Địa chất thủy văn mỏ

Đ ỊA CHẤT T H U Ỷ V Ă N 431<br /> <br /> <br /> <br /> Các công thức trên d ùn g đ ế xác định các thông số phụ thuộc vào đơn vị thời gian đặt trên trục hoành<br /> theo tài liệu hút nước từ lô khoan có áp, hoàn chinh, và đơn vị của hạ thâp mực nước đặt trên trục tung.<br /> hút nước với lưu lượng ổn định. Tính không hoàn Củng phái nói thêm rằng, hiện nay tât cả các<br /> chinh của lô khoan chi ảnh hường đến kết quả xác phương pháp này đều đã được số hóa và có nhiều<br /> định T = km và có th ể loại trừ bằng cách cộng với hệ phần m ểm chuyên dụng đ ế xử lý s ố liệu rất thuận lợi<br /> sô hiệu chinh Verigin đã trình bày ờ trên. Các công và dê khai thác sử dụng. Hai phẩn mểm đang được sử<br /> thức trên cũng có thế sử d ụn g đ ê xử lý tài liệu hút dụng rộng rãi trên th ế giới và ờ Việt N am là phẩn mềm<br /> nước từ tầng không áp nếu trị s ố hạ thâp m ực nước A quiíer Test và Groundvvater for VVindovvs (GWW).<br /> cực đại (Smax) trong quá trình bơm hút nước không<br /> vượt quá 20% b ể dày tẩng chứa nước. N ếu s >20% H, T à i liệ u th a m k h ả o<br /> thì trên trục tung thay vào vị trí s ta ghi s(2H - s) ứng<br /> Đoàn Văn Cánh, Bùi Học, Hoàng Văn Hưng, Nguyễn Kim<br /> với m ỗi thời điếm lấy giá trị tính toán.<br /> Ngọc, 2001. Các phương pháp điều tra ĐCTV. NXB G ia o<br /> Các công thức và phương pháp trên củng có thể sử thông Vận tài. 160 tr. Hà Nội.<br /> d ụng đê xử lý tài liệu phục hổi m ực nước nếu tổng<br /> Fetter, C.YV, 2000. Applied H ydrogeology, 4th Edition, Prentice<br /> thời gian phục hổi t* không vượt qua 10% tổng thời<br /> Hall, ISBN: 0130882399.<br /> gian kéo dài hút nước t (trường hợp này ta gọi là hổi<br /> Handbook of Groundvvater Development,1989. Roscoe Moss<br /> phục nhanh). N ếu t* > 0,11, thì trên trục hoành của đổ<br /> Company. Los Angeles, Caliíomia.<br /> thị theo dõi thòi gian là logarit của t* /t + ị*, trong đ ó t<br /> Kruseman G.P., De Ridder N.A., 1994. Analysis and Evaluation<br /> là tổng thời gian kéo dài hút nước k ể từ lúc bắt đẩu<br /> of Pumping Test Data. International In stitu tefor Land Recỉama-<br /> hút nước cho đến thòi điểm đừng hút đ ể đ o hổi phục;<br /> tion and Improvement. 376 pgs. P.O.Box 45, 6700 AA YVage-<br /> t* là thừi gian hổi phục k ế từ lúc dừng hút đến thời<br /> ningen, The Netherlands.<br /> điếm đo m ực nước dâng cao khi hổi phục.<br /> Todd, D.K. and Mays, L.w, 2005. Grounđwater Hydrology, 3rd<br /> Đơn vị tính t phụ thuộc vào đơn vị của Q (tức là<br /> Edition, Ịohn W iley & Sons, Inc., N ew York, ISBN: 0-471-<br /> nếu Q được đo bằng m 3/ n g à y thì t sê là m 2/ngày)<br /> 05937-4 (cloth), 0-471-45254-8 (VVIE)<br /> không phụ thuộc vào đơn vị đo thời gian trên trục<br /> BopeBCKMM E.B., CaMCOHOB E .r , 5I:ibmh A . c , 1979. MeTOAMKa<br /> hoành, dù tính bằng phút, giờ hay ngày đ ế đ ổ thị có<br /> onpeAC/ienMM napaMeTpoB B040H0CHbix rc>pM30HT0B n o<br /> hình dáng đẹp; ngược lại đơn vị của hệ s ố (a a * ) lại<br /> A aHHbiM OTKaneK. Ỉ4 ò ồ . H e d p a . 2 4 0 c r p . M o cK B a<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Địa chất thủy văn mỏ<br /> N guyễn Văn Chi.<br /> Hội Đ ịa chât thủy văn V iệt Nam.<br /> <br /> <br /> G iớ i th iệ u<br /> <br /> Đ ịa chất thủy văn m ỏ nghiên cứu n guồn gốc cương, đá vôi, đá phiến dầu, đá m uối, kali carbonat,<br /> thành tạo, quy luật phân bố, tính chất vật lí, thành v.v...,); m ỏ dầu khí (dầu, khí tự nhiên); m ỏ nước<br /> phần hóa học, đ ộn g lực, đ ộ n g thái nước chảy vào các d ư ới đất (nước nhạt, nư óc khoáng, nước nóng). Hoạt<br /> m ỏ khai thác khoáng sản cứng, dầu khí, nước trong đ ộ n g khai thác m ỏ bao gồm tìm kiếm, thăm dò, xây<br /> vỏ Trái Đât; n ghiên cứu sự thay đổi c h ế đ ộ d òng d ự n g m ỏ, khoan nô mìn, xúc bốc, vận tải, đô đắp,<br /> chảy tự nhiên do hoạt đ ộn g khai thác m ỏ tạo ra; sàn g tuyến, c h ế biến, tiêu thụ. Khai thác m ỏ theo<br /> n g h iên cứu tổ chức thoát nước mỏ, tháo khô m ỏ và p hư ơn g thức nào củng tạo ra khoảng trống trong<br /> xử lý các sự CỐ do nước mỏ gây ra, bảo vệ môi lòn g đất làm cho nước (khí và đât đá) xung quanh có<br /> trường mò. xu th ế dồn tới lâp kín khoảng trổng lập lại cân bằng<br /> Khai thác m ỏ là hoạt đ ộn g khai thác khoáng sản tự nhiên.<br /> hoặc các vật liệu địa châ't từ lòng đât, thường là các N ước m ỏ hình thành từ nước mưa, nước mặt<br /> n gu ồn tài n guyên không tái tạo. Theo phương thức (suối, sông, ao, hổ, biển), nước dưới đất, nước trong<br /> khai thác, có ba loại m ò - m ỏ lộ thiên, m ò hẩm lò, m ỏ côn g trình khai thác cũ (m oong, hẩm lò, bãi thải<br /> khai thác qua các lỗ khoan. Theo dạng tổn tại của v .v ...) chảy vào m ỏ và nước đưa vào m ỏ đ ể khai thác<br /> khoán g sản, có các loại m ỏ - m ỏ khoáng sản cứng (khai thác thuý lực, dập bụi, khoan). N ư ớc chảy vào<br /> (kim loại đen, kim loại m àu, sắt, urani, than, kim m ỏ làm su y giảm độ ổn định đâ't đá, gây ra biến<br /> 432 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÁT<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> dạng, sụt lờ, sập đ ổ công trình mò, bục nước, làm Từ khi m ờ via tới khi đ ó n g cửa m ỏ (toàn bộ quá<br /> thiết bị m ỏ bị ăn m òn, hư hòng. Mưa bão, lủ, triều trình m ỏ h oạt đ ộ n g ), Đ CTV m ỏ phải quan trắc đ ộn g<br /> cường làm cho m ỏ có th ể bị ngập lụt do nước chảy thái n ư ớc chảy v à o m ò đ ê đ iều chinh công tác tháo<br /> vào vượt quá năng lực bơm thoát nước. N ư ớc m ỏ có khô, thoát n ư ớ c m ỏ, p h ò n g ch ố n g b ục nước ngầm ,<br /> tính kiểm hay acid tùy loại quặng và đâ't đá vây nước lò cũ, n ư ớ c m ặt, trượt lở b ờ m ỏ, ngập lụt hầm<br /> quanh. Phòng chống nước m ỏ râ't quan trọng trong m ỏ m ùa m ư a bão.<br /> khai thác m ò khoáng sản cứng. Phòng chống nước<br /> m ỏ bằng hai phương thức - thoát nước m ỏ và tháo Phương pháp đánh giá lượng nước chảy<br /> khô mỏ. vào mò<br /> Thoát nước mò là hoạt đ ộng thu gom m ọi n guồn Tính giai đoạn của dòng chảy vào mỏ<br /> nước chày vào m ỏ đ ế tự chảy thoát ra hoặc bơm lên<br /> Khi tìm k iếm thăm d ò k ho á n g sản, việc khoan<br /> b ể mặt địa hình chảy ra ngoài. Khi m ỏ khai thác<br /> bơm đ o thí n g h iệm , quan trắc chỉ đ ánh giá đư ợc ch ế<br /> khoáng sàn ở cao hơn m ức xâm thực địa p hư ơng thì<br /> đ ộ d ò n g ch ảy tự n hiên. Khai thác m ỏ phải khoan, nổ<br /> m ọi n guồn nước chảy vào m ỏ tự chảy thoát ra ngoài.<br /> m ìn, khai đào, bốc xúc, d i dời, đ ô đ ắp hàng tỳ m ét<br /> Khi m ỏ khai thác sâu hơn m ức xâm thực thì thu gom<br /> khối đẩt đá, làm chê đ ộ d ò n g chảy tự nhiên trong<br /> nước tự chảy v ể các hầm chứa tập trung rồi bơm lên<br /> "lưu v ự c m ỏ" ch u y ển sa n g "chê' đ ộ d ò n g chảy phá<br /> địa hình thoát ra ngoài. Bơm m ỏ thường c h ế tạo<br /> huy" đ ôi khi g â y ra b ụ c n ư ớc, n g ậ p mỏ, chết người.<br /> bang các hợp kim chịu ăn m òn, có thê bơm được<br /> N g h iên cứ u v ề " ch ế đ ộ d ò n g chảy phá huỷ" ở Việt<br /> nước có 5% bùn, bơm được các hạt đâ't đá có đ ư ờng<br /> N am m ới ở giai đ o ạ n đầu.<br /> kính tới 9mm. Bơm chìm chịu ngập nước là loại bơm<br /> thoát nước m ò hiệu suất cao nhâ't. D o n ư ớ c chảy v à o m ỏ ch ỉ ổ n đ ịn h trong từng giai<br /> đoạn và p h ụ th u ộc và o n h iều y ếu tô tự nhiên và<br /> Tháo khô mò là hệ thống thiết bị, công trình chủ<br /> đ ộn g tháo nước ngầm tàng trữ trong đất đá mỏ, hạ nhân tạo n h ư v ậ y n ên chưa tìm ra côn g thức tính<br /> thâp m ực nước ngẩm , áp lực nước gia tăng độ ổn đ ú n g lư ợ n g n ư ớ c ch ảy và o m ỏ. Q u an trắc địa chất<br /> định đâ't đá mỏ. N h ừ n g m ỏ quá sũ ng nước, phải tiến thuỷ văn m ỏ tron g quá trình khai thác là cách tốt<br /> hành tháo khô m ò trước và trong quá trinh khai thác. nhất đ ê có s ố liệu d ự b áo lư ợ n g n ư ớ c chảy v ào khu<br /> Hoạt đ ộn g tháo khô m ỏ chi có hiệu quá khi hệ s ố vự c chuẩn bị khai thác.<br /> thâm của đât đá chứa nước lớn hon 2-ỉ-5m/ngày. Đ ế đ ánh giá g ẩ n đ ú n g lư ợ n g n ư ớ c chảy vào công<br /> Thông thường m ỏ chi được khai thác khi đánh giá so trình m ỏ h iện nay th ư ò n g sư d ụ n g các phương pháp<br /> sánh v ề m ặt kinh tế, chi phí tháo khô, thoát nước nhỏ sau đây.<br /> hơn giá thành khai thác quặng. - P h ư ơ n g p h á p th ú y đ ộ n g lực;<br /> Bảo vệ môi trường nước mò. Khai thác m ỏ làm thay - P h ư ơ n g p h á p tư ơ n g tự địa ch ấ t thuỷ văn;<br /> đổi m ôi trường địa châ't trên d iện tích và đ ộ sâu lớn. - P hư ơ ng p h á p cân b ằng nước;<br /> Khai thác m ỏ có thê làm cạn kiệt nước ngầm của khu - P h ư ơ n g p h á p m ô hình.<br /> dân cư xu ng quanh m ỏ (ví dụ, m ỏ Khánh Hoà, Thái<br /> N gu yên , năm 2011); N ư ớc thải m ỏ acid gây tổn hại Đánh giá lượng nước chảy vào mỏ bằng phương<br /> cho m ôi trường (như m ỏ Khe Chàm năm 2000, m ỏ pháp thuỷ động lực<br /> pyrit Giáp Lai, Phú Thọ).<br /> Khi m ỏ đ a n g trong giai đ oạn thăm dò, thiết k ế<br /> (chưa quan trắc đ ư ợ c n ư ớ c ch ảy v à o m ỏ), phải d ùng<br /> Nhiệm vụ của địa chất thuỷ văn mỏ<br /> các cô n g thức th u ỷ đ ộ n g lự c d ự tính lượng nư ớc sẽ<br /> ơ giai đoạn thăm dò sơ bộ các nhà địa chât thủy chảy và o m ỏ. N ă m 1953, T roianskyi s .v . (TpoHHCKMM<br /> văn (ĐCTV) m ỏ phải làm rõ điều kiện sủ n g nước c . B.) đ ể xu ât sử d ụ n g cô n g thứ c "giếng lán" đ ể dự<br /> m ỏ, đánh giá khả năng kinh t ế - kỹ thuật, khả năng tính lư ợ n g n ư ớ c ch ảy v à o m ỏ (Q). Theo đ ó hệ thống<br /> khai thác (ví dụ m ỏ sắt Thạch Khê chỉ khai thác đư ợc công trình m ỏ h o ặ c các thiết bị tiêu nư ớc được thay<br /> nếu tháo khô được khoảng 3/4 lượng nước ngẩm bằng n h ừ n g " g iến g lớn" có d iện tích và kích thước<br /> chảy vào mỏ; M ỏ than đ ổ n g bằng Bắc Bộ chưa thê tương đ ư ơ n g . L ư ợ ng n ư ớ c ch ảy v à o "giếng lán" xác<br /> khai thác được vì vỉa than m ểm , đá vách, đá trụ cùng định theo cô n g thứ c của J. D u p u it.<br /> m ềm yếu). N ếu chảy v à o m ỏ là n ư ớc n gầm không áp dùng<br /> ơ giai đoạn thăm dò ti mi, các nhà ĐCTV m ò công thức sau:<br /> phài d ự báo được lưu lượng, đ ộn g thái, thành phần ọ _ 1 .3 6 5 ./l(2 .// - S).S m 3/h; (1 )<br /> hóa iý các nguổn nước chảy vào m ỏ từ khi m ờ vỉa, lg /ỉ- lg r o<br /> xây d ự n g mỏ, tới khi đạt công suât khai thác cao<br /> N ếu ch ảy v à o m ò là n ư ớc n gẩm có áp d ùng công<br /> nhât, khâu vét và đ ón g cửa m ỏ, phục hổi m ôi<br /> thức:<br /> trường. ĐCTV m ỏ phai đ ể xuất các giải pháp phòng<br /> chống nước khả thi như thoát nước mỏ, tháo khô _ 2 J 3 J C ( 2 H - h)m m 3/h; (2)<br /> m ò, phụt ép bịt nước gia cường đất đá mò. \gR-\gr<br />  Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N 433<br /> <br /> <br /> <br /> Trong đó: K - hệ s ố thâm , lây theo h ệ s ố thâm hay khối lượng than khâu hao theo tuần, tháng trong<br /> trung bình các tầng chứa n ư ớc trong khu m ỏ tính m ùa khô. Khi m ỏ khai thác trong mùa mưa cẩn bóc<br /> theo công thức: tách đư ợc lượng nước m ưa chảy xuống lò qua vù ng<br /> khe nứt dân nước và lư ợng nước ngẩm chảy vào mò.<br /> K = K íM ] + K 2M 2 + ... + K nM n ' m /ngày; (3)<br /> N ên tính tương tự theo lưu lượng nước lớn nhât,<br /> A/, + M 2+<br /> nhò nhất, trung bình phải bơm ra khỏi m ò trong<br /> Trong đó: Kn - h ệ s ố thấm tính theo kết quà bơm m ùa mưa.<br /> nước thí nghiệm lỗ khoan s ố n, m /ngày; s - trị s ố hạ Phương pháp này chi gần đúng, vì không có sự<br /> thấp mực nước trong " giến g lớn", m; mn - tổng bể tương tự hoàn toàn v ể câu trúc địa châ't và m ức độ<br /> dày đá chứa n ư ớc theo lô khoan sô n, m; H - chiểu sũ ng nước của đâ't đá ngay ca đối với nhừ ng khu<br /> cao cột nước tĩnh trung b ình tính đ ến m ức khai thác nằm gần nhau. Các m ỏ có thời gian thoát nước, tháo<br /> dự tính, m; R - bán kính phát triến p hễu hạ thâp m ực khô càng lâu thì độ tin cậy s ố liệu càng lớn. S ố liệu<br /> nước không áp tính theo côn g thức: quan trắc trong nhiều năm thuỷ văn (m ột năm có 12<br /> tháng liên tục) tại nhiều m ò cho thây đà hình thành<br /> R = 2 x S^Ị Hx K , m; (4)<br /> quan hệ tuyến tính giừa lượng nước chảy vào m ỏ (Q)<br /> R - bán kính g iế n g tư ơng ứ n g với d iện tích v ó i đ ộ sâu hạ thấp m ực nước (S), với diện tích m ỏ<br /> "giếng lớn" khi m ò có d ạ n g h ình v u ô n g hay tròn đư ợc tháo khô (F) và với khối lượng quặng khai thác<br /> tính theo công thức: (đât đá bóc đi) trong cùng thời gian. Khi các s ố liệu<br /> trên (Q, s, F, khối lượng) giữa m ò đang hoạt đ ộng và<br /> r = 0 ,5 6 5 ^ , m; (5) m ỏ thiết k ế chênh lệch không lớn thì phương pháp<br /> tương tự ĐCTV cho kết quà gần thực t ế nhất. Phương<br /> Trong đó: F - d iện tích cô n g trình m ỏ đ an g thiết<br /> pháp này nên sử d ụng cho các m ỏ quặng có câu tạo<br /> k ế hoặc diện tích giớ i hạn b ằng đ ư ờ n g th u ỷ đẳng cao<br /> ĐCTV cùng như điều kiện ĐCTV phức tạp.<br /> khép kin gần nhằ't bao quan h h ình p hễu hạ thâp, m 2.<br /> D ự tính lư ợng nước chảy vào m ỏ thiết k ế Q ' theo<br /> Đối với n h ừ n g d iện tích có h ình d ạ n g phức tạp<br /> lưu lượng đơn vị q<br /> hoặc kéo dài theo m ột trục thì n ên sử d ụ n g các công<br /> thức khác đ ể tìm bán kính. C ô n g thức "giếng lớn" Q = q o. F . S , mTh; (6)<br /> cho kết quá tốt đ ố i với d ò n g chảy đ ộ n g tại các m ỏ có<br /> đ iều kiện ĐCTV đ ơ n giản. C ó th ế áp d ụ n g côn g thức qo = q / s , m 3/h /m 2; (7)<br /> của Kamenski d ự tính Q đ ối vớ i d ò n g chảy xuyên q =Q/F , m 3/h /m 2; (8)<br /> tâm trong nươc k h òn g áp. Khi tâng chứa n ư ớc năm<br /> n ông J. Szeteluk cải tiến p h ư ơ n g pháp "giếng lớn" Trong đó: Q - lưu lượng nước chảy vào m ò hiện<br /> dự tính Q cho ba loại cấu trúc địa chất thuỷ văn là tại, m 3/h; Q'- lưu lư ợng dự đoán chảy vào m ỏ thiết<br /> cấu trúc có điểu kiện địa chất th ù y văn đơn giản, kế, m 3/h; q - lun lư ợng đơn vị m ỏ hiện tại tính cho<br /> phức tạp và rất p h ứ c tạp. lm 2diện tích hẩm lò, m 3/h /m 2; c\o - lưu lư ợng đ o n vị<br /> m ỏ hiện tại cho lm hạ thấp m ực nước và lm 2 diện<br /> Kết quà tính Q theo cô n g thức "giêhg lớn" phụ<br /> tích lò, m3/h /m 2; F - diện tích hẩm lò được tháo khô<br /> thuộc chủ yếu v à o hệ s ố thâm K và cốt cao m ự c nước<br /> của m ỏ hiện tại, m 2; F - diện tích d ự đoán tháo khô<br /> tĩnh H. Với các thân q u ặn g nằm trong địa tầng n ghèo<br /> m ỏ thiết kế, m2; s - đ ộ sâu hạ m ực nước trung bình<br /> nước (q < 0,01 l.s/m ) k h ôn g n ên bơm h út nước mà<br /> trong m ỏ hiện tại, m; S '- đ ộ sâu hạ m ực nước trung<br /> tiến hành ép n ư ớc thí n g h iệm đ ể xác đ ịn h K. Các lỗ<br /> bình khi tháo khô m ỏ thiết kế, m;<br /> khoan quan trắc m ự c n ư ớ c tĩnh H nên k hoan bằng<br /> nước sạch. Dụ tính lượng nước chảy vào m ỏ thiết k ế Q' theo<br /> đ ộ sâu hạ thấp m ực nước s<br /> Đánh giá lượng nước chảy vào mỏ theo phương 1) Đ ối với nước áp lực ở nông:<br /> pháp tương tự địa chất thuỷ văn<br /> e=QÌs-ts),mìịh. (9)<br /> Phương pháp tư ơng tự địa chất th u ỷ văn sử<br /> 2) Đ ối với nước áp lực sâu:<br /> dụng SỐ liệu thoát nước, tháo khô các m ỏ đang hoạt<br /> đ ộn g đ ế dự tính Q ch ảy vào m ỏ thiết k ế có đ iều kiện Q = Q p ' / S , mVh; (10)<br /> địa châ't thuý văn tư ơ n g tự với m ỏ đ a n g khai thác.<br /> Cần chú ý d ò n g ch ảy v à o m ò chi ổn đ ịn h theo giai 3) Đ ối với nước không áp:<br /> đoạn. Trong giai đ oạn m ờ via, khai đ ào xây d ự n g các Q = ọ ( 2 H - - s )s / ( 2 H - S ) S , m3/h; (11)<br /> công trình m ỏ, d ò n g chảy v à o m ỏ chù yếu hình<br /> thành từ trừ lư ợn g tĩnh. L ư ợ ng n ư ớ c chảy vào m ỏ có D ự tính lư ợng nước chảy vào m ò thiết k ế Q ' theo<br /> th ể tính theo ch iểu dài các đ ư ờ n g lò, g iế n g m ò có chỉ SỐ ngập nước của quặng kng.n<br /> thiết diện tương tụ ở cù n g đ ộ sâu khai đào. Khi m ỏ Q = k ngnp -, mVh; (12)<br /> khai thác trong m ùa khô, d ò n g ch ảy v à o m ò đi vào<br /> ôn định, có th ế tính tư ơ n g tự theo d iện tích lò chợ k ng.n = Q ! P ' m /ngày; (13)<br /> 434 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> D ự tính Q ' theo hệ s ố thấm k ,đ ộ sâu hạ m ực và từ các tầng chứa nước xu ng quanh chảy v à o hầm<br /> nước s, b ể dày tầng chứa nước m lò. Lưu lượng d òn g tĩnh tính như sau:<br /> <br /> - Đ ổi với nước áp lực: Q , = V.JU + ị x . R . H ) l t \ [ r o + ( * / 3 ) l nvVh (19)<br /> <br /> Q = ọ ỵ j k ; m \ H '/ ỵ jk imiH r m 3/h; (14) Trong đó: V - th ế tích đâ't đá chứa n ư ớc d ự định<br /> - Đ ổi với nước không áp: tháo khô, m 3; ị.1 - hệ s ố p h ón g thích nư ớc (với đá nứt<br /> nẻ thay bằng hệ s ố khe nứt), %; R - bán kính p hễu hạ<br /> Q = k \ l H - - s ) s - / k ( 2 H - s ) s , mVh; (15) thâp, m; H - b ể d ày tầng chứa nước, m; t - thời gian<br /> Trong đó: kng.n- chi s ố ngập nước của quặng, m3/t; d ự định tháo cạn trữ lư ợn g tĩnh chảy và o m ỏ, ngày-<br /> p - sản lượng trung bình của m ò hiện tại, t/h; P' - sản đêm ; Vo - bán kính tư ơng đ ư ơng của khu vự c d ự<br /> ỉượng trung bình của m ỏ thiết kế, t/h; H,H' - độ cao đoán tháo khô, m.<br /> cột nước trước lúc bơm của m ỏ hiện tại và thiết kế, m;<br /> Phần thứ nhất của công thức (19) xác định lượng<br /> k X - h ệ SỐ th ấ m của đá c h ứ a n ư ớ c tro n g m ỏ h iệ n tạ i<br /> nước cẩn phải bơm ra từ khu vự c d ự đ ịnh khai thác,<br /> và m ỏ thiết kế, m/h; i - s ố lượng tầng chứa nước.<br /> phần thứ hai là lưu lư ợng d òn g chảy từ v ù n g phễu<br /> D ự tính lượng nước chảy vào m ỏ thiết k ế Q ' theo hạ thấp.<br /> hàm xu thế(T rend)<br /> Lượng nước đ ộ n g chảy tới (Zii) xác đ ịnh bằng tích<br /> Phương pháp tương tự ĐCTV được z . W ilk cải<br /> s ố giữa hệ s ố thấm của tẩng chứa nước (k), gradient<br /> tiến thành phương pháp các đ ư ờng xu th ế d ù n g cho<br /> áp lực (ỉ) và diện tích m ặt cắt ngang của tầng chứa<br /> m ỏ than đá, n hưng cùng có thê sử d ụn g cho các m ỏ<br /> nư ớc (F) mà từ đấy nước dưới đâ't sẽ chảy v ào công<br /> khác. D òng chảy d ự đoán được biểu thị dưới d ạng<br /> trình m ỏ trong quá trình khai thác:<br /> đổ thị quan hệ giừa lun lượng (Q) với tích F.H của<br /> m ỏ hiện tại. Giả thiết dòng chảy vào m ỏ thiết k ế xảy Zd =FJcJ, m3/h; (20)<br /> ra đ ún g như đối với m ỏ hiện tại có điều kiện ĐCTV<br /> H ệ SỐ d ò n g ch ảy d ư ớ i đ â 't x á c đ ịn h th e o tà i liệ u<br /> tưưrig tự:<br /> quan trắc của các trạm thuỷ văn gấn nhât hoặc tính<br /> Q = b{F .H )a ,m 7 h ; (16) gần đ ún g theo bản đ ồ d ò n g chảy. Lượng m ưa lây ở<br /> các trạm khí tượng gần nhất. Tích s ố của hệ s ố d òn g<br /> \g Q - \g b + lg a .( F .H ) , m 3/h; (17) chảy dưới đâ't (rj) với lư ợng m ưa (N ) và diện tích thu<br /> nước (Fd) là trị s ố lượng nước chảy tói (Q) cẩn tìm:<br /> Trong đó: Q - lưu lượng nước chảy vào m ỏ,<br /> m 3/phút; F - diện tích khai thác, km 2; H - đ ộ sâu của Q =r/.N.Fd, mVh; (21)<br /> mỏ, km; a, b - thông số, tính từ các phương trình với<br /> Khi biết đư ợc m odu l d ò n g chảy d ư ới đất ( M Ạ có<br /> m ỏ đang hoạt đ ộn g khi Q, F, H đà biết trước.<br /> th ế xác định lư ợng nư ớc (Q) chảy v à o bằng cách<br /> C ông thức thực nghiệm (16) có giá trị với đ iều nhân (M ii) với diện tích thu nước d ư ỏ i đâ't (Fd) mà từ<br /> kiện: l^ k m 2 < F < 28km 2; 0,03km < H < 0,281(111, đ ấy nước chảy vào các công trình mỏ:<br /> 0,04 < (F.H) < 3,88.<br /> Q = M d.Fd, mVh; (22)<br /> <br /> Đánh giá lượng nước chảy vào mỏ theo phương<br /> Đánh giá lượng nước chảy vào mỏ bằng phương<br /> pháp cân bằng niPỚc<br /> pháp mô hình<br /> Phương pháp cân bằng nước sử d ụ n g với các m ỏ<br /> P hương pháp m ô hình có th ể m ô p h ỏn g đư ợc các<br /> nằm biệt lập, khai thác lộ thiên hoặc bằng hẩm lò<br /> quá trình và hiện tư ợng khác nhau làm quá trình<br /> không quá sâu, n guổn cung cấp chủ yếu bằng nư ớc<br /> n ghiên cứu đơn giản và rõ ràng hơn. N h ữ n g năm<br /> m ưa và diện phân b ố của tầng chứa nước coi n hư<br /> 1930, trên th ế giới n gư ời ta đã sử d ụ n g m ô hình<br /> đơn vị ĐCTV khép kín. P hương pháp này tính tổng<br /> tương tự đê d ự tính d ò n g chảy vào n hiều khu m ỏ lộ<br /> tât cả các d òn g chảy xuất phát từ nước mưa thấm thiên. Giừa nhử ng năm 1970 m áy tính cá nhân trờ<br /> xuyên, nước bề mặt, do tháo khô đất đá và từ các nên phô biến, m ô hình s ố ĐCTV m ỏ đ ư ợc lập dựa<br /> d òn g bên sườn: trên các p hư ơng trình sai phân hừu hạn, phương<br /> trình vi phân. M ột s ố phần m ềm lập m ô hình s ố<br /> Ổ= & +& +& ' m3/h; (18)<br /> ĐCTV của Mỹ, ú c, N ga, N hật đã đ ư ợ c sử dụng ở<br /> Trong đó: Q - dòng chảy tổng cộng vào m ỏ thiết Việt Nam .<br /> kế, m 3/h; Qb - lưu lượng d òn g chảy từ nước mưa và<br /> Quá trình m ô hình hóa bao gồm n hiều bư ớc như<br /> nước bể mặt, m3/h; Q,i - lưu lượng d òn g chảy đ ộng,<br /> lập m ô hình s ố và chạy m ô hình giái các bài toán<br /> mVh; Qs - lưu lượng d òng chảy tĩnh, m 3/h.<br /> thuận, nghịch, d ự báo... M ô hình s ố là côn g cụ mạnh<br /> D òng chảy loại này tổn tại sau khi tháo cạn d ò n g đê dự tính nước chảy vào m ỏ với khi toàn bộ trường<br /> tĩnh của nước dưới đất, chi còn lại d òn g đ ộng cung m ò ba chiểu đư ợc s ố hóa nếu như m ò có h ệ thống<br /> cấp từ bể mặt (thâm nước mưa, hâ'p thu nước mặt) công trình quan trắc mưa, bốc hơi, d ò n g mặt, m ực<br />  Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N 435<br /> <br /> <br /> <br /> nước ngẩm , áp lực, tính thấm, lượng nước chảy vào Trong m ỗi phụ nhóm m ỏ lại chia ra thành hạng<br /> m ỏ hoạt đ ộn g liên tục nhiều năm. tùy thuộc vào vị trí phân b ố của đá chứa nước so với<br /> thân quặng (trên vách, trong thân quặng, dưới trụ)<br /> Phản nhóm mỏ như sau: 1- K hông có đá chứa nước; 2- Đá chứa nước<br /> nằm trên mỏ; 3- Đá chứa nước nằm trên và trong<br /> Phân nhóm m ỏ rất quan trọng khi lựa chọn<br /> thân quặng; 4- Đá chứa nước nằm trên và dưới thân<br /> phương thức khai thác nói chung và thiết k ế tháo<br /> quặng; 5- Đá chứa nước nằm trong và dư ới thân<br /> khô, thoát nước m ỏ nói riêng. V iệc khai thác m ỏ tủy<br /> thuộc rất lớn vào vào độ sũ ng nước m ỏ hay đ ộ phức quặng; 6- Đ á chứa nước nằm trong, trên và dưới<br /> tạp v ể điểu kiện địa chất thuý văn. Ví dụ, m ỏ A có thân quặng. Phân loại m ỏ của Stanislav Turer phù<br /> thê đưa vào khai thác, còn m ỏ B phải sau nhiều năm hợp với các m ỏ khai thác "kín", tức ỉà nước chảy vào<br /> nữa mới có thế khai thác khi đ iểu kiện kinh t ế - kỹ m ỏ là nư ớc dư ới đất (nước mưa, nước m ặt không<br /> thuật cho phép khắc phục n hữ n g vấn đ ể phức tạp v ề rơi, chảy trực tiếp vào mỏ).<br /> địa chất thủy văn mỏ.<br /> Phân nhóm mỏ theo điều kiện địa chắt thuỷ văn<br /> BồcẶp<br /> <br /> M ỏ lộ thiên có điều kiện Đ C T V -Đ C C T đơn giản là<br /> m ỏ có câu trúc đơn giản, thành phần thạch học và<br /> b ể d ày Ổn đ ịnh, các lớp đất đá nằm n g a n g hoặc<br /> thoải. Thân khoán g nằm k hôn g sâu, xa các d òn g<br /> k hối nư ớc mặt. Các tầng chứa nước cách ly với<br /> nhau. Lượng nư ớc chảy và o m ỏ k h ôn g lớn, không<br /> có n g u y cơ bục nước. Đất đá bóc có tầng chứa nước<br /> d ày < lOm. áp lực n ư ớc d ư ớ i đất lên trụ via (thân<br /> khoáng) < 30m . Bờ m ỏ cấu tạo chủ yếu bởi đâ't sét,<br /> đá cứ n g và nửa cứng, ít bị nứt nẻ, đá carbonat bị<br /> Hình 1. Mô hình số ĐCTV mô phỏng điều kiện tự nhiên. karst hóa yếu.<br /> M ò lộ thiên có điều kiện Đ C T V -Đ C C T phức tạp là<br /> Phân nhóm mỏ theo độ sũng nước m ỏ có cấu trúc tương đối phức tạp, nhiều lớp không<br /> ổ n định v ề thành phần thạch học và b ể d ày như ng có<br /> Đ ộ sũ n g nước m ỏ xác định theo lượng nước cần<br /> quy luật nhât định. Thân khoáng đa dạng, nằm<br /> p h à i th á o k h ô , b ơ m th o á t đ ể k h a i th á c quặng v à đ à m<br /> bảo đất đá vách, trụ thân quặng có đ ộ ổn định cao tư ơng đối sâu và gần các d òn g khối nư ớc mặt, có<br /> trong quá trình khai thác, đơn vị tính là m 3/tấn. Đ ộ phá h ủy kiến tạo. Có nhiều tầng chứa nước b ề dày<br /> sũ n g nước m ỏ phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên lớn. N ư ớc trong các tầng có quan hệ thuý lực với<br /> (lượng m ưa, bốc hơi, địa hình, các dòng, khối nước nhau và với nước mặt. Lượng nước chảy vào m ỏ<br /> mặt, thành phần và m ức đ ộ bóc lộ của đất đá che tư ơng đ ối lớn. Có khả năng bục nước. Đất đá bóc có<br /> phủ thấm nước yếu, tỷ lệ phẩn trăm b ề d ày đất đá tầng chứa nước d ày 10+30m. Á p lực nước lên trụ vỉa<br /> chứa dẫn nước bị các công trình khai đào xu yên cắt (thân khoáng) 30-ỉ-50m. Có th ể tháo khô bằng m ương<br /> qua. Sự thay đổi tính thấm nước của đất đá theo thoát nước tự chảy hoặc g iến g thu nước. Bờ m ỏ cấu<br /> chiều sâu, kiến tạo của vù n g và hình d áng địa hình tạo bời cát, sạn, cuội bở ròi xen kẽ sét pha và sét, đá<br /> chôn vùi cổ ... và các yếu tố nhân tạo (bơm thoát cứ ng và nửa cứng bị nứt nẻ m ạnh, có đới p hon g hóa<br /> nước m ỏ lằu dài hạ thấp m ực nước dưới đất làm dày hoặc các lớp m ềm yếu, đá biến chất bị v ò nhàu,<br /> tăng chiểu sâu thấm của nước mưa, nước mặt; hoạt uốn nếp m ạnh và đá carbonat bị karst hóa yếu, đá<br /> đ ộ n g k h a i th á c m ỏ là m đ ấ t đ á m ỏ d ịc h c h u yể n —► biến chất bị vò nhàu, uốn nếp m ạnh và đá carbonat<br /> biến dạng —►nứt v ỡ —* sụt lún gia tăng lư ợng nước bị karst hóa mạnh.<br /> m ưa, nước m ặt thấm xu ốn g sâu). M ò lộ thiên có điều kiện Đ C T V -Đ C C T rất phức tạj) là<br /> Phân nhóm mò theo độ sũng nước của Stanislav Turer m ỏ có cấu trúc rất phức tạp với nhiều tầng, lớp có<br /> (Ba Lan). Các m ỏ được phân thành 2 nhóm theo lu n thành phần thạch học và b ề dày biến đổi không theo<br /> lư ợn g nước chảy vào mỏ: 1) M ỏ có đ iều kiện ĐCTV quy luật. Thân khoáng nằm khá sâu và phân b ố gần<br /> đ ơn giản, đâ't đá chứa nước kém , có lưu lượng nước các d òn g hoặc khối nước m ặt lớn. N h iều tầng chứa<br /> chảy vào m ò đạt tới 600m 3/giờ; 2) Mỏ có điểu kiện nước có quan hệ thuỷ lực với nhau và với nước mặt.<br /> ĐCTV phức tạp, đất đá chứa nước tốt, có lưu lượng Lượng nước chảy vào m ỏ rất lớn. Đất đá bóc có tầng<br /> nư ớc chảy vào m ỏ lớn hơn 600m 3/giờ. chứa nước d ày hơn 30m. Á p lực nước lên trụ vỉa<br /> Trong m ỗi nhóm m ỏ lại phân ra 2 phụ nhóm theo (thân khoáng) lớn hơn 50m. Bờ m ỏ cấu tạo bởi các<br /> đ ộ sâu khai thác: a) N h ữ n g m ỏ nông, đến khoảng trầm tích m ểm rời với bể dày lớn, đá cứng và nửa<br /> lOOm, dễ khai thác lộ thiên; b) N h ữ n g m ỏ nằm sâu, cứng bị nứt nẻ, v ò nhàu rất m ạnh, đá carbonat bị<br /> khai thác hẩm lò. karst hóa rất mạnh.<br /> 436 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÁT<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> M ỏ hãm lò có điều kiện Đ C TV -Đ C C T đơn giản l à n ư ớ c ch ả y v à o m ỏ rất lớn . C ó n g u y cơ b ụ c nước<br /> m ỏ có câu trúc đơn giản, đất đá nằm ngang hoặc và o cô n g trình khai thác. Đ iều k iện k hai thác m ỏ rất<br /> thoải dưới góc d ốc nhỏ hơn 25°. Thành phẩn thạch khó khăn. Đâ't đ á câu tạo v á ch và trụ v ia (thân<br /> học và b ề dày tương đối ổn định theo diện tích và k h oán g) k h ô n g ổ n đ ịn h . H iệ n tư ợ n g đ ịa chất đ ộn g<br /> theo chiều sâu. Có th ể có n hữ n g uốn nếp đơn giản. lự c p h át triển m ạnh và đa d ạ n g , g â y n h iều trở ngại<br /> K hông có hoặc có ít đứt gãy gây ảnh hư ởng trực tiếp ch o khai thác. T h u ộ c v ể n h ó m n à y cò n có các m ỏ<br /> đối với khai thác. Các thân khoáng nằm cao hơn gốc nằm tro n g trầm tích m ềm , bở rời có n h iều tầng<br /> xâm thực địa phương. K hông có hoặc có n hữ ng chứa n ư ớ c xen kẽ các tần g (lớ p h o ặ c thấu kính)<br /> d òn g và khối nước m ặt nhỏ. N ư ớc dưới đất không cách nư ớc. B ề d à y các tầ n g ch ứ a n ư ớ c lớn h ơ n 15m,<br /> có quan hệ thuỷ lực với nước mặt. Lượng nước chảy trị SỐ á p lự c th u ỷ tĩn h lê n v á c h v à trụ th â n kh o án g<br /> <br /> vào côn g trình khai thác k hông lớn. Đ iểu kiện tháo lớn h a n 30m . Trong đá cứ n g và nử a cứ ng bị phong<br /> khô m ỏ dễ dàng. Đ ất đá ở vách và trụ vỉa (thân hóa nứt n ẻ m ãnh liệt chứa nước, xen kẽ nhiều lớp yếu<br /> khoáng) tương đối ổn định. Với các m ỏ nằm dưới và tro n g đ á c a rb o n a t b ị k a rs t h ó a Tất m ạ n h v ó i áp lự c<br /> <br /> gốc xâm thực địa p hư ơn g trong trầm tích m ềm , bở thuý tĩnh lên vách và trụ thân khoán g lớn hơn trụ<br /> rời không chứa nước hoặc chứa nước kém . Bể dày lOOm.<br /> các tầng chứa nước n hỏ hơn lOm. Trị s ố áp lực nước<br /> lên trụ vỉa 5-1 Om, các m ỏ nằm trong đá cứ ng và nửa Nghiên cứu chế độ dòng chảy phá hủy<br /> cứng ít nứt nẻ, trong đá carbonat bị karst hóa yếu, có<br /> H oạt đ ộ n g khai thác k h o á n g sản gồ m khai đào,<br /> áp lực thuỷ tĩnh lên trụ vỉa không quá 50m.<br /> khoan n ô m ìn, b ốc xúc, v ậ n ch u y ển , đ ổ lâ'p, v .v ...<br /> M ò hẩm lò có điều kiện Đ C TV -Đ C C T phức tạp là m ỏ làm thay đ ổ i b ề m ặt địa h ìn h củ n g n h ư cấu trúc dẫn,<br /> có câu trúc tương đối phức tạp. Đâ't đá có th ế nằm chứa n ư ớ c m ặt, n ư ớc n g ẩ m trên d iện tích h àn g trăm,<br /> n ghiêng 25-45°. Thành phẩn thạch học và b ề dày hàng n gàn cây s ố v u ô n g cũ n g n h ư từ b ề m ặt địa<br /> không ổn định theo diện tích và theo chiều sâu. Có hình tới đ ộ sâu vài k ilom et. Sự thay đổi của m ôi<br /> nhiều nếp uốn phức tạp và đứt gãy kiến tạo gây ảnh trường địa chất trong các khu v ự c khai thác m ỏ làm<br /> hương trực tiếp đối với khai thác. Thân khoáng đa c h ế đ ộ d ò n g ch ảy tự n h iên ch u y ển sa n g c h ế đ ộ d òng<br /> dạng và nằm sâu hơn dưới gốc xâm thực địa chảy phá h ủ y, g â y ra n h iều sự cố. C h ế đ ộ d ò n g chảy<br /> phương. Có những d òn g và khối nước m ặt lớn. phá h ủ y chưa đ ư ợ c đ ẩu tư n g h iên cứu ở Việt N am .<br /> N ư ớc dưới đâ't có th ể có quan hệ thuý lực với nước<br /> Từ kết quả n g h iên cứu c h ế đ ộ d ò n g chảy phá<br /> mặt. Lượng nước chảy vào công trình khai thác lớn.<br /> hủy, cô n g tác p h ò n g ch ố n g n ư ớ c đ ư ợ c quan tâm đầy<br /> Đ iều kiện tháo khô m ỏ khó khăn. Đât đá ở vách và<br /> đủ, toàn d iện hơn từ k hâu thăm d ò đánh giá tài<br /> trụ vỉa (thân khoáng) kém ốn định. Có m ặt các hiện<br /> n g u y ên tới k hâu thiết k ế kỹ thuật. T ừ khâu m ờ vỉa<br /> tượng địa chất đ ộn g lực gây trờ ngại cho khai thác.<br /> xây d ự n g m ỏ tới khâu đ ó n g củ a m ỏ.<br /> Thuộc nhóm m ỏ này còn k ể cả những m ỏ nằm trong<br /> trầm tích m ềm , bở rời có các tầng chứa nước dày<br /> Tài liệu tham khảo<br /> 10-5-15m, trị s ố áp lực thuý tĩnh lên vách và trụ vỉa<br /> (thân khoáng) đến 20-ỉ-30m, trong đá cứng và nửa N guyễn Khắc Vinh (Chủ biên), 2010. Cẩm nang công nghệ địa<br /> cứng bị p hon g hóa, nứt n ẻ mạnh, có các lớp kẹp yếu, châ't. Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam . NXB<br /> cũng n hư trong đá carbonat bị karst hóa mạnh, hang Khoa học tự nhiên và Công nghệ. 641 tr. Hà Nội.<br /> hốc karst được lấp đ ẩy bởi vật chất bở rời thứ sinh, AõpaMOB c . K., 1955. rM4poreoyiorMHecKMe pacneTbi<br /> trên mặt bị phủ bởi các th ể địa chất thấm nước tốt, BepTMKayibHbix ApeHaaceíí npn ocyuieHMM yro.ibHbix<br /> áp lực thuỷ tĩnh lên trụ vỉa 50-*-100m. M e c ro p c » K 4 e H M M . ĩ o a e o A U ỏ d a m . 2 5 5 CTp. M o c K B a .<br /> <br /> M ỏ hầm lò có điều kiện Đ C T V -Đ C C T rất phức tạp A õpaM O B c. K ., 196 8 . O c y u ie H M e IlIax T H b ix H K a p b e p b ix<br /> là m ỏ có cấu trúc địa chất rất phức tạp, đất đá có n c M e ií. Hedpa. 2 5 5 c r p . M ocK B a.<br /> th ế nằm d ốc hơn 45°. Thành phần thạch h ọc và b ề IOiMM6HTOB n .n ., 1967. MeTOAbi nơ/ieBbix rM4poreo/iorMHecKMX<br /> dày biến đổi k h ôn g có quy luật. C ó n hiều n ếp u ốn M C O ie d O B a H M iĩ c OCHO B3M M yM 6H H H o ITO A 3eM H bIX B 04a x<br /> phức tạp làm ch o th ế nằm đất đá bị đ ảo lộn và M e c r o p c » K 4 eH M M T B e p A b ix n c > y ie 3 H h ix H C K o n a e M h ix . B m ucvi<br /> nhiều đứt gãy hoặc các đới phá h uỷ kiến tạo gây UlKOẢứ. MoCKBa.<br /> ảnh h ư ở n g trực tiếp đ ến khai thác. Các thân khoáng<br /> TpoAHCKM M c. B ., 1956. Ĩ M A p o r e o /io r m ỉ M ocym eH M e<br /> đa d ạn g và nằm rất sâu d ư ới gốc xâm thực địa<br /> MecTopoac^eHMH no^e3Hbix MCKonaeMbix. YỉAe Mỏờam.<br /> p hương. Thân khoán g và đá v â y quanh bị sũ n g<br /> MocKBa.<br /> n ư ớc m ạnh. Có n h ữ n g d òn g hoặc khối nư ớc m ặt<br /> lớn có quan h ệ thuỷ lực với n ư ớc dưới đất. Lượng<br />