Các giải pháp bảo vệ môi trường nước ngầm khi thi công giếng đứng mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

Hiện nay, một số giếng đứng đang được xây dựng ở khu vực mỏ than vùng Quảng Ninh. Quá trình thi công giếng đứng có thể gây ra các tác động ảnh hưởng lớn đến môi trường xung quanh, đặc biệt là nguồn nước ngầm sẽ bị thay đổi thành phần, cạn kiệt về số lượng và tạo ra nhiều hiện tượng động của nước ngầm, hiện tượng ô nhiễm, sụ lún bề mặt và các vấn đề phức tạp khác, dẫn đến sự mất ổn định của giếng đứng.

THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG NƯỚC NGẦM KHI THI CÔNG GIẾNG ĐỨNG MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH Lê Văn Công; Phạm Minh Đức; Nguyễn Văn Công Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin Biên tập: TS Nhữ Việt Tuấn Tóm tắt: Hiện nay, số giếng đứng xây dựng khu vực mỏ than vùng Quảng Ninh Q trình thi cơng giếng đứng gây tác động ảnh hưởng lớn đến môi trường xung quanh, đặc biệt nguồn nước ngầm bị thay đổi thành phần, cạn kiệt số lượng tạo nhiều tượng động nước ngầm, tượng ô nhiễm, sụ lún bề mặt vấn đề phức tạp khác, dẫn đến ổn định giếng đứng Do đó, mơi trường, nước ngầm yếu tố định ổn định giếng đứng Vì vậy, nghiên cứu biện pháp bảo vệ môi trường nước ngầm thi công giếng đứng quan trọng 1.Đặt vấn đề Quá trình xây dựng cơng trình ngầm nói chung giếng đứng nói riêng gây tác động lớn đến môi trường xung quanh Một đối tượng chịu tác động lớn nhât từ công tác thi công giếng đứng nguồn nước đất Dưới tác động thứ sinh q trình thi cơng giếng đứng, nguồn nước đất biến đổi thành phần cấu tạo, suy kiệt lượng tạo nhiều tượng động lực học nước đất, tượng ô nhiễm phức tạp nguy hiểm, gián tiếp gây nên ảnh hưởng xấu đến môi trường đất đá xung quanh Đất đá không ổn định dẫn đến ổn định giếng đứng Chính thế, yếu tố bảo vệ mơi trường nước ngầm yếu tố định đến độ ổn định giếng đứng Nghiên cứu giải pháp bảo vệ môi trường, nước ngầm trong q trình thi cơng giếng Các biện pháp giảm thiểu tác động dự án đến mơi trường kết hợp biện pháp sau: + Biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm cố; + Biện pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm xử lý chất thải; + Biện pháp quản lý kiểm sốt nhiễm mơi trường; + Phương án hồn thổ mơi trường Nước đất nguồn cung cấp nước tin cậy cho nhiều khu vực dân cư sinh sống trái đất Đây nguồn nước sở sử dụng để tưới tiêu cho khu vực đất khô hạn khu vực dân cư Q trình thi cơng giếng đứng gây thiệt hại, tổn thất, biến đổi có hại trực tiếp cho phần ngầm thủy như: - Quá trình bơm hút nước đất gây nên tượng hạ mực nước ngầm tầng chứa nước; - Trên thực tế xảy tượng mực nước ngầm tầng chứa nước phía bị nâng cao thêm làm cho khu vực công nghiệp, vùng đất trũng bị ngập lụt - Các nguồn ô nhiễm nước đất đa dạng, chúng có số lượng lớn có nguồn gốc xuất xứ từ nguyên nhân thứ sinh Hiện nay, nguồn nhiễm nước đất bao gồm: + Các khu công trình phụ trợ thi cơng giếng, nơi lưu cất chất độc hại khơng có biện pháp kỹ thuật cần thiết để đảm bảo yêu cầu an tồn vệ sinh cơng nghiệp; + Các tượng rò rỉ nguyên liệu từ đường ống, bể chứa ngầm, đặc biệt tượng rò rỉ xăng, dầu từ bể chứa ngầm, trạm bơm tiếp liệu cho thiết bị thi công giếng; + Dầu mazut, sản phẩm dầu mỏ rơi vãi trình vận chuyển; + Lượng nước thải, nước bẩn trình khoan lỗ mìn để đào giếng; + Lượng dư thừa loại dung dịch vật liệu phục vụ gia cố q trình thi cơng sau sử dụng khơng vệ sinh an tồn KHCNM SỐ 42019 * CƠNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LỊ 13 THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ Có thể nhận thấy rõ ràng tồn cơng tác thi cơng giếng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước lòng đất Do đó, việc bảo vệ nguồn nước đất đóng vai trò quan trọng Cơ sở phương pháp bảo vệ nước đất nhằm loại bỏ trình ô nhiễm việc thực quan trắc nước đất (sơ đồ phương pháp bảo vệ nước đất thể hình 1) Quan trắc nước đất phần thuộc hệ thống chung mang tính tổng qt tồn q trình quan trắc môi trường tự nhiên Hiện nay, hệ thống quan trắc nước đất, người ta sử dụng phương pháp sau: - Phương pháp phân tích: phương pháp thiết lập để xác định thành phần hóa học tính chất mẫu lấy từ mơi trường khí mơi trường nước dụng cụ thí nghiệm thiết bị phân tích, thử nghiệm; - Phương pháp sinh học bảo – thị: phương pháp thiết lập để xác định đặc tính tổ hợp trạng thái khơng khí, nước, đất theo thơng số thực vật động vật; - Phương pháp địa chất thủy văn: phương pháp thiết lập dựa sở trình khảo sát thành phần thông số trường tự nhiên trường thẩm thấu chịu tác động nhân tạo; - Phương pháp địa vật lý: phương pháp cho phép đánh giá độ ẩm, hàm lượng muối, trạng thái ứng suất, hướng chuyển dịch dòng nước khối đất nhân tạo; - Phương pháp nghiên cứu từ xa (nghiên cứu khoảng cách lớn): phương pháp xây dựng dựa việc sử dụng phương pháp xử lý ảnh chụp từ không ảnh vũ trụ Trong hệ thống quan trắc nước đất phân chia phương pháp điều khiển nước đất thành ba loại chủ yếu sau: - Phương pháp cảnh báo, phòng ngừa nước đất: - Phương pháp bảo vệ nước đất; - Phương pháp khôi phục, cải tạo nước đất Các phương pháp cảnh báo, phòng ngừa nước đất tổ hợp giải pháp phòng ngừa ngăn chặn giải pháp tạo nên điều kiện cần thiết cho phép hướng tới việc ngăn chặn biến đổi xấu đặc tính chất Hình Sơ đồ phương pháp bảo vệ nước đất 14 KHCNM SỐ 4/2019 * CƠNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LỊ THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ lượng thơng số định lượng nước đất Các phương pháp bảo vệ nước đất tổ hợp tác động kỹ thuật tác dụng lên môi trường nước đất thành phần khác hệ thống môi trường tự nhiên nhằm mục đích ngăn chặn, giới hạn ảnh hưởng có hại cơng trình kỹ thuật hoạt động sản xuất theo thời gian không gian Hiện nay, giải pháp bảo vệ môi trường nước đất sử dụng nhiều thi công giếng nhằm đạt hiệu sau: - Bổ sung nhân tạo nguồn dự trữ nước đất giải pháp bảo vệ chúng khỏi nguy suy kiệt; - Cách ly điểm, vị trí gây nhiễm nước đất nhờ cơng trình kỹ thuật đặc biệt: cơng trình dẫn nước thải; hình thành chắn chống thấm; xây dựng kết cấu “tường đất”; hình thành đập chắn chống thấm, đập chắn cách ly … - Cách ly nguồn ô nhiễm tiềm tàng nguồn ô nhiễm rõ ràng khỏi môi trường nước đất nhờ loại kết cấu kỹ thuật khác nhau; vách ngăn, chắn, cơng trình tiêu nước cơng trình kỹ thuật khác Các phương pháp khơi phục cải tạo nước đất tổ hợp tác động kỹ thuật nhằm khơi phục trở lại tính chất chất lượng sinh thái chấp nhận cho môi trường nước đất Để thực phương pháp trên, sử dụng giải pháp bảo dưỡng, phòng ngừa kết hợp với giải pháp tác động kỹ thuật, phương tiện sinh học, hóa học, xã hội … Tồn phương pháp kỹ thuật bảo vệ nước đất tránh khỏi tượng nhiễm phân chia thành hai nhóm: - Các phương pháp dự phòng, phòng ngừa có tác dụng ngăn chặn nhiễm; - Các phương pháp tích cực, chủ động có tác dụng tích cực, chủ động hạn chế loại bỏ ô nhiễm xuất thực tế Vấn đề chủ yếu phương pháp kỹ thuật phòng ngừa bảo vệ nước đất khỏi tượng ô nhiễm việc để xuất sử dụng giải pháp ngăn chặn tối đa tượng mát nước q trình thẩm thấu Các phương pháp kỹ thuật phòng ngừa đơn giản để bảo vệ nguồn nước ngầm khỏi tượng ô nhiễm bao gồm: - Loại bỏ lỗ khoan khảo sát thăm dò cách cẩn thận, chu đáo kịp thời khu vực thi cơng giếng; - Tiến hành phân bố cẩn thận, có tính định hướng dòng chảy pha rắn – cứng có thành phần cỡ hạt khác tồn diện tích hố, bể chứa nước kỹ thuật Q trình phân bố cẩn thận, có tính định hướng dòng chảy pha rắn – cứng có thành phần cỡ hạt khác tồn diện tích hố, bể chứa nước kỹ thuật phân chia làm bước sau: - Bước 1: sử dụng pha lỏng dòng chảy hệ thống cấp nước ngược trở lại; - Bước 2: trì mực nước hồ, bể chứa kỹ thuật độ cao thấp tốt để làm giảm tổng diện tích mặt nước Tại sử dụng quy trình làm suy giảm lượng nước rò rỉ, mát trình thẩm thấu chúng; - Bước 3: điền lấp đầy thành phần vật chất tơi mịn, phân tán vào vị trí có khả rò rỉ lớn đáy vị trí sườn hồ, bể chứa nước Các phương pháp kỹ thuật phòng ngừa đặc biệt quan trọng để bảo vệ nước đất khỏi tượng ô nhiêm bao gồm giải pháp hình thành kết cấu chắn chống thấm có cấu tạo khác Các chắn chống thầm phân thành chủng loại sau: - Các kết cấu chắn chống thấm đất; - Các kết cấu chắn chống thấm dạng màng; - Các kết cấu chắn chống thấm dạng hỗn hợp; - Các kết cấu chắn chống thấm đặc biệt Các kết cấu chắn chống thấm đất lớp trầm tích tự nhiên có thành phần chủ yếu từ khống vật sét (đất sét, đất sét nặng …) với chiều dày không nhỏ 0,3m Các kết cấu chắn chống thấm nhân tạo đất sét với chiều dày lớn 0,3m tạo phương pháp đổ xếp đặt đầm nén vật liệu đất sét theo lớp cho độ chặt (mật độ) độ ẩm chúng đạt tới giá trị tối ưu KHCNM SỐ 42019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LỊ 15 THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ Trong trình đổ - xếp đặt, kết cấu chắn chống thấm nhân tạo đất sét chắn xuất khe nứt tượng khô vật liệu tạo nên Điều làm tăng mạnh khả thẩm thấu đất sét Các kết cấu chắn chống thấm dạng màng cấu thành từ chất dẻo tổng hợp loại vật liệu sở cao su bitum Các kết cấu mang chắn chống thấm dạng có ưu điểm: + Khả chống thấm cao; + Có khả ổn định bền vững chủng loại tác động ăn mòn khác nhau; + Có tuổi thọ cao khơng thay đổi tính chất ban đầu Tuy nhiên, kết cầu chắn có nhược điểm sau: + Dễ bị phá hủy tác dụng tác động học; + Khó đảm bảo độ kín khít cần thiết phải che phủ diện tích lớn; + Có độ nhạy cảm tải trọng kéo (đặc biệt vị trí mối nối); + Giá thành cao Kết luận kiến nghị Khi thi công giếng đứng gây ảnh hưởng lớn đến môi trường nước ngầm đất đá xung quanh Sự biến đổi môi trường đất đá gây nên tác động có hại đến ổn định, bền vững giếng đứng Để đảm bảo an toàn cho hệ thống “giếng đứng – khối đá xung quanh”, q trình thi cơng giếng phải quan tâm tới tổ hợp vấn đề sau: - Bảo vệ lòng đất; - Bảo vệ nguồn nước ngầm lòng đất; - Bảo vệ, đảm bảo ổn định khối đá bao quanh giếng đứng; - Bảo vệ đảm bảo an toàn, ổn định, bền vững cho giếng đứng tồn q trình xây dựng sử dụng chúng Hiện nay, giải pháp bảo vệ nước đất sử dụng nhằm đạt hiệu sau: - Bổ sung nhân tạo nguồn dự trữ nước đất giải pháp bảo vệ chúng khỏi nguy bị suy kiệt; - Cách ly nguồn ô nhiễm tiềm tàng nguồn ô nhiễm rõ ràng khỏi môi trường nước đất nhờ loại kết cấu kỹ thuật khác nhau: vách ngăn, chắn, cơng trình tiêu nước cơng trình kỹ thuật khác; - Cách ly điểm, vị trí gây nhiễm nước đất nhờ cơng trình đặc biệt Tài liệu tham khảo: Báo cáo đề tài “Nghiên cứu công nghệ thi cơng đào chống giếng đứng mỏ than hầm lò Núi Béo” – Viện KHCN mỏ - 2015 Bảo vệ mơi trường xây dựng cơng trình ngầm mỏ Nhà xuất khoa học tự nhiên Công nghệ, 2013 – Võ Trọng Hùng Thiết kế tổ chức thi cơng giếng chính, phụ, gió – Dự án khai thác mức -50m mỏ than Hà Lầm- Viện thiết kế Nam Kinh Trung Quốc 2008 Research solutions for environmental protection and groundwater when vertical shafts of underground coal mine are constructed in Quang Ninh area Dr Le Van Cong, Dr Pham Minh Duc, Nguyen Van Cong Institute of Mining Science and Technology - Vinacomin Summary: Currently, some vertical shafts have been constructed in Quang Ninh coal area The process of constructing vertical shafts may cause negative impacts on the surrounding environment Especially the, components of groundwater source will be changed; quantity is depleted and dynamic phenomena of groundwater is created; pollution, surface subsidence and other complex problems cause instability of vertical shafts Therefore, the environment and groundwater are one of the factors that determine the stability of vertical shafts Therefore, it is very important to study measures to protect groundwater when vertical shafts are constructed 16 KHCNM SỐ 4/2019 * CƠNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LỊ ... q trình thi cơng giếng phải quan tâm tới tổ hợp vấn đề sau: - Bảo vệ lòng đất; - Bảo vệ nguồn nước ngầm lòng đất; - Bảo vệ, đảm bảo ổn định khối đá bao quanh giếng đứng; - Bảo vệ đảm bảo an toàn,... gây nhiễm nước đất nhờ cơng trình đặc biệt Tài liệu tham khảo: Báo cáo đề tài “Nghiên cứu công nghệ thi công đào chống giếng đứng mỏ than hầm lò Núi Béo” – Viện KHCN mỏ - 2015 Bảo vệ mơi trường. .. CƠNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LỊ THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ lượng thông số định lượng nước đất Các phương pháp bảo vệ nước đất tổ hợp tác động kỹ thuật tác dụng lên môi trường nước đất thành phần