Xác định lượng nước chảy vào mỏ bằng phương pháp mô hình số khu Mỏ Cóc và Ngòi Đum - Đông Hồ, mỏ Apatit Lào Cai

XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC CHẢY VÀO MỎ BẰNG<br /> PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH SỐ KHU MỎ CÓC VÀ NGÕI ĐUM -<br /> ĐÔNG HỒ, MỎ APATIT LÀO CAI<br /> <br /> LÊ HUY HOÀNG*, VŨ ĐÌNH HOAN*,<br /> ĐẶNG TRẦN TRUNG**<br /> <br /> <br /> Determining the debit of watter flow the mine Coc and Ngoi Dum, apatit Lao<br /> Cai by the numerical modelling method<br /> Abstract: The paper presents the application of numerical modelling<br /> method in determining the debit of watter flow into the mine of Coc and<br /> Ngoi Dum, apatit Lao Cai. The result of calculation by software<br /> MODFLOW is considered to be applicable in comparision with by the<br /> underground watter hydrodynamic method and insitu-monitoring data.<br /> <br /> <br /> <br /> I. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - KHAI THÁC MỎ nằm dƣới mực thoát nƣớc tự nhiên, từ độ sâu 40<br /> Các mỏ apatit Lào Cai ở miền núi cao. Địa - 60m, tƣơng ứng độ cao tuyệt đối 85 - 125m,<br /> hình bị chia cắt mạnh. Mạng sông suối khá phát trở xuống. Các thân quặng dạng đơn nghiêng<br /> triển. Không có các khối nƣớc mặt. Hệ tầng (cánh nếp lõm), cắm nghiêng dƣới góc từ 40 -<br /> chứa quặng là đá trầm tích biến chất thuộc hệ 45 đến 900. Chiều dày trung bình 8 - 8,6 m.<br /> tầng Cam Đƣờng (1cđ). Đá loại cứng và nửa Phần trên sẽ đƣợc khai thác lộ thiên. Còn phần<br /> cứng, nứt nẻ không đều, chứa nƣớc kém.1 dƣới sâu khai thác ngầm bằng lò giếng. Ranh<br /> Trong vòng 15 - 20 năm nữa, khi mà quặng giới độ sâu áp dụng công nghệ khai thác lộ thiên<br /> apatit loại I, III trong vỏ phong hóa hóa học bị và hầm lò chƣa xác định.<br /> cạn kiệt thì quặng loại II nằm dƣới đới phong Khi khai thác lộ thiên, bờ tĩnh cắt theo trục<br /> hóa sẽ trở thành nguồn tài nguyên quan trọng vỉa phía tây nam, còn bờ động mở rộng dần về<br /> để khai thác làm phân lân, photpho vàng và phía đông bắc. Ở khu Mỏ Cóc, muốn mở<br /> xuất khẩu. moong xuống sâu lấy quặng loại II ở Mỏ Cóc<br /> Khu Mỏ Cóc và Ngòi Đum - Đông Hồ thuộc và Làng Cóc bắt buộc phải dịch chuyển suối<br /> phần trung tâm của bể apatit Lào Cai, nơi tập Cóc về phía tây nam, ra ngoài phạm vi moong<br /> trung khoảng 180tr.tấn quặng loại II với hàm khai thác. Ngòi Pèng và phần hạ lƣu của nó là<br /> lƣợng P2O5 trung bình 20,76 - 27,55%, chiếm ngòi Đƣờng chảy cắt ngang vuông góc với<br /> hơn 30% tổng trữ lƣợng quặng apatit loại này đƣờng phƣơng vỉa không thể di rời. Khu mỏ<br /> trên toàn bể (tính đến độ sâu -500m). Quặng này dự kiến mở hai moong: một moong ở bên<br /> phải ngòi Pèng, gồm Mỏ Cóc và Làng Cóc, và<br /> * moong kia ở bên trái ngòi Pèng, gồm Làng<br /> CTCP Tư vấn Đầu tư và Xây dựng Mỏ.<br /> Cáng 1 và Làng Cáng 2.<br /> 38-Bích Câu, Hà Nội. Tel (04) 3732-23-42<br /> ** Đối với khu Ngòi Đum - Đông Hồ chỉ cần<br /> Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước<br /> mở một moong theo đƣờng phƣơng vỉa. Tất cả<br /> quốc gia.<br /> ĐT: 0983 397 833<br /> có 3 moong khai thác lớn. Quy mô kích thƣớc<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 3<br /> và đặc tính địa chất - khai thác của chúng nêu trong bảng 1.<br /> Bảng 1. Đặc tính địa chất-khai thác các moong<br /> <br /> Moong khai thác<br /> Các đặc trƣng<br /> Mỏ Cóc Làng Cáng 1, 2 Ngòi Đum-Đông Hồ<br /> Độ cao địa hình, m 200-300 200-300 250-350<br /> Chiều dài, m 1700 1600 2550<br /> Chiều rộng, m 466 393 300<br /> Diện tích mặt moong, ha 79,21 62,88 76,5<br /> Diện tích đáy moong, m2 1700x40 1600x40 2550x40<br /> Chiều dày đới phong hóa, m 60 60 40<br /> Độ cao ranh giới phong hóa, m +85 +85 +125<br /> Độ sâu thăm dò, m -300 -300 -500<br /> Trữ lƣợng quặng II, tr.tấn 42,5 134,5<br /> trong đó, cấp A+B+C1 36,71 60,5<br /> cấp C2 5,79 74<br /> Hàm lƣợng trung bình P2O5, % 27,55 27,55 20,76<br /> Chiều dày thân quặng, m 8,6 8,6 8<br /> Độ cao mực nƣớc tĩnh, m +130 +130 +142<br /> Độ cao tháo khô tự chảy, m +120 +120 +90<br /> <br /> Ven bờ các suối lớn nhƣ ngòi Pèng, ngòi và z, trong đó z là trục thẳng đứng. Kxx = Kxx(x,<br /> Đum và suối Đông Hồ trừ dải (trụ) bảo vệ y, z), Kyy = Kyy(x, y, z), Kzz = Kzz(x, y, z);<br /> không cho nƣớc mặt tràn vào moong.  - hệ số nhả nƣớc tại vị trí x, y, z.<br /> II. XÂY DỰNG MÔ HÌNH  =  (x,y,z).<br /> II.1. Cơ sở lý thuyết của mô hình W - modun ngầm, nguồn cung cấp hay lƣợng<br /> Mô hình hóa quá trình thấm của chất lỏng nƣớc thoát tại vị trí x, y, z ở thời điểm t. W =<br /> trong môi trƣờng hổng là một phƣơng pháp thực W(x, y, z, t).<br /> nghiệm để giải các bài toán động lực học nƣớc Với phƣơng trình này, khi cho trƣớc điều kiện<br /> dƣới đất xác định lƣu lƣợng dòng thấm và sự ban đầu và điều kiện biên có thể xây dựng một mô<br /> phân bố áp lực nƣớc trên toàn bộ miền thấm. hình toán học về dòng chảy nƣớc dƣới đất trong<br /> Trên cơ sở lý thuyết cân bằng khối lƣợng nƣớc điều kiện vận động ổn định và không ổn định, môi<br /> trong tầng (phức hệ) chia nƣớc của Bucsines và trƣờng một lớp hay nhiều lớp, đồng nhất hoặc<br /> các định luật thấm Darcy, sự chuyển động của không đồng đều về tính thấm. Bài toán đƣợc giải<br /> nƣớc dƣới đất đƣợc viết bằng phƣơng trình vi bằng phƣơng pháp sai phân hữu hạn theo chiều cao<br /> phân đạo hàm riêng: cột nƣớc cần tháo khô để xác định lƣu lƣợng dòng<br /> h   h    h    h  ngầm chảy vào công trình khai thác.<br /> .   K xx .    K yy .    K zz .   W , (1)<br /> t x  x  y  y  z  z  II.2. Cơ sở xây dựng mô hình<br /> trong đó, Mô hình đƣợc xây dựng trên cơ sở nền bản<br /> h- độ cao mực nƣớc tại vị trí x, y, z ở thời đồ địa hình tỷ lệ 1/10000 cùng với bản đồ địa<br /> điểm t, là hàm phụ thuộc vào vị trí không gian chất tỷ lệ 1/25000 và các số liệu thu đƣợc trong<br /> và thời gian: h = h(x, y, z, t); quá trình thăm dò trƣớc đây. Song, vì khu mỏ<br /> Kxx, Kyy, Kzz - hệ số thấm theo các trục x, y đƣợc khai thác liên tục trong nhiều năm, cảnh<br /> <br /> <br /> 2 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015<br /> quan địa hình - địa mạo và mạng sông suối luôn trắc động thái mực nƣớc cho nên không thể<br /> bị thay đổi không còn nhƣ trƣớc, cho nên việc đánh giá chính xác đƣợc chất lƣợng mô hình.<br /> khôi phục tình trạng ban đầu gặp nhiều khó Phải chạy thử nhiều lần để chỉnh lý số liệu.<br /> khăn. Chỉ có thể mô phỏng những nét cơ bản Các bƣớc chỉnh lý nhƣ sau:<br /> nhất đặc trƣng cho từng khu mỏ. - Chỉnh lý độ cao địa hình và mực nƣớc tĩnh<br /> II.3. Điều kiện ban đầu và điều kiện biên - Chỉnh lý độ cao lòng và mực nƣớc suối<br /> Khu Mỏ Cóc, gồm có Mỏ Cóc - Làng Cóc và - Chỉnh lý biên loại II - lƣu lƣợng từ suối<br /> Làng Cáng 1, 2. Địa hình cao 200 - 300m và lớn chảy vào tầng chứa nƣớc<br /> hơn. Mực nƣớc tĩnh đo ở 42 lỗ khoan thăm dò - Chỉnh lý hệ số thấm<br /> có độ cao từ 107 đến 205, trung bình 130,25m. - Chỉnh lý hệ số nhả nƣớc<br /> Độ cao mực nƣớc tĩnh ban đầu tại thời điểm t=0 II.5. Các dữ liệu đầu vào<br /> là +130m. Độ cao địa hình lấy đồng nhất hóa Diện tích moong Mỏ Cóc - Làng Cóc<br /> +300m. Ở khu Ngòi Đum - Đông Hồ, địa hình 79,21ha. Moong Làng Cáng 1,2 rộng 62,88ha.<br /> cao 250 - 350m, lấy trung bình nhƣ khu Mỏ Diện tích lập mô hình chung cho cả hai moong<br /> Cóc, bằng +300m. Số liệu đo mực nƣớc tĩnh ở 141,5km2. Lƣới chia không đều, gồm 117 hàng<br /> 26 lỗ khoan có độ cao từ 95 đến 166, trung bình và 131 cột. Tổng cộng 15327 ô lƣới với kích<br /> 142,1m. Độ cao mực nƣớc tĩnh ban đầu +142 m. thƣớc 66x53m ở trong khu mỏ và 133x106m ở<br /> Phía bên ngoài trƣờng thấm đặt biên loại I - ngoài khu mỏ (H1).<br /> biên áp lực H = const, đƣợc điều chỉnh trong quá Diện tích moong Ngòi Đum - Đông Hồ<br /> trình chạy mô hình, tùy thuộc vào sự lan rộng của 76,5ha. Diện tích lập mô hình 142,3km2. Lƣới<br /> phễu hạ thấp mực nƣớc. Bên trong trƣờng thấm, chia gồm 118 hàng và 124 cột. Tổng cộng<br /> trên các sông suối đặt biên loại II - biên lƣu lƣợng 14632 ô lƣới với kích thƣớc 69x51m ở trong<br /> Q = const, tức là các dòng mặt cung cấp cho tầng khu mỏ và 138x 102m ở ngoài khu mỏ (H2).<br /> (phức hệ) chứa nƣớc với lƣu lƣợng ổn định, tùy Độ cao địa hình lấy đồng nhất hóa +300m. Độ<br /> thuộc vào chiều rộng suối, chiều cao áp lực nƣớc, cao mực nƣớc tĩnh ban đầu (tại thời điểm t=0) lấy<br /> độ cao đáy và sức cản lòng. trung bình +130m ở khu Mỏ Cóc và +142m ở khu<br /> Các điều kiện biên của mô hình đƣợc xác lập Ngòi Đum - Đông Hồ. Chiều dày tầng (phức hệ)<br /> riêng cho từng mỏ theo các phƣơng án tính. chứa nƣớc tính từ độ cao mực nƣớc tĩnh đến độ<br /> II.4. Giải bài toán ngƣợc sâu dự kiến khai thác, tƣơng ứng  0m, -100m và<br /> Bài toán ngƣợc, về thực chất, là chạy thử mô -200m. Trị số hệ số thấm của đá chứa quặng lấy<br /> hình, chỉnh lý các dữ liệu đầu vào, làm chính trung bình 0,115m/ngày. Hệ số nhả nƣớc lấy 0,15.<br /> xác hóa điều kiện biên và các thông số địa chất Chiều rộng đới phá hủy kiến tạo (đứt gãy F2) 250 -<br /> thủy văn cho phù hợp với điều kiện tự nhiên của 300m với hệ số thấm 4m/ngày.<br /> khu mỏ. Bài toán ngƣợc đƣợc tiến hành hai<br /> bƣớc: giải theo vận động ổn định và không ổn<br /> định. Bƣớc thứ nhất chỉnh lý sơ bộ hệ số thấm<br /> và điều kiện biên. Bƣớc thứ hai làm chính xác<br /> hóa điều kiện biên, hệ số nhả nƣớc và các thông<br /> số khác. Mức độ chính xác của lời giải đƣợc<br /> đánh giá theo sai số tuyệt đối trung bình hoặc<br /> sai số trung bình quân phƣơng của trị số mực<br /> nƣớc trên mô hình so với mực nƣớc quan trắc<br /> thực tế. Song, tiếc rằng vì không có số liệu quan<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 5<br />  m3/ngày đối với vỉa vô hạn và 16515 - 29431<br /> m3/ngày đối với vỉa nửa vô hạn.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ bước lưới mô hình khu Mỏ Cóc<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Sơ đồ bước lưới trong mô hình khu<br /> Ngòi Đum-Đông Hồ<br /> <br /> III. KẾT QUẢ CHẠY DỰ BÁO LƢU<br /> LƢỢNG DÒNG NGẦM CHẢY VÀO MỎ<br /> III.1. Trƣờng hợp dòng chảy ổn định<br /> Dòng chảy ổn định là dòng chảy không phụ<br /> thuộc vào thời gian. Lƣu lƣợng dòng ngầm chảy<br /> vào mỏ là lƣu lƣợng lớn nhất vào cuối thời kỳ<br /> khai thác ở độ sâu nhất định.<br /> Mô hình chạy theo hai phƣơng án sau:<br /> Phƣơng án I - vỉa vô hạn, nƣớc không áp và<br /> đồng nhất về tính thấm.<br /> Phƣơng án II - vỉa nửa vô hạn, có xét đến<br /> nƣớc mặt từ sông suối chảy vào tầng (phức hệ)<br /> chứa nƣớc. Kết quả thu đƣợc lƣu lƣợng dòng<br /> ngầm chảy vào các moong 12855 - 25777<br /> <br /> <br /> <br /> 6 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015<br />  Ngoài ra, còn áp dụng phƣơng pháp “giếng r0 - bán kính “giếng lớn”,<br /> lớn” để tính lƣu lƣợng dòng ngầm chảy vào mỏ Khi L  3 : r0 <br /> F<br /> , m, (4)<br /> theo các công thức: B <br /> Khi 3  L  10 : L  B , m,<br /> Phƣơng án Ia - vỉa vô hạn: r0   (5)<br /> B 4<br /> KH 2<br /> Q  1,36 , m3/ngày. (2) ở đây, F - diện tích moong khai thác, m2;<br /> lg( R  r0 )  lg r0<br /> L - chiều dài moong, m;<br /> Phƣơng án IIa - vỉa nửa vô hạn:<br /> B - chiều rộng moong, m;<br /> KH 2<br /> Q  1,36 , m3/ngày. (3)  - hệ số phụ thuộc vào tỷ số giữa chiều dài<br /> lg 2l  lg r0<br /> với chiều rộng moong.<br /> Trong các công thức trên, ký hiệu:<br /> Các giá trị thông số tính nêu trong bảng 2.<br /> K- hệ số thấm, m/ngày;<br /> Kết quả thu đƣợc 5183 - 22886 m3/ngày đối<br /> H- chiều cao cột nƣớc cần tháo khô, m;<br /> với vỉa vô hạn và 4806 - 35586 m3/ngày đối với<br /> S- mực nƣớc hạ thấp, S = H, m;<br /> vỉa nửa vô hạn, tùy thuộc vào độ sâu khai thác<br /> l- khoảng cách từ trung tâm mỏ đến biên cấp<br /> (bảng 3).<br /> (sông suối), m;<br /> R- bán kính ảnh hƣởng R  2S KH , m;<br /> <br /> Bảng 2. Thông số tính<br /> <br /> <br /> Moong khai thác L, m B, m F, ha l, m r0 , m Ht, m K, m/ngày<br /> Mỏ Cóc - Làng Cóc 1700 466 79,21 850 502 +130 0,115<br /> Làng Cáng 1, 2 1600 393 62,88 800 447 +130 0,115<br /> Ng.Đum - Đông Hồ 2550 300 76,50 1275 798 +142 0,115<br /> Bảng 3. Lƣu lƣợng dòng ngầm chảy vào mỏ (m3/ngày)<br /> <br /> Độ Mô hình Phƣơng pháp “giếng lớn” Tỷ số lƣu lƣợng<br /> Moong khai<br /> sâu H R PA.I PA.II<br /> thác PA.I PA.II lgR/ r0 PA.I a PA.II a PA.II a<br /> (m) (m) (m) PA.I a<br /> <br /> 0 12855 17098 130 1005 0,48 5507 4987 2,33 3,43<br /> -50 180 1638 0,63 8043 9561<br /> Mỏ Cóc -<br /> -100 20291 24469 230 2366 0,76 10887 15610 1,86 1,57<br /> Làng Cóc<br /> -150 280 3178 0,86 14258 23135<br /> -200 24720 28847 330 4066 0,96 17742 32136 1,39 0,90<br /> 0 13415 16515 130 1005 0,51 5183 4806 2,59 3,44<br /> Làng Cáng<br /> -50 180 1638 0,67 7563 9213<br /> 1-<br /> -100 19277 23545 230 2366 0,80 10342 15043 1,86 1,56<br /> Làng Cáng<br /> -150 280 3178 0,91 13474 22294<br /> 2<br /> -200 22824 26529 330 4066 1,0 17032 30967 1,34 0,86<br /> Ngòi Đum - 0 14922 18832 142 1148 0,39 8086 6307 1,84 2,99<br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 7<br />  Đông Hồ -50 192 1804 0,51 11305 11531<br /> -100 21489 25897 242 2553 0,62 14773 18319 1,45 1,41<br /> -150 292 3384 0,72 18521 26670<br /> -200 25777 29431 342 4290 0,80 22886 36586 1,13 0,80<br /> <br /> Từ những số liệu trên đây có thể rút ra mấy theo tỷ lệ thuận với độ sâu khai thác. Tuy nhiên,<br /> nhận xét sau: mức độ tăng xấp xỉ nhau chỉ nằm trong giới hạn<br /> Thứ nhất, cả hai phƣơng pháp đều phản ánh đến độ sâu -50m, lớn gấp 1,5 lần so với 0m.<br /> rõ nét về điều kiện hình thành các nguồn nƣớc Còn sâu hơn nữa đến -200m, lƣu lƣợng thu<br /> chảy vào mỏ. Lƣu lƣợng dòng chảy tính cho đƣợc bằng mô hình tăng không quá 2 lần. Trong<br /> trƣờng hợp vỉa nửa vô hạn (có xét đến ảnh khi đó, theo phƣơng pháp “giếng lớn”, lƣu<br /> hƣởng của các dòng mặt) luôn lớn hơn so với lƣợng tăng gấp 2 - 3 lần đối với vỉa vô hạn và<br /> vỉa vô hạn (không có nguồn cấp từ sông suối), 4,5 – 6,5 lần đối với vỉa nửa vô hạn. Đó có lẽ vì<br /> trung bình cấp 1,2 - 1,3 lần. cách đặt điều kiện biên trên mô hình còn là vấn<br /> Thứ hai, các giá trị lƣu lƣợng dòng ngầm đề cần đƣợc tiếp tục nghiên cứu thêm.<br /> chảy vào moong khai thác thu đƣợc trên mô III.2. Trƣờng hợp dòng chảy không<br /> hình lớn gấp 1,5 - 2 lần so với kết quả tính theo ổn định<br /> phƣơng pháp “giếng lớn”. Vì không có các dữ liệu đầu vào về quy<br /> Tỷ số lƣu lƣợng giữa mô hình và “giếng hoạch khai thác tổng thể và kế hoạch sản xuất<br /> lớn” trong cả hai trƣờng hợp: vỉa vô hạn cho từng mỏ (khu mỏ) cho nên việc chạy dự báo<br /> (PA.I/ PA.Ia ) và vỉa nửa vô hạn dòng ngầm chảy vào moong khai thác chỉ đƣợc<br /> (PA.II/PA.IIa ) ở độ sâu đến -50m thƣờng lớn tiến hành cho trƣờng hợp vỉa vô hạn, đồng nhất<br /> hơn 2; từ -50 đến -150m vào khoảng 2 - 1,5; về tính thấm. Mô hình chạy riêng cho từng<br /> sâu hơn -150m không quá 1,5, chứng tỏ mức moong ở các độ sâu: 0, -100 và -200m. Tƣơng<br /> độ giàu nƣớc và tính thấm của đất đá giảm ứng với từng độ sâu, mỗi moong giả định chia<br /> dần theo chiều sâu. ra 4 phần diện tích phát triển mở rộng khai thác.<br /> Thứ ba, xét về giá trị tuyệt đối, cả hai Thời gian bóc hết quặng và đất đá trong phạm vi<br /> phƣơng pháp đều cho kết quả lƣu lƣợng tăng mỗi phần là 5 năm, tổng cộng 20 năm (bảng 4).<br /> <br /> Bảng 4. Diện tích mở rộng moong khai thác<br /> <br /> Diện tích Diện tích Diện tích khai thác (ha)<br /> Moong khai thác mô hình, moong<br /> F1 F2 F3 F4<br /> (km2) (ha)<br /> Mỏ Cóc-Làng Cóc 79,21 15,87 19,15 20,94 23,25<br /> Làng Cáng 1,2 141,5 62,88 13,82 15,34 17,54 16,18<br /> Ngòi Đum-Đông Hồ 142,3 76,5 14,23 20,31 21,35 20,61<br /> <br /> Sau đó, tiếp tục chạy dự báo lƣu lƣợng chảy kiếm các giải pháp xử lý, đối phó với dòng ngầm<br /> vào moong sau thời gian 1; 3; 5; 10; 15; 20 và 25 hoặc lựa chọn công nghệ khai thác xuống sâu. Kết<br /> năm để làm cơ sở điều chỉnh thiết kế tháo khô, tìm quả thu đƣợc nêu trong các bảng 5, 6 và 7.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 8 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015<br />  Bảng 5. Dự báo lƣu lƣợng dòng không ổn định chảy vào Mỏ Cóc - Làng Cóc<br /> <br /> Độ sâu Diện tích t Q t Q t Q<br /> 3 3 3<br /> (m) (ha) (năm) (m /ngày) (năm) (m /ngày) (năm) (m /ngày)<br /> 15,87 5 20171<br /> ±0 35,02 10 21046<br /> 55,96 15 22243<br /> 79,21 20 23676<br /> 15,87 21 23062 5 25452<br /> -100 35,02 23 22122 10 26514<br /> 55,96 25 21397 15 27749<br /> 79,21 30 20096 20 31007<br /> 15,87 35 19175 21 30329 5 29227<br /> -200 35,02 40 18469 23 29351 10 29719<br /> 55,96 45 17904 25 28634 15 30310<br /> 79,21 30 27394 20 33153<br /> 35 26532<br /> 40 25873<br /> 45 25342<br /> <br /> Bảng 6. Dự báo lƣu lƣợng dòng không ổn định chảy vào Làng Cáng 1, 2<br /> <br /> Độ sâu Diện tích t Q t Q t Q<br /> 3 3 3<br /> (m) (ha) (năm) (m /ngày) (năm) (m /ngày) (năm) (m /ngày)<br /> 13,82 5 21447<br /> ±0 29,16 10 20921<br /> 46,70 15 21118<br /> 62,88 20 21627<br /> 13,82 21 21163 5 24942<br /> -100 29,16 23 20431 10 25502<br /> 46,70 25 19850 15 25836<br /> 62,88 30 18777 20 29083<br /> 13,82 35 17997 21 28492 5 28374<br /> -200 29,16 40 17389 23 27636 10 28379<br /> 46,70 45 16897 25 27004 15 28533<br /> 62,88 30 25903 20 28545<br /> 35 25132<br /> 40 24538<br /> 45 24057<br /> <br /> Bảng 7. Dự báo lƣu lƣợng dòng không ổn định chảy vào Ngòi Đum-Đông Hồ<br /> <br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015 9<br />  Độ sâu Diện tích t Q t Q t Q<br /> 3 3 3<br /> (m) (ha) (năm) (m /ngày) (năm) (m /ngày) (năm) (m /ngày)<br /> 14,23 5 19573<br /> ±0 34,54 10 22822<br /> 55,89 15 25463<br /> 76,50 20 27781<br /> 14,23 21 26898 5 27208<br /> -100 34,54 23 25563 10 28800<br /> 55,89 25 24549 15 30328<br /> 76,50 30 22767 20 33320<br /> 14,23 35 21534 21 32575 5 30690<br /> -200 34,54 40 20605 23 31477 10 31662<br /> 55,89 45 20534 25 30655 15 32553<br /> 76,50 30 29213 20 34957<br /> 35 28200<br /> 40 27422<br /> 45 26794<br /> <br /> Lƣu lƣợng dòng ngầm từ 21627 - 27781 IV. XÁC ĐỊNH LƢỢNG NƢỚC CẦN<br /> đến 28545 - 34957m3/ngày, trung bình lớn gấp THÁO KHÔ<br /> 1,5 lần so với dòng chảy ổn định. Song, mức Lƣợng nƣớc cần tháo khô là lƣợng nƣớc tối<br /> độ tăng theo diện tích mở rộng moong và cả đa chảy vào mỏ vào cuối thời kỳ khai thác, gồm<br /> theo chiều sâu đều không lớn, chỉ vào khoảng nƣớc mƣa và nƣớc ngầm. Lƣợng nƣớc mƣa tính<br /> 12 - 14%. Thêm vào đó, lƣu lƣợng giảm theo bằng lƣợng mƣa lớn nhất trong ngày (190<br /> thời gian với tốc độ trung bình 200 - 300 mm/ngày lấy theo số liệu đo nhiều năm của<br /> m3/ngày. năm. Sau 20 - 25 năm, kể từ khi đáy trạm Khí tƣợng Lào Cai) nhân với diện tích<br /> moong đạt độ sâu thiết kế, lƣu lƣợng gần nhƣ moong. Còn lƣợng nƣớc ngầm là lƣu lƣợng<br /> ổn định ở mức 16897 - 26794m3/ngày, chênh dòng chảy ổn định thu đƣợc bằng mô hình đối<br /> lệch không nhiều so với trƣờng hợp dòng chảy với vỉa vô hạn, nƣớc không áp và đồng nhất về<br /> ổn định. tính thấm (bảng 8).<br /> <br /> Bảng 8. Lƣợng nƣớc chảy vào mỏ<br /> <br /> Diện tích Độ sâu Lƣợng nƣớc cần tháo khô (m3/ngày)<br /> Moong khai thác<br /> (ha) (m) Nƣớc mƣa Nƣớc ngầm Tổng cộng<br /> ±0 12855 163354<br /> Mỏ Cóc- Làng<br /> 79,21 -100 150499 20291 170790<br /> Cóc<br /> -200 24720 175219<br /> Làng Cáng 1- ±0 13415 132887<br /> Làng Cáng 2 62,88 -100 119472 19277 138749<br /> <br /> <br /> 10 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015<br />  Diện tích Độ sâu Lƣợng nƣớc cần tháo khô (m3/ngày)<br /> Moong khai thác<br /> (ha) (m) Nƣớc mƣa Nƣớc ngầm Tổng cộng<br /> -200 22824 142296<br /> ±0 14922 160272<br /> Ngòi Đum-<br /> 76,5 -100 145350 21489 166839<br /> Đông Hồ<br /> -200 25777 171127<br /> <br /> Có hai nguồn nƣớc chảy vào mỏ: nƣớc mƣa kiếm các bãi chứa quặng loại IV hiện nay chƣa<br /> và nƣớc ngầm, chủ yếu là nƣớc mƣa. Lƣu lƣợng sử dụng nhƣng cần đƣợc bảo vệ lƣu giữ cho<br /> dòng ngầm không lớn, chỉ bằng 10 - 15% tổng sau này.<br /> lƣợng nƣớc chảy vào mỏ. - Từ 0m trở xuống, nếu áp dụng công nghệ<br /> Xét về địa chất thủy văn, hợp lý nhất nên lấy khai thác ngầm bằng lò giếng, sẽ loại trừ đƣợc<br /> mốc độ sâu 0m làm ranh giới giữa khai thác lộ sự ảnh hƣởng của nƣớc mƣa và nƣớc mặt.<br /> thiên và khai thác ngầm bằng lò giếng, vì mấy Nguồn nƣớc duy nhất chảy vào mỏ là nƣớc<br /> lý do sau đây. ngầm với lƣu lƣợng nhỏ. Tháo khô dễ dàng,<br /> - Độ sâu 0m là gốc xâm thực khu vực, thuận lợi. Giảm tải khối lƣợng đổ thải và phục<br /> tƣơng ứng với độ cao mực nƣớc biển. Đất đá hồi đất đai sau khai thác. Lại bảo vệ đƣợc các<br /> chứa nƣớc từ gƣơng nƣớc ngầm đến 0m nguồn nƣớc mặt khỏi bị suy giảm cả về số<br /> thuộc đới thủy động trao đổi nƣớc mạnh và rất lƣợng và chất lƣợng. Bảo vệ đƣợc tài nguyên<br /> mạnh. Dòng mặt và dòng ngầm thoát nhanh. khoáng sản và môi trƣờng - sinh thái.<br /> Nếu khai thác bằng lộ thiên, nƣớc mặt ảnh V. KẾT LUẬN<br /> hƣởng không lớn đến khai thác. Phần lớn 1. Phƣơng pháp mô hình số có sử dụng phần<br /> lƣợng nƣớc mƣa rơi xuống moong đƣợc tháo mềm MODFLOW, lần đầu tiên, áp dụng tính<br /> khô bằng tự chảy đến độ cao gốc xâm thực địa lƣu lƣợng dòng ngầm ở khu Mỏ Cóc và Ngòi<br /> phƣơng +120m ở khu Mỏ Cóc và +90m ở Đum - Đông Hồ, mặc dù còn hạn chế về chất<br /> Ngòi Đum - Đông Hồ. Lƣợng nƣớc còn lại có lƣợng mô hình, đã thu đƣợc những kết quả nhất<br /> thể bơm thoát dễ dàng ra khỏi mỏ. định, mở ra triển vọng áp dụng cho toàn vùng<br /> - Nếu moong mở xuống sâu dƣới 0m, sẽ mỏ apatit Lào Cai.<br /> hình thành một phễu hạ thấp mực nƣớc. Đáy 2. Mô hình đã mô phỏng đƣợc những nét<br /> moong càng sâu, phễu phát triển càng sâu và cơ bản nhất về điều kiện địa chất thủy văn và<br /> lan càng rộng. Lƣợng nƣớc mặt bị lôi cuốn từ phản ánh quy luật chung về sự hình thành các<br /> sông suối chảy vào mỏ càng lớn. Một mặt, nguồn nƣớc chảy vào mỏ và sự suy giảm tính<br /> làm tăng lƣợng nƣớc cần tháo khô trong thấm của đất đá theo chiều sâu. Kết quả<br /> moong. Và mặt khác, có thể làm khô kiệt các nghiên cứu có giá trị sử dụng tham khảo để<br /> dòng mặt, gây tác động xấu đến môi trƣờng đối sánh và đánh giá mức độ tin cậy của các<br /> nƣớc trên lãnh thổ. số liệu tính bằng phƣơng pháp thủy động lực<br /> - Trong điều kiện địa hình không thuận lợi học nƣớc dƣới đất.<br /> và đất đai hạn hẹp nhƣ vùng mỏ apatit Lào Cai, 3. Lƣợng nƣớc cần tháo khô thu đƣợc trên<br /> nếu khai thác lộ thiên quá sâu dƣới mức 0m, mô hình tƣơng đối phù hợp với kết quả tính theo<br /> sẽ không giải quyết đƣợc vấn đề đổ thải một phƣơng pháp “giếng lớn”, gồm hai nguồn: nƣớc<br /> khối lƣợng khổng lồ đất đá không quặng và tìm mƣa và nƣớc ngầm, chủ yếu là nƣớc mƣa. Lƣu<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015<br /> 2<br /> lƣợng dòng ngầm không lớn, chiếm 10 - 15% TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> tổng lƣợng nƣớc chảy vào mỏ, tùy thuộc vào độ<br /> sâu khai thác. 1. Lê Huy Hoàng và n.n.k. Báo cáo tổng<br /> 4. Trong tƣơng lai, cần thiết phải đầu tƣ kết đề tài Đánh giá tổng hợp điều kiện khai<br /> nghiên cứu xây dựng mạng lƣới công trình quan thác mỏ apatit Lào Cai và Phƣơng pháp<br /> trắc lâu dài về động thái nƣớc mặt và nƣớc dƣới nghiên cứu địa chất thủy văn-địa chất công<br /> đất cùng với việc nghiên cứu xây dựng một mô trình phục vụ thiết kế khai thác mỏ, 2006.<br /> hình hoàn chỉnh về dòng ngầm để phục vụ cho Lƣu trữ Bộ Công Thƣơng.<br /> thiết kế khai thác xuống sâu, trƣớc mắt tập trung 2. Lê Huy Hoàng. Định hình hóa mức độ<br /> ở khu Mỏ Cóc và Ngòi Đum - Đông Hồ, nơi phức tạp khai thác quặng apatit Lào Cai. Tạp chí<br /> quặng loại II có trữ lƣợng lớn và chất lƣợng tốt. Địa kỹ thuật, số 2/2012.<br /> 5. Việc xác định độ sâu hợp lý khai thác lộ 3. Trƣơng Đình Long và Lê Thanh Sơn. Báo<br /> thiên rất phức tạp, đòi hỏi phải luận chứng đầy cáo địa chất về kết quả công tác thăm dò bổ<br /> đủ và chính xác các yếu tố (chỉ tiêu) kinh tế - kỹ sung khu Ngòi Đum-Đông Hồ mỏ apatit Lào<br /> thuật. Về địa chất thủy văn, có thể lấy mốc 0m Cai, 1973. Lƣu trữ Viện TTTLĐC.<br /> làm ranh giới áp dụng công nghệ khai thác giữa 4. Nguyễn Văn Thoắng. Báo cáo địa chất về<br /> lộ thiên và lò giếng. kết quả thăm dò tỷ mỷ khu Mỏ Cóc mỏ apatit<br /> Lào Cai, 1980. Lƣu trữ Viện TTTLĐC.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Người phản biện: PGS.TS. ĐOÀN VĂN CÁNH<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3-2015<br /> 11<br />