Địa chất thủy văn mỏ

Bài viết trình bày các nội dung: phương pháp đánh giá lượng nước chảy vào mỏ; tính giai đoạn của dòng chảy vào mỏ; nhiệm vụ của địa chất thuỷ văn mỏ; đánh giá lượng nước chảy vào mỏ bằng phương pháp thuỷ động lực; đánh giá lượng nước chảy vào mỏ theo phương pháp tương tự địa chất thuỷ văn; đánh giá lượng nước chảy vào mỏ bằng phương pháp mô hình...

Đ ỊA CHẤT T H U Ỷ V Ă N Các công thức d ùn g đ ế xác định thông số theo tài liệu hút nước từ lơ khoan có áp, hồn chinh, hút nước với lưu lượng ổn định Tính khơng hồn chinh lơ khoan chi ảnh hường đến kết xác định T = km có th ể loại trừ cách cộng với hệ sơ hiệu chinh Verigin trình bày Các cơng thức sử d ụn g đ ê xử lý tài liệu hút nước từ tầng không áp trị s ố hạ thâp m ực nước cực đại (Smax) trình bơm hút nước không vượt 20% b ể dày tẩng chứa nước N ếu s >20% H, trục tung thay vào vị trí s ta ghi s(2H - s) ứng với m ỗi thời điếm lấy giá trị tính tốn Các cơng thức phương pháp củng sử d ụng đê xử lý tài liệu phục hổi m ực nước tổng thời gian phục hổi t* không vượt qua 10% tổng thời gian kéo dài hút nước t (trường hợp ta gọi hổi phục nhanh) N ếu t* > 0,11, trục hồnh đổ thị theo dõi thòi gian logarit t* /t + ị*, đ ó t tổng thời gian kéo dài hút nước k ể từ lúc bắt đẩu hút nước thòi điểm đừng hút đ ể đ o hổi phục; t* thừi gian hổi phục k ế từ lúc dừng hút đến thời điếm đo m ực nước dâng cao hổi phục Đơn vị tính t phụ thuộc vào đơn vị Q đo m 3/ n g y t sê khơng phụ thuộc vào đơn vị đo thời gian hồnh, dù tính phút, hay ngày đ ế hình dáng đẹp; ngược lại đơn vị hệ s ố Q (tức m 2/ngày) trục đ ổ thị có (a a * ) lại 431 phụ thuộc vào đơn vị thời gian đặt trục hoành đơn vị hạ thâp mực nước đặt trục tung Củng phái nói thêm rằng, tât phương pháp số hóa có nhiều phần m ểm chuyên dụng đ ế xử lý s ố liệu thuận lợi dê khai thác sử dụng Hai phẩn mểm sử dụng rộng rãi th ế giới Việt N am phẩn mềm A quiíer Test Groundvvater for VVindovvs (GWW) T i liệ u th a m k h ả o Đoàn Văn Cánh, Bùi Học, Hoàng Văn Hưng, Nguyễn Kim Ngọc, 2001 Các phương pháp điều tra ĐCTV NXB G ia o thông Vận tài 160 tr Hà Nội Fetter, C.YV, 2000 Applied H ydrogeology, 4th Edition, Prentice Hall, ISBN: 0130882399 Handbook of Groundvvater Development,1989 Roscoe Moss Company Los Angeles, Caliíomia Kruseman G.P., De Ridder N.A., 1994 Analysis and Evaluation of Pumping Test Data International In stitu tefor Land Recỉamation and Improvement 376 pgs P.O.Box 45, 6700 AA YVage- ningen, The Netherlands Todd, D.K and Mays, L.w, 2005 Grounđwater Hydrology, 3rd Edition, Ịohn W iley & Sons, Inc., N ew York, ISBN: 0-47105937-4 (cloth), 0-471-45254-8 (VVIE) BopeBCKMM E.B., CaMCOHOB E r , 5I:ibmh A c , 1979 MeTOAMKa onpeAC/ienMM napaMeTpoB B040H0CHbix rc>pM30HT0B n o A aHHbiM OTKaneK Ỉ4 ò H e d p a c r p M o cK B a Địa chất thủy văn mỏ N guyễn Văn Chi Hội Đ ịa chât thủy văn V iệt Nam G iớ i th iệ u Đ ịa chất thủy văn m ỏ nghiên cứu n guồn gốc thành tạo, quy luật phân bố, tính chất vật lí, thành phần hóa học, đ ộn g lực, đ ộ n g thái nước chảy vào m ỏ khai thác khoáng sản cứng, dầu khí, nước vỏ Trái Đât; n ghiên cứu thay đổi c h ế đ ộ d òng chảy tự nhiên hoạt đ ộn g khai thác m ỏ tạo ra; n g h iên cứu tổ chức nước mỏ, tháo khơ m ỏ xử lý CỐ nước mỏ gây ra, bảo vệ mơi trường mò Khai thác m ỏ hoạt đ ộn g khai thác khoáng sản vật liệu địa châ't từ lòng đât, thường n gu ồn tài n guyên không tái tạo Theo phương thức khai thác, có ba loại m ò - m ỏ lộ thiên, m ò hẩm lò, m ỏ khai thác qua lỗ khoan Theo dạng tổn khốn g sản, có loại m ỏ - m ỏ khoáng sản cứng (kim loại đen, kim loại m àu, sắt, urani, than, kim cương, đá vôi, đá phiến dầu, đá m uối, kali carbonat, v.v ,); m ỏ dầu khí (dầu, khí tự nhiên); m ỏ nước d ới đất (nước nhạt, nư óc khống, nước nóng) Hoạt đ ộ n g khai thác m ỏ bao gồm tìm kiếm, thăm dò, xây d ự n g m ỏ, khoan nơ mìn, xúc bốc, vận tải, đắp, sàn g tuyến, c h ế biến, tiêu thụ Khai thác m ỏ theo p hư ơn g thức củng tạo khoảng trống lòn g đất làm cho nước (khí đât đá) xung quanh có xu th ế dồn tới lâp kín khoảng trổng lập lại cân tự nhiên N ước m ỏ hình thành từ nước mưa, nước mặt (suối, sông, ao, hổ, biển), nước đất, nước g trình khai thác cũ (m oong, hẩm lò, bãi thải v v ) chảy vào m ỏ nước đưa vào m ỏ đ ể khai thác (khai thác thuý lực, dập bụi, khoan) N ớc chảy vào m ỏ làm su y giảm độ ổn định đâ't đá, gây biến 432 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÁT dạng, sụt lờ, sập đ ổ cơng trình mò, bục nước, làm thiết bị m ỏ bị ăn m òn, hư hòng Mưa bão, lủ, triều cường làm cho m ỏ có th ể bị ngập lụt nước chảy vào vượt lực bơm thoát nước N ớc m ỏ có tính kiểm hay acid tùy loại quặng đâ't đá vây quanh Phòng chống nước m ỏ râ't quan trọng khai thác m ò khống sản cứng Phòng chống nước m ỏ hai phương thức - nước m ỏ tháo khơ mỏ Thốt nước mò hoạt đ ộng thu gom m ọi n guồn nước chày vào m ỏ đ ế tự chảy bơm lên b ể mặt địa hình chảy ngồi Khi m ỏ khai thác khống sàn cao m ức xâm thực địa p hư ơng m ọi n guồn nước chảy vào m ỏ tự chảy ngồi Khi m ỏ khai thác sâu m ức xâm thực thu gom nước tự chảy v ể hầm chứa tập trung bơm lên địa hình ngồi Bơm m ỏ thường c h ế tạo bang hợp kim chịu ăn m òn, có thê bơm nước có 5% bùn, bơm hạt đâ't đá có đ ờng kính tới 9mm Bơm chìm chịu ngập nước loại bơm nước m ò hiệu suất cao nhâ't Tháo khơ mò hệ thống thiết bị, cơng trình chủ đ ộn g tháo nước ngầm tàng trữ đất đá mỏ, hạ thâp m ực nước ngẩm , áp lực nước gia tăng độ ổn định đâ't đá mỏ N h n g m ỏ sũ ng nước, phải tiến hành tháo khơ m ò trước trinh khai thác Hoạt đ ộn g tháo khơ m ỏ chi có hiệu q hệ s ố thâm đât đá chứa nước lớn hon 2-ỉ-5m/ngày Thông thường m ỏ chi khai thác đánh giá so sánh v ề m ặt kinh tế, chi phí tháo khơ, nước nhỏ giá thành khai thác quặng Bảo vệ mơi trường nước mò Khai thác m ỏ làm thay đổi m ôi trường địa châ't d iện tích đ ộ sâu lớn Khai thác m ỏ có thê làm cạn kiệt nước ngầm khu dân cư xu ng quanh m ỏ (ví dụ, m ỏ Khánh Hồ, Thái N gu yên , năm 2011); N ớc thải m ỏ acid gây tổn hại cho m ôi trường (như m ỏ Khe Chàm năm 2000, m ỏ pyrit Giáp Lai, Phú Thọ) Nhiệm vụ địa chất thuỷ văn mỏ giai đoạn thăm dò sơ nhà địa chât thủy văn (ĐCTV) m ỏ phải làm rõ điều kiện sủ n g nước m ỏ, đánh giá khả kinh t ế - kỹ thuật, khả khai thác (ví dụ m ỏ sắt Thạch Khê khai thác đư ợc tháo khô khoảng 3/4 lượng nước ngẩm chảy vào mỏ; M ỏ than đ ổ n g Bắc Bộ chưa thê khai thác vỉa than m ểm , đá vách, đá trụ m ềm yếu) giai đoạn thăm dò ti mi, nhà ĐCTV m ò phài d ự báo lưu lượng, đ ộn g thái, thành phần hóa iý nguổn nước chảy vào m ỏ từ m vỉa, xây d ự n g mỏ, tới đạt công suât khai thác cao nhât, khâu vét đ ón g cửa m ỏ, phục hổi m ôi trường ĐCTV m ỏ phai đ ể xuất giải pháp phòng chống nước khả thi nước mỏ, tháo khơ m ò, ép bịt nước gia cường đất đá mò Từ m via tới đ ó n g cửa m ỏ (tồn trình m ỏ h oạt đ ộ n g ), Đ CTV m ỏ phải quan trắc đ ộn g thái n ớc chảy v o m ò đ ê đ iều chinh công tác tháo khô, n c m ỏ, p h ò n g ch ố n g b ục nước ngầm , nước lò cũ, n c m ặt, trượt lở b m ỏ, ngập lụt hầm m ỏ m ùa m a bão Phương vào mò pháp đánh giá lượng nước chảy Tính giai đoạn dòng chảy vào mỏ Khi tìm k iếm thăm d ò k ho n g sản, việc khoan bơm đ o thí n g h iệm , quan trắc đ ánh giá đư ợc ch ế đ ộ d ò n g ch ảy tự n hiên Khai thác m ỏ phải khoan, nổ m ìn, khai đào, bốc xúc, d i dời, đ ô đ ắp hàng tỳ m ét khối đẩt đá, làm chê đ ộ d ò n g chảy tự nhiên "lưu v ự c m ỏ" ch u y ển sa n g "chê' đ ộ d ò n g chảy phá huy" đ ôi g â y b ụ c n ớc, n g ậ p mỏ, chết người N g h iên u v ề " ch ế đ ộ d ò n g chảy phá huỷ" Việt N am m ới giai đ o n đầu D o n c chảy v o m ỏ ch ỉ ổ n đ ịn h giai đoạn p h ụ th u ộc o n h iều y ếu tô tự nhiên nhân tạo n h v ậ y n ên chưa tìm g thức tính đ ú n g lư ợ n g n c ch ảy o m ỏ Q u an trắc địa chất thuỷ văn m ỏ tron g trình khai thác cách tốt đ ê có s ố liệu d ự b áo lư ợ n g n c chảy v khu vự c chuẩn bị khai thác Đ ế đ ánh giá g ẩ n đ ú n g lư ợ n g n c chảy vào cơng trình m ỏ h iện th ò n g sư d ụ n g phương pháp sau - P h n g p h p th ú y đ ộ n g lực; - P h n g p h p tư n g tự địa ch ấ t thuỷ văn; - P hư ng p h p cân b ằng nước; - P h n g p h p m hình Đánh giá lượng nước chảy vào mỏ phương pháp thuỷ động lực Khi m ỏ đ a n g giai đ oạn thăm dò, thiết k ế (chưa quan trắc đ ợ c n c ch ảy v o m ỏ), phải d ùng cô n g thức th u ỷ đ ộ n g lự c d ự tính lượng nư ớc chảy o m ỏ N ă m 1953, T roianskyi s v (TpoHHCKMM c B.) đ ể xu ât sử d ụ n g cô n g thứ c "giếng lán" đ ể dự tính lư ợ n g n c ch ảy v o m ỏ (Q) Theo đ ó hệ thống cơng trình m ỏ h o ặ c thiết bị tiêu nư ớc thay n h n g " g iến g lớn" có d iện tích kích thước tương đ n g L ợ ng n c ch ảy v o "giếng lán" xác định theo cô n g thứ c J D u p u it N ếu chảy v o m ỏ n ớc n gầm không áp dùng công thức sau: ọ _ /l(2 // - S).S m 3/h; (1 ) lg /ỉ- lg r o N ếu ch ảy v o m ò n ớc n gẩm có áp d ùng cơng thức: _ J J C ( H - h)m \gR-\gr m 3/h; (2) Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N Trong đó: K - hệ s ố thâm , lây theo h ệ s ố thâm trung bình tầng chứa n ớc khu m ỏ tính theo cơng thức: K = K íM ] + K 2M + + K nM n ' m /ngày; (3) A/, + M 2+ Trong đó: Kn - h ệ s ố thấm tính theo kết quà bơm nước thí nghiệm lỗ khoan s ố n, m /ngày; s - trị s ố hạ thấp mực nước " giến g lớn", m; mn - tổng bể dày đá chứa n ớc theo lô khoan sô n, m; H - chiểu cao cột nước tĩnh trung b ình tính đ ến m ức khai thác dự tính, m; R - bán kính phát triến p hễu hạ thâp m ực nước không áp tính theo g thức: R = x S^Ị Hx K , m; (4) R - bán kính g iế n g tư ơng ứ n g với d iện tích "giếng lớn" m ò có d n g h ình v u n g hay tròn tính theo cơng thức: r = ,5 ^ , m; (5) Trong đó: F - d iện tích n g trình m ỏ đ an g thiết k ế diện tích giớ i hạn b ằng đ n g th u ỷ đẳng cao khép kin gần nhằ't bao quan h h ình p hễu hạ thâp, m Đối với n h n g d iện tích có h ình d n g phức tạp kéo dài theo m ột trục n ên sử d ụ n g cơng thức khác đ ể tìm bán kính C ô n g thức "giếng lớn" cho kết tốt đ ố i với d ò n g chảy đ ộ n g m ỏ có đ iều kiện ĐCTV đ n giản C ó th ế áp d ụ n g côn g thức Kamenski d ự tính Q đ ối vớ i d ò n g chảy xuyên tâm nươc k h òn g áp Khi tâng chứa n ớc năm n ông J Szeteluk cải tiến p h n g pháp "giếng lớn" dự tính Q cho ba loại cấu trúc địa chất thuỷ văn cấu trúc có điểu kiện địa chất th ù y văn đơn giản, phức tạp p h ứ c tạp Kết q tính Q theo n g thức "giêhg lớn" phụ thuộc chủ yếu v o hệ s ố thâm K cốt cao m ự c nước tĩnh H Với thân q u ặn g nằm địa tầng n ghèo nước (q < 0,01 l.s/m ) k h ôn g n ên bơm h út nước mà tiến hành ép n ớc thí n g h iệm đ ể xác đ ịn h K Các lỗ khoan quan trắc m ự c n c tĩnh H nên k hoan nước Đánh giá lượng nước chảy vào mỏ theo phương pháp tương tự địa chất thuỷ văn Phương pháp tư ơng tự địa chất th u ỷ văn sử dụng SỐ liệu nước, tháo khơ m ỏ hoạt đ ộn g đ ế dự tính Q ch ảy vào m ỏ thiết k ế có đ iều kiện địa châ't thuý văn tư n g tự với m ỏ đ a n g khai thác Cần ý d ò n g ch ảy v o m ò chi ổn đ ịn h theo giai đoạn Trong giai đ oạn m via, khai đ xây d ự n g cơng trình m ỏ, d ò n g chảy v o m ỏ chù yếu hình thành từ trừ lư ợn g tĩnh L ợ ng n c chảy vào m ỏ có th ể tính theo ch iểu dài đ n g lò, g iế n g m ò có thiết diện tương tụ cù n g đ ộ sâu khai đào Khi m ỏ khai thác m ùa khơ, d ò n g ch ảy v o m ò vào ơn định, có th ế tính tư n g tự theo d iện tích lò chợ 433 hay khối lượng than khâu hao theo tuần, tháng m ùa khô Khi m ỏ khai thác mùa mưa cẩn bóc tách đư ợc lượng nước m ưa chảy xuống lò qua vù ng khe nứt dân nước lư ợng nước ngẩm chảy vào mò N ên tính tương tự theo lưu lượng nước lớn nhât, nhò nhất, trung bình phải bơm khỏi m ò m ùa mưa Phương pháp chi gần đúng, khơng có tương tự hoàn toàn v ể câu trúc địa châ't m ức độ sũ ng nước đâ't đá ca nhừ ng khu nằm gần Các m ỏ có thời gian nước, tháo khơ lâu độ tin cậy s ố liệu lớn S ố liệu quan trắc nhiều năm thuỷ văn (m ột năm có 12 tháng liên tục) nhiều m ò cho thây đà hình thành quan hệ tuyến tính giừa lượng nước chảy vào m ỏ (Q) v ó i đ ộ sâu hạ thấp m ực nước (S), với diện tích m ỏ đư ợc tháo khô (F) với khối lượng quặng khai thác (đât đá bóc đi) thời gian Khi s ố liệu (Q, s, F, khối lượng) m ò hoạt đ ộng m ỏ thiết k ế chênh lệch khơng lớn phương pháp tương tự ĐCTV cho kết quà gần thực t ế Phương pháp nên sử d ụng cho m ỏ quặng có câu tạo ĐCTV điều kiện ĐCTV phức tạp D ự tính lư ợng nước chảy vào m ỏ thiết k ế Q ' theo lưu lượng đơn vị q Q = q o F S , mTh; (6) qo = q / s , m 3/h /m 2; (7) q =Q/F , m 3/h /m 2; (8) Trong đó: Q - lưu lượng nước chảy vào m ò tại, m 3/h; Q'- lưu lư ợng dự đoán chảy vào m ỏ thiết kế, m 3/h; q - lun lư ợng đơn vị m ỏ tính cho lm 2diện tích hẩm lò, m 3/h /m 2; c\o - lưu lư ợng đ o n vị m ỏ cho lm hạ thấp m ực nước lm diện tích lò, m3/h /m 2; F - diện tích hẩm lò tháo khô m ỏ tại, m 2; F - diện tích d ự đốn tháo khơ m ỏ thiết kế, m2; s - đ ộ sâu hạ m ực nước trung bình m ỏ tại, m; S '- đ ộ sâu hạ m ực nước trung bình tháo khơ m ỏ thiết kế, m; Dụ tính lượng nước chảy vào m ỏ thiết k ế Q' theo đ ộ sâu hạ thấp m ực nước s 1) Đ ối với nước áp lực nơng: e=QÌs-ts),mìịh (9) 2) Đ ối với nước áp lực sâu: Q = Q p ' / S , mVh; (10) 3) Đ ối với nước không áp: Q = ọ ( H - - s )s / ( H - S ) S , m3/h; (11) D ự tính lư ợng nước chảy vào m ò thiết k ế Q ' theo SỐ ngập nước quặng kng.n Q = k ngnp -, mVh; (12) k ng.n = Q ! P ' m /ngày; (13) 434 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT D ự tính Q ' theo hệ s ố thấm k ,đ ộ sâu hạ m ực nước s, b ể dày tầng chứa nước m - Đ ổi với nước áp lực: Q , = V.JU + ị x R H ) l t \ [ r o + ( * / ) l nvVh Q = ọ ỵ j k ; m \ H '/ ỵ jk imiH r m 3/h; (14) Q = k \ l H - - s ) s - / k ( H - s ) s , mVh; (15) - Đ ổi với nước không áp: Trong đó: kng.n- chi s ố ngập nước quặng, m3/t; p - sản lượng trung bình m ò tại, t/h; P' - sản ỉượng trung bình m ỏ thiết kế, t/h; H,H' - độ cao cột nước trước lúc bơm m ỏ thiết kế, m; k X - h ệ SỐ th ấ m đá từ tầng chứa nước xu ng quanh chảy v o hầm lò Lưu lượng d òn g tĩnh tính sau: c h ứ a n c tro n g m ỏ h iệ n tạ i m ỏ thiết kế, m/h; i - s ố lượng tầng chứa nước D ự tính lượng nước chảy vào m ỏ thiết k ế Q ' theo hàm xu thế(T rend) Phương pháp tương tự ĐCTV z W ilk cải tiến thành phương pháp đ ờng xu th ế d ù n g cho m ỏ than đá, n hưng có thê sử d ụn g cho m ỏ khác D òng chảy d ự đoán biểu thị d ạng đổ thị quan hệ giừa lun lượng (Q) với tích F.H m ỏ Giả thiết dòng chảy vào m ỏ thiết k ế xảy đ ún g m ỏ có điều kiện ĐCTV tưưrig tự: Q = b{F H )a ,m h ; \g Q - \g b + lg a ( F H ) , (16) m 3/h; (17) Trong đó: Q - lưu lượng nước chảy vào m ỏ, m 3/phút; F - diện tích khai thác, km 2; H - đ ộ sâu mỏ, km; a, b - thông số, tính từ phương trình với m ỏ hoạt đ ộn g Q, F, H đà biết trước C ơng thức thực nghiệm (16) có giá trị với đ iều kiện: l^ k m < F < 28km 2; 0,03km < H < 0,281(111, 0,04 < (F.H) < 3,88 Đánh giá lượng nước chảy vào mỏ theo phương pháp cân niPỚc Phương pháp cân nước sử d ụ n g với m ỏ nằm biệt lập, khai thác lộ thiên hẩm lò khơng q sâu, n guổn cung cấp chủ yếu nư ớc m ưa diện phân b ố tầng chứa nước coi n hư đơn vị ĐCTV khép kín P hương pháp tính tổng tât d òn g chảy xuất phát từ nước mưa thấm xuyên, nước bề mặt, tháo khô đất đá từ d òn g bên sườn: Ổ= & +& +& ' m3/h; (18) Trong đó: Q - dòng chảy tổng cộng vào m ỏ thiết kế, m 3/h; Qb - lưu lượng d òn g chảy từ nước mưa nước bể mặt, m3/h; Q,i - lưu lượng d òn g chảy đ ộng, mVh; Qs - lưu lượng d òng chảy tĩnh, m 3/h D òng chảy loại tổn sau tháo cạn d ò n g tĩnh nước đất, chi lại d òn g đ ộng cung cấp từ bể mặt (thâm nước mưa, hâ'p thu nước mặt) (19) Trong đó: V - th ế tích đâ't đá chứa n ớc d ự định tháo khô, m 3; ị.1 - hệ s ố p h ón g thích nư ớc (với đá nứt nẻ thay hệ s ố khe nứt), %; R - bán kính p hễu hạ thâp, m; H - b ể d ày tầng chứa nước, m; t - thời gian d ự định tháo cạn trữ lư ợn g tĩnh chảy o m ỏ, ngàyđêm ; Vo - bán kính tư ơng đ ơng khu vự c d ự đốn tháo khơ, m Phần thứ công thức (19) xác định lượng nước cẩn phải bơm từ khu vự c d ự đ ịnh khai thác, phần thứ hai lưu lư ợng d òn g chảy từ v ù n g phễu hạ thấp Lượng nước đ ộ n g chảy tới (Zii) xác đ ịnh tích s ố hệ s ố thấm tẩng chứa nước (k), gradient áp lực (ỉ) diện tích m ặt cắt ngang tầng chứa nư ớc (F) mà từ nước đâ't chảy v cơng trình m ỏ trình khai thác: Zd =FJcJ, H ệ SỐ d ò n g ch ảy d i m3/h; đ â 't x c (20) đ ịn h th e o tà i liệ u quan trắc trạm thuỷ văn gấn nhât tính gần đ ún g theo đ d ò n g chảy Lượng m ưa lây trạm khí tượng gần Tích s ố hệ s ố d òn g chảy đâ't (rj) với lư ợng m ưa (N ) diện tích thu nước (Fd) trị s ố lượng nước chảy tói (Q) cẩn tìm: Q =r/.N.Fd, mVh; (21) Khi biết đư ợc m odu l d ò n g chảy d ới đất ( M Ạ có th ế xác định lư ợng nư ớc (Q) chảy v o cách nhân (M ii) với diện tích thu nước d ỏ i đâ't (Fd) mà từ đ nước chảy vào cơng trình mỏ: Q = M d.Fd, mVh; (22) Đánh giá lượng nước chảy vào mỏ phương pháp mơ hình P hương pháp m hình có th ể m p h ỏn g đư ợc trình tư ợng khác làm trình n ghiên cứu đơn giản rõ ràng N h ữ n g năm 1930, th ế giới n gư ời ta sử d ụ n g m hình tương tự đê d ự tính d ò n g chảy vào n hiều khu m ỏ lộ thiên Giừa nhử ng năm 1970 m áy tính cá nhân trờ nên phơ biến, m hình s ố ĐCTV m ỏ đ ợc lập dựa p hư ơng trình sai phân hừu hạn, phương trình vi phân M ột s ố phần m ềm lập m hình s ố ĐCTV Mỹ, ú c, N ga, N hật đ ợ c sử dụng Việt Nam Q trình m hình hóa bao gồm n hiều bư ớc lập m hình s ố chạy m hình giái tốn thuận, nghịch, d ự báo M hình s ố g cụ mạnh đê dự tính nước chảy vào m ỏ với tồn trường m ò ba chiểu đư ợc s ố hóa m ò có h ệ thống cơng trình quan trắc mưa, bốc hơi, d ò n g mặt, m ực Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N nước ngẩm , áp lực, tính thấm, lượng nước chảy vào m ỏ hoạt đ ộn g liên tục nhiều năm Phản nhóm mỏ Phân nhóm m ỏ quan trọng lựa chọn phương thức khai thác nói chung thiết k ế tháo khơ, nước m ỏ nói riêng V iệc khai thác m ỏ tủy thuộc lớn vào vào độ sũ ng nước m ỏ hay đ ộ phức tạp v ể điểu kiện địa chất thuý văn Ví dụ, m ỏ A có thê đưa vào khai thác, m ỏ B phải sau nhiều năm khai thác đ iểu kiện kinh t ế - kỹ thuật cho phép khắc phục n hữ n g vấn đ ể phức tạp v ề địa chất thủy văn mỏ 435 Trong m ỗi phụ nhóm m ỏ lại chia thành hạng tùy thuộc vào vị trí phân b ố đá chứa nước so với thân quặng (trên vách, thân quặng, trụ) sau: 1- K hơng có đá chứa nước; 2- Đá chứa nước nằm mỏ; 3- Đá chứa nước nằm thân quặng; 4- Đá chứa nước nằm thân quặng; 5- Đá chứa nước nằm dư ới thân quặng; 6- Đ chứa nước nằm trong, thân quặng Phân loại m ỏ Stanislav Turer phù hợp với m ỏ khai thác "kín", tức ỉà nước chảy vào m ỏ nư ớc dư ới đất (nước mưa, nước m ặt không rơi, chảy trực tiếp vào mỏ) Phân nhóm mỏ theo điều kiện địa chắt thuỷ văn BồcẶp M ỏ lộ thiên có điều kiện Đ C T V -Đ C C T đơn giản m ỏ có câu trúc đơn giản, thành phần thạch học b ể d ày Ổn đ ịnh, lớp đất đá nằm n g a n g thoải Thân khốn g nằm k g sâu, xa d òn g k hối nư ớc mặt Các tầng chứa nước cách ly với Lượng nư ớc chảy o m ỏ k h ôn g lớn, khơng có n g u y bục nước Đất đá bóc có tầng chứa nước d ày < lOm áp lực n ớc d i đất lên trụ via (thân khoáng) < 30m Bờ m ỏ cấu tạo chủ yếu đâ't sét, đá n g nửa cứng, bị nứt nẻ, đá carbonat bị karst hóa yếu Hình Mơ hình số ĐCTV mơ điều kiện tự nhiên Phân nhóm mỏ theo độ sũng nước Đ ộ sũ n g nước m ỏ xác định theo lượng nước cần p h i th o k h ô , b m th o t đ ể k h a i th c quặng v đ m bảo đất đá vách, trụ thân quặng có đ ộ ổn định cao trình khai thác, đơn vị tính m 3/tấn Đ ộ sũ n g nước m ỏ phụ thuộc vào yếu tố tự nhiên (lượng m ưa, bốc hơi, địa hình, dòng, khối nước mặt, thành phần m ức đ ộ bóc lộ đất đá che phủ thấm nước yếu, tỷ lệ phẩn trăm b ề d ày đất đá chứa dẫn nước bị cơng trình khai đào xu yên cắt qua Sự thay đổi tính thấm nước đất đá theo chiều sâu, kiến tạo vù n g hình d địa hình chơn vùi cổ yếu tố nhân tạo (bơm thoát nước m ỏ lằu dài hạ thấp m ực nước đất làm tăng chiểu sâu thấm nước mưa, nước mặt; hoạt đ ộ n g k h a i th c m ỏ m đ ấ t đ m ỏ d ịc h c h u yể n —► biến dạng —►nứt v ỡ —* sụt lún gia tăng lư ợng nước m ưa, nước m ặt thấm xu ốn g sâu) Phân nhóm mò theo độ sũng nước Stanislav Turer (Ba Lan) Các m ỏ phân thành nhóm theo lu n lư ợn g nước chảy vào mỏ: 1) M ỏ có đ iều kiện ĐCTV đ ơn giản, đâ't đá chứa nước , có lưu lượng nước chảy vào m ò đạt tới 600m 3/giờ; 2) Mỏ có điểu kiện ĐCTV phức tạp, đất đá chứa nước tốt, có lưu lượng nư ớc chảy vào m ỏ lớn 600m 3/giờ Trong m ỗi nhóm m ỏ lại phân phụ nhóm theo đ ộ sâu khai thác: a) N h ữ n g m ỏ nông, đến khoảng lOOm, dễ khai thác lộ thiên; b) N h ữ n g m ỏ nằm sâu, khai thác hẩm lò M ò lộ thiên có điều kiện Đ C T V -Đ C C T phức tạp m ỏ có cấu trúc tương đối phức tạp, nhiều lớp khơng ổ n định v ề thành phần thạch học b ể d ày ng có quy luật nhât định Thân khoáng đa dạng, nằm tư ơng đối sâu gần d òn g khối nư ớc mặt, có phá h ủy kiến tạo Có nhiều tầng chứa nước b ề dày lớn N ớc tầng có quan hệ thuý lực với với nước mặt Lượng nước chảy vào m ỏ tư ơng đ ối lớn Có khả bục nước Đất đá bóc có tầng chứa nước d ày 10+30m Á p lực nước lên trụ vỉa (thân khống) 30-ỉ-50m Có th ể tháo khơ m ương nước tự chảy g iến g thu nước Bờ m ỏ cấu tạo bời cát, sạn, cuội bở ròi xen kẽ sét pha sét, đá ng nửa cứng bị nứt nẻ m ạnh, có đới p hon g hóa dày lớp m ềm yếu, đá biến chất bị v ò nhàu, uốn nếp m ạnh đá carbonat bị karst hóa yếu, đá biến chất bị vò nhàu, uốn nếp m ạnh đá carbonat bị karst hóa mạnh M ò lộ thiên có điều kiện Đ C T V -Đ C C T phức tạj) m ỏ có cấu trúc phức tạp với nhiều tầng, lớp có thành phần thạch học b ề dày biến đổi khơng theo quy luật Thân khống nằm sâu phân b ố gần d òn g khối nước m ặt lớn N h iều tầng chứa nước có quan hệ thuỷ lực với với nước mặt Lượng nước chảy vào m ỏ lớn Đất đá bóc có tầng chứa nước d ày 30m Á p lực nước lên trụ vỉa (thân khoáng) lớn 50m Bờ m ỏ cấu tạo trầm tích m ểm rời với bể dày lớn, đá cứng nửa cứng bị nứt nẻ, v ò nhàu m ạnh, đá carbonat bị karst hóa mạnh 436 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHÁT M ỏ hãm lò có điều kiện Đ C TV -Đ C C T đơn giản l m ỏ có câu trúc đơn giản, đất đá nằm ngang thoải góc d ốc nhỏ 25° Thành phẩn thạch học b ề dày tương đối ổn định theo diện tích theo chiều sâu Có th ể có n hữ n g uốn nếp đơn giản K hơng có có đứt gãy gây ảnh hư ởng trực tiếp khai thác Các thân khoáng nằm cao gốc xâm thực địa phương K hông có có n hữ ng d òn g khối nước m ặt nhỏ N ớc đất khơng có quan hệ thuỷ lực với nước mặt Lượng nước chảy vào g trình khai thác k hơng lớn Đ iểu kiện tháo khô m ỏ dễ dàng Đ ất đá vách trụ vỉa (thân khoáng) tương đối ổn định Với m ỏ nằm gốc xâm thực địa p hư ơn g trầm tích m ềm , bở rời khơng chứa nước chứa nước Bể dày tầng chứa nước n hỏ lOm Trị s ố áp lực nước lên trụ vỉa 5-1 Om, m ỏ nằm đá ng nửa cứng nứt nẻ, đá carbonat bị karst hóa yếu, có áp lực thuỷ tĩnh lên trụ vỉa khơng q 50m M ò hẩm lò có điều kiện Đ C TV -Đ C C T phức tạp m ỏ có câu trúc tương đối phức tạp Đâ't đá có th ế nằm n ghiêng 25-45° Thành phẩn thạch học b ề dày khơng ổn định theo diện tích theo chiều sâu Có nhiều nếp uốn phức tạp đứt gãy kiến tạo gây ảnh hương trực tiếp khai thác Thân khoáng đa dạng nằm sâu gốc xâm thực địa phương Có d òn g khối nước m ặt lớn N ớc đâ't có th ể có quan hệ thuý lực với nước mặt Lượng nước chảy vào cơng trình khai thác lớn Đ iều kiện tháo khơ m ỏ khó khăn Đât đá vách trụ vỉa (thân khoáng) ốn định Có m ặt tượng địa chất đ ộn g lực gây trờ ngại cho khai thác Thuộc nhóm m ỏ k ể m ỏ nằm trầm tích m ềm , bở rời có tầng chứa nước dày 10-5-15m, trị s ố áp lực thuý tĩnh lên vách trụ vỉa (thân khoáng) đến 20-ỉ-30m, đá cứng nửa cứng bị p hon g hóa, nứt n ẻ mạnh, có lớp kẹp yếu, n hư đá carbonat bị karst hóa mạnh, hang hốc karst lấp đ ẩy vật chất bở rời thứ sinh, mặt bị phủ th ể địa chất thấm nước tốt, áp lực thuỷ tĩnh lên trụ vỉa 50-*-100m M ỏ hầm lò có điều kiện Đ C T V -Đ C C T phức tạp m ỏ có cấu trúc địa chất phức tạp, đất đá có th ế nằm d ốc 45° Thành phần thạch h ọc b ề dày biến đổi k h ôn g có quy luật C ó n hiều n ếp u ốn phức tạp làm ch o th ế nằm đất đá bị đ ảo lộn nhiều đứt gãy đới phá h uỷ kiến tạo gây ảnh h n g trực tiếp đ ến khai thác Các thân khoáng đa d ạn g nằm sâu d ới gốc xâm thực địa p hương Thân khoán g đá v â y quanh bị sũ n g n ớc m ạnh Có n h ữ n g d òn g khối nư ớc m ặt lớn có quan h ệ thuỷ lực với n ớc đất Lượng n c ch ả y v o m ỏ lớn C ó n g u y b ụ c nước o cô n g trình khai thác Đ iều k iện k hai thác m ỏ khó khăn Đâ't đ câu tạo v ch trụ v ia (thân 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 lự c p h át triển m ạnh đa d n g , g â y n h iều trở ngại ch o khai thác T h u ộ c v ể n h ó m n y cò n có m ỏ nằm tro n g trầm tích m ềm , bở rời có n h iều tầng chứa n c xen kẽ tần g (lớ p h o ặ c thấu kính) cách nư ớc B ề d y tầ n g ch ứ a n c lớn h n 15m, trị SỐ p lự c th u ỷ tĩn h lê n v c h v trụ th â n kh o án g lớn h a n 30m Trong đá n g nử a ng bị phong hóa nứt n ẻ m ãnh liệt chứa nước, xen kẽ nhiều lớp yếu tro n g đ Tất c a rb o n a t b ị k a rs t h ó a m n h v ó i áp lự c thuý tĩnh lên vách trụ thân khoán g lớn trụ lOOm Nghiên cứu chế độ dòng chảy phá hủy H oạt đ ộ n g khai thác k h o n g sản gồ m khai đào, khoan n m ìn, b ốc xúc, v ậ n ch u y ển , đ ổ lâ'p, v v làm thay đ ổ i b ề m ặt địa h ìn h củ n g n h cấu trúc dẫn, chứa n c m ặt, n ớc n g ẩ m d iện tích h àn g trăm, hàng n gàn s ố v u ô n g cũ n g n h từ b ề m ặt địa hình tới đ ộ sâu vài k ilom et Sự thay đổi m ôi trường địa chất khu v ự c khai thác m ỏ làm 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 chảy phá h ủ y, g â y n h iều cố C h ế đ ộ d ò n g chảy phá h ủ y chưa đ ợ c đ ẩu tư n g h iên cứu Việt N am Từ kết n g h iên cứu c h ế đ ộ d ò n g chảy phá hủy, cô n g tác p h ò n g ch ố n g n c đ ợ c quan tâm đầy đủ, toàn d iện từ k hâu thăm d ò đánh giá tài n g u y ên tới k hâu thiết k ế kỹ thuật T khâu m vỉa xây d ự n g m ỏ tới khâu đ ó n g củ a m ỏ Tài liệu tham khảo N guyễn Khắc Vinh (Chủ biên), 2010 Cẩm nang công nghệ địa châ't Liên hiệp hội khoa học kỹ thuật Việt Nam NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ 641 tr Hà Nội AõpaMOB c K., 1955 rM4poreoyiorMHecKMe pacneTbi BepTMKayibHbix ApeHaaceíí npn ocyuieHMM yro.ibHbix M e c ro p c » K e H M M ĩ o a e o A U ỏ d a m 5 CTp M o c K B a A õpaM O B c K , 196 O c y u ie H M e IlIax T H b ix H K a p b e p b ix n c M e ií Hedpa 5 c r p M ocK B a IOiMM6HTOB n n , 1967 MeTOAbi nơ/ieBbix rM4poreo/iorMHecKMX M C O ie d O B a H M iĩ c OCHO B3M M M e c r o p c » K eH M M T B e p A b ix yM 6H H H n c > y ie H h ix o ITO A 3eM H bIX H C K o n a e M h ix 04a x B B m ucvi UlKOẢứ MoCKBa TpoAHCKM M c B , MecTopoac^eHMH MocKBa 1956 Ĩ M A p o r e o /io r m ỉ no^e3Hbix MCKonaeMbix M ocym eH M e YỉAe Mỏờam  ... vào mỏ theo phương pháp tương tự địa chất thuỷ văn Phương pháp tư ơng tự địa chất th u ỷ văn sử dụng SỐ liệu nước, tháo khơ m ỏ hoạt đ ộn g đ ế dự tính Q ch ảy vào m ỏ thiết k ế có đ iều kiện địa. .. địa chất thuý văn Ví dụ, m ỏ A có thê đưa vào khai thác, m ỏ B phải sau nhiều năm khai thác đ iểu kiện kinh t ế - kỹ thuật cho phép khắc phục n hữ n g vấn đ ể phức tạp v ề địa chất thủy văn mỏ. .. (như m ỏ Khe Chàm năm 2000, m ỏ pyrit Giáp Lai, Phú Thọ) Nhiệm vụ địa chất thuỷ văn mỏ giai đoạn thăm dò sơ nhà địa chât thủy văn (ĐCTV) m ỏ phải làm rõ điều kiện sủ n g nước m ỏ, đánh giá khả