn [5] Trầm tích hệ Đệ tứ (Q) phủ trực tiếp lên các thành tạo của phân hệ tầng Hòn Gai giữa, chúng được phân bố ở các khu vực thấp, thung lũng xung quanh khu mỏ. Thành phần trầm 50 jos.hueuni.edu.vn Vol. 130, No. 4B, 2021 tích bao gồm cuội, sỏi, cát, sét bở rời, đôi nơi là các tảng lăn, đây là sản phẩm phong hoá từ các đá có trước. Trong khu mỏ Cao Sơn phát triển các nếp uốn và hệ thống các đứt gãy, chúng làm phức tạp và gây khó khăn cho công tác đồng danh vỉa và khai thác than. Hình 2. Mắt cắt địa chất tuyến XVI mỏ than Cao Sơn [6, 7] 3 Số liệu và phương pháp nghiên cứu Trong thực tế thăm dò, độ tin cậy về trữ lượng khoáng sản có thể được đánh giá bằng nhiều phương pháp khác nhau; trong đó, phương pháp toán thống kê, địa thống kê hoặc hàm ngẫu nhiên ổn định là những phương pháp thuộ ...