Nghiên cứu phương pháp nâng cao hiệu quả phục hồi độ thải nước của đá vôi trong khoan khai thác nước ngầm tại khu vực cảm phả quảng ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT ĐINH TRIỆU TUẤN NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHỤC HỒI ĐỘ THẢI NƯỚC CỦA ĐÁ VÔI TRONG KHOAN KHAI THÁC NƯỚC NGẦM TẠI KHU VỰC CẨM PHẢ - QUẢNG NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT ĐINH TRIỆU TUẤN NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHỤC HỒI ĐỘ THẢI NƯỚC CỦA ĐÁ VÔI TRONG KHOAN KHAI THÁC NƯỚC NGẦM TẠI KHU VỰC CẨM PHẢ - QUẢNG NINH Chuyên ngành : Kỹ thuật khoan thăm dò khảo sát Mã số : 62.53.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Hoàng Dung HÀ NỘI - 2010 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu luận văn thu thập từ thực tế kết nghiên cứu lý thuyết Tên đề tài luận văn kết nghiên cứu khơng trùng lập với cơng trình khoa học công bố Tác giả Đinh Triệu Tuấn MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Lời cam đoan………………………………………………………… .1 Mục lục Danh mục bảng biểu .5 Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương – ĐẶC ĐIỂM NƯỚC NGẦM VÀ THỰC TRẠNG KHAI THÁC NƯỚC NGẦM KHU VỰC CẨM PHẢ - QUẢNG NINH 1.1 Nguồn dự trữ tự nhiên nước đất 12 1.2 Nhu cầu xử dụng nước ngầm 15 1.3 Thực trạng khoan khai thác nước ngầm 16 Chương – CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỤC HỒI ĐỘ NHẢ NƯỚC CỦA ĐẤT ĐÁ VÀ NHỮNG KHÓ KHĂN TẠI KHU VỰC CẨM PHẢ - QUẢNG NINH 2.1 Mục đích yêu cầu 18 2.1.1 Mục đích phục hồi độ nhả nước 18 2.1.2 Yêu cầu phục hồi độ nhả nước 19 2.2 Các phương pháp phục hồi độ nhả nước đất đá 19 2.2.1 Phương pháp bơm ………………………………………… 19 2.2.2 Phương pháp rửa sâu ……………………………………… … 20 2.2.2.1 Phương pháp kích động rung đóng mở máy bơm đột ngột.20 2.2.2.2 Phương pháp rửa giếng thay nước 22 2.2.2.3 Phương pháp rửa giếng tình trạng tạo áp lực 22 2.2.3 Phương pháp làm dâng mực nước giếng 23 2.2.3.1 Pít tơng cứng .23 2.2.3.2 Loại pít tơng kiểu van .25 2.2.4 Phương pháp dùng khí nén 26 2.2.5 Dùng tia có tốc độ cao 27 2.3 Các phức tạp khó khăn q trình phục hồi độ nhả nước tầng đá vôi giếng khoan khu vực Cẩm Phả .28 2.3.1 Các phức tạp 28 2.3.2 Các khó khăn 28 Chương - CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐỂ THỰC HIỆN QUÁ TRÌNH PHỤC HỒI ĐỘ NHẢ NƯỚC 3.1 Quy luật thủy động lực nước ngầm giếng khai thác 30 3.1.1 Tính lưu lượng giếng với dịng chảy ổn định trường hợp tầng chứa nước không giới hạn 31 3.1.2 Tính lưu lượng giếng với dịng chảy ổn định trường hợp tầng chứa nước bị giới hạn 35 3.1.3 Tính thủy lực giếng với dịng chảy khơng ổn định trường hợp tầng chứa nước bị giới hạn .39 3.1.4 Tính tốn thủy lực giếng với dịng chảy khơng ổn định trường hợp tầng chứa nước không bị giới hạn 45 3.2 Thiết kế giếng khai thác nước ngầm 48 3.2.1 Mục đích ý nghĩa 48 3.2.1.1 Yêu cầu khai thác nước ngầm .48 3.2.1.2 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng cơng trình 49 3.2.2 Thiết kế giếng hở 49 3.2.2.1 Giếng hở vùng địa chất rắn 49 3.2.2.2 Giếng hở vùng địa chất không rắn tầng chứa nước dày vô hạn 51 3.2.3 Thiết kế giếng khoan khai thác .54 3.2.3.1 Đường kính giếng .54 3.2.3.2 Chiều dày ống chống 57 3.2.3.3 Chiều sâu giếng 58 3.2.3.4 Chiều sâu phận lọc nước vào thân giếng .58 3.2.3.5 Cấu tạo phận lọc nước vào 61 Chương GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHỤC HỒI ĐỘ NHẢ NƯỚC CỦA CÁC GIẾNG KHAI THÁC NƯỚC TRONG ĐÁ VÔI VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH 4.1 Khái quát địa chất thủy văn khu vực Cẩm Phả 68 4.2 Nhu cầu xử dụng nước .69 4.3 Thực trạng phức tạp khó khăn trình phục hồi độ nhả nước giếng khoan khai thác nước .69 4.4 Luận giải tượng 70 4.5 Các giải pháp khắc phục nhằm nâng cao hiệu phục hồi độ nhả nước .71 4.5.1 Thiết kế đường kính giếng khoan 73 4.5.2 Thiết kế lớp đệm lọc cuội sỏi 75 4.5.2.1 Phân tích cấp hạt tầng chứa nước .77 4.5.2.2 Thiết kế lớp đệm lọc 79 4.5.2.3 Chiều dày lớp đệm lọc 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số bảng Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 4.1 Tên bảng biểu Đường kính ống chứa máy bơm đường kính máy bơm (máy bơm tuabin trục đứng máy bơm chìm) Quan hệ đường kính giếng số % tăng lưu lượng Các thông số cở giếng khai thác tầng đá vôi khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh Trang 56 57 85 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Số hình Hình 2.1 Tên hình vẽ, đồ thị Rửa giếng để nâng cao lưu lượng phương pháp rửa sâu áp lực cao Trang 23 Hình 2.2 Pít tơng cứng 24 Hình 2.3 Pít tơng cứng đai cao su xoay quanh mặt bích 24 Hình 2.4 Pít tơng kiểu van 25 Hình 2.5 Rửa giếng để nâng cao lưu lượng giếng khí nén 26 Hình 2.6 Nâng cao lưu lượng giếng tia thủy lực 28 Sơ đồ tính tốn thủy lực dịng ổn định tầng chứa Hình 3.1 nước 32 khơng bị giới hạn Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Sơ đồ tính tốn theo độ hạ thấp mực nước Sơ đồ tính tốn thủy lực dịng chảy ổn định tầng chứa nước Sơ đồ tính tốn thủy lực dịng khơng ổn định với tầng chứa nước bị giới hạn 34 36 39 Hình 3.5 Dịng chảy qua thể tích khống chế tọa độ cực 40 Hình 3.6 Sơ đồ dịng chảy vào giếng có áp 41 Hình 3.7 Đường cong Theis W(u) ~ u W(u) ~ 1/u 44 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Phương pháp chập đường cong S ~ t/x2 đường cong W(u) ~ 1/u Đường cong mẫu toán thủy lực tầng chứa nước không giới hạn Đường quan hệ chiều sâu giếng, đường kính giếng chiều dày thành giếng khối xây Giếng hở 44 47 51 52 Hình 3.12 Dịng chảy nước ngầm vào giếng 53 Hình 3.13 Bộ phận lọc nước vào đặt tầng chứa nước 60 Hình 3.14 Giếng khoan khơng có ống lọc bảo vệ đá vững 60 Hình 4.1 Cấu trúc phần ống lọc giếng khai thác nước 73 Hình 4.2 Mẫu sàng phân tích cấp hạt tầng chứa nước 77 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Đường cong phân phối cấp hạt tầng đá vôi khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh Quan hệ phân phối cỡ hạt tầng chứa nước lớp đệm lọc nước Đường cong phân phối cấp hạt dùng để thiết kế kích thước hạt lớp đệm lọc nước kích thước khe hở ống lọc 78 80 82 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nguồn nước khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh vấn đề cấp thiết bùng nổ dân số phát triển mạng mẽ ngành kinh tế Cũng giống khu vực khác, khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh có nguồn nước là: Nước mưa, nước mặt nước ngầm Nguồn nước mưa hàng năm có hạn phân phối không không gian lẫn thời gian Còn nguồn nước mặt khai thác xử dụng mức nên ngày suy giảm số lượng chất lượng Chính lý nên nguồn nước ngầm trước mắt lâu dài đóng vai trị quan trọng để bổ sung cho nguồn nước sinh hoạt hoạt động kinh tế khác Vì việc xử dụng nước ngầm yêu cầu tất yếu ngày lớn Hiện việc khai thác nước ngầm Cẩm Phả - Quảng Ninh, nhiều vùng phần lớn dựa vào giếng khoan khai thác nước Nhưng đặc điểm cấu tạo địa chất địa chất thủy văn khu vực nên việc khai thác gặp nhiều khó khăn Do đặc điểm cấu tạo địa chất địa chất thủy văn nên có trữ lượng lớn nước nằm hang, khe nứt, lỗ hổng tầng đá vôi Nhưng việc khôi phục độ nhả nước tầng đất đá gặp nhiều khó khăn nên nguồn nước ngầm chưa đáp ứng đủ số lượng chất lượng Khi tiến hành phục hồi độ nhả nước tầng đất đá với áp suất nhỏ vừa lượng nước chảy vào giếng mang theo hàm lượng cát lớn nước, lưu lượng nước khơng ổn định, có trường hợp hồn tồn lưu lượng nước chảy vào giếng Còn phục hồi độ nhả nước đất đá với áp suất lớn để kéo hết tạp chất khỏi khe nứt, lỗ hổng để thu hồi nước lưu lượng ổn định để khai thác dẫn đến tượng nhiễm mặn nguồn nước khai thác 76 Lớp đệm lọc nước thường lớp mỏng cấu tạo vật liệu thô sỏi, cát thô đá dăm Lớp đệm lọc nước giếng lớp sỏi tự nhiên lớp đệm sỏi cát tạo Lớp đệm tự nhiên tạo sung quanh ống lọc Sau trình giếng hoạt động, hạt mịn bùn đất, cát mịn di chuyển vào giếng bơm ngồi, cịn lại lớp sỏi sạn sung quanh ống lọc tạo thành lớp đệm lọc nước Trong trường hợp tầng chứa nước có cấu tạo khơng thuận lợi cho di chuyển nước vào giếng phải tạo nên lớp đệm lọc nước nhân tạo Để tạo lớp đệm này, trình khoan người ta phải khoan lỗ khoan có đường kính lớn đường kính phận nước vào trị số yêu cầu Sau đặt ống lọc vào trung tâm lỗ khoan, người ta lấp đầy khoảng vành xuyến sung quanh ống lọc lớp cuội, cát, đá dăm với cấp hạt thích hợp đạt yêu cầu lọc nước tùy theo cấu tạo cấp hạt tầng chứa nước Các giếng khai thác nước ngầm xử dụng tầng đệm lọc nước nhân tạo có ưu việt sau: - Lớp đệm lọc nước làm tăng bán kính ảnh hưởng giếng có nghĩa làm tăng khả cấp nước giếng - Giảm tổn thất đầu nước khu vực nước chảy vào giếng tăng lưu lượng nước chảy vào giếng - Giảm độ dày thành ống diện tích khe hở phận nước vào giảm nhỏ dòng chảy vào giếng đảm bảo thuận tiện - Khi lớp đệm lọc nước thiết kế hồn chỉnh hoạt động tốt nước vào giếng mang theo hạt thơ, hoạt động giếng máy bơm tốt - Làm tăng khả chịu lực ống lọc nước - Ngăn chặn tượng tạo lỗ hổng, hang hốc tầng chứa nước, chống sụt lở tầng địa chất nơi xây dựng giếng 77 - Trong trường hợp cần thiết tạo điều kiện thuận tiện cho việc di chuyển, thay đổi ống đặc biệt giếng nơng 4.5.2.1 Phân tích cấp hạt tầng chứa nước Để xác định đặc tính cấu tạo tầng chứa nước phải tiến hành phân tích thành phần hạt mẫu lấy lên khoan thăm dị qua trình khoan giếng Dựa vào kết phân tích thành phần hạt tầng chứa nước để định đặc điểm kỹ thuật phận lọc nước vào thiết kế tầng đệm lọc nước Thông thường, để phân tích mẫu hạt người ta dùng phương pháp sàng khơ thực theo quy trình chuẩn định Một loạt cấp mẫu sàng khác xử dụng Các mẫu sang có kích thước mắt lỗ khác (hình 4.2) Hình 4.2 Mẫu sàng phân tích cấp hạt tầng chứa nước Khi lấy mẫu đưa lên sàng để phân tích, trọng lượng vật liệu cịn giữ lại cấp sàng thống kê tính tốn số phần trăm so với trọng lượng tồn mẫu thí nghiệm Số liệu vẽ biểu đồ với trục tung biểu thị số phần trăm lũy tích, trục hồnh biểu thi kích thước mắt sàng cấp (được coi đường kính nhỏ hạt đất, cát giữ sàng) Như vậy, số phần trăm lũy tích cấp sàng phần trăm trọng lượng lại cấp sàng cấp sàng lớn Kích thước cấp sàng tính milimet tương đương với kích thước hạt lọt qua Đường 78 cong biểu thị quan hệ hai đại lượng gọi đường cong phân phối cấp hạt Theo phương pháp trên, tiến hành thí nghiệm phân tích số giếng khoan khai thác nước tầng đá vôi khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh thu đường cong phân phối cấp hạt sau: Hình4.3 Đường cong phân phối cấp hạt tầng đá vôi khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh Qua phân tích xác định cấp phối hạt vật liệu cấu tạo tầng chứa nước Nó phản ánh đặc tính chứa nước tầng địa chất định việc có cần thiết làm tầng đệm lọc nước nhân tạo hay khơng - Đường kính hạt hiệu (D90) Đường kính hạt hiệu đường kính có 10% trọng lượng mẫu có hạt nhỏ đường kính hạt hiệu 90% trọng lượng mẫu có hạt lớn đường kính hạt hiệu 79 Theo sơ đồ hình 4.3 cho thấy đường kính hạt lớn 0.25 mm 90% đường kính hạt nhỏ 0.25 mm 10% Như vậy, đường kính hạt hiệu tầng đá vôi khu vực Cẩm Phả 0.25 mm - Hệ số đồng (Cu) Hệ số đồng Cu số thể biến động cỡ hạt tầng địa chất nghiên cứu Chỉ số Cu tính tỷ số đường kính mắt sàng để lọt 60% trọng lượng đất, cát đường kính mắt sàng để lọt 10% trọng lượng đất, cát Cu = D40 D90 (4.2) Theo sơ đồ hình 4.3 hệ số đồng tầng đá vơi khu vực Cẩm Phả là: Cu = D40 0.75 = =3 D90 0.25 + Hệ số đưa Hazew để định lượng độ phân hạng cấp phân phối hạt tầng địa chất chứa nước, thể phần độ xốp tầng địa chất + Hệ số đồng tầng địa chất có cỡ hạt đồng (kích thước hạt Cu = 1) + Hệ số đồng cát hạt tương đối đồng Cu = ÷ Đối với vật liệu hỗn hợp cát, sỏi đá hệ số lớn nhiều 4.5.2.2 Thiết kế lớp đệm lọc Lớp đệm lọc thường cấu tạo vật liệu sỏi đá với cấp phối hạt thích hợp, u cầu vật liệu phải sạch, khơng lẫn bùn cát, hạt phải nhẵn tương đối đồng đều, vật liệu phải tương đối cứng, khơng hịa tan Nếu khống vật Silic khơng lẫn 5% đá vôi, không lẫn tạp chất phiến sét, thạch cao Hạt có kích thước tương đối đồng đều, hệ số đồng Cu 2,5 nhỏ Hai loại lớp đệm lọc nước thường xử dụng là: 80 - Lớp đệm có thành phần hạt có kích thước tương đối đồng - Lớp đệm có thành phần hạt cấp phối định Trong việc thiết kế kích thước khe hở phận nước vào thường phải dựa vào loại lớp đệm áp dụng Trường hợp lớp đệm lọc nước có thành phần hạt cấp phối mặt tiếp xúc lớp đệm lọc nước tầng chứa nước có khả lỗ rỗng bị lấp đầy hạt mịn hơn, kết làm giảm tính chất thấm tầng chứa nước Hình 4.4 Quan hệ phân phối cỡ hạt tầng chứa nước lớp đệm lọc nước Trường hợp lớp đệm lọc nước có thành phần hạt tương đối đồng đều, hạt mịn tầng chứa nước bị di chuyển vào giếng thông rửa giếng làm tăng tính chất thấm tầng chứa nước trì khả thấm cao tầng đệm lọc nước Tuy nhiên, thực tế nhiều khơng chọn tầng đệm có cấp hạt đồng phù hợp Đặc tính vật lý quan trọng tầng đệm có cỡ hạt đồng kích thước hạt đặc trưng đường kính trung bình hạt vật chất, ứng với 50% (trên đường cong phân phối cấp hạt) Lớp đệm không cần thiết kích thước hạt lớn Một 81 số tổ chức Hội kỹ thuật nông nghiệp Mĩ đề nghị cỡ hạt lớn lớp đệm lọc 6.4 mm - Tính tốn cấu tạo lớp đệm Để lớp đệm lọc nước vừa có khả thấm mạnh tạo điều kiện tốt cho nước chảy vào giếng vừa có khả ngăn chặn việc hạt bùn cát từ tầng chứa nước chảy vào giếng nhiều, đường kính bình qn thành phần hạt tầng đệm phải phù hợp với kích thước cấp phối hạt cấu tạo nên tầng chứa nước Để đặc trưng cho quan hệ người ta dùng tỷ số đường kính hạt trung bình có số phần trăm 50% lớp đệm đường kính hạt trung bình tầng chứa nước, gọi tỷ số lớp đệm tầng chứa nước, ký hiệu là: P – A 50% (kích thước hạt lớp đệm) P–A= (4.3) 50% ( kích thước hạt tầng chứa nước) Một số quan khoa học dùng tỷ số lớp đệm tỷ số cỡ hạt lớp đệm tầng chứa nước với 70% Tuy nhiên, hầu hết cơng trình khai thác nước ngầm lấy tỷ số 50% làm tiêu chuẩn thiết kế Năm 1970, tác giả Ellithorpe nghiên cứu, thí nghiệm cơng bố: để tổn thất đầu nước qua lớp đệm nhỏ tỷ số P – A = 4, tỷ số P – A = vận chuyển hạt cát vào giếng giá trị giới hạn lớn tỷ số P – A dùng cho thiết kế Các tác giả khác Smith đưa tỷ số P – A = ÷ thích hợp, tỷ số P – A = 7÷10 phải có biện pháp bơm cát khỏi giếng Nếu tỷ số P – A = 10 ÷ 20 có nhiều bùn cát vào giếng Theo phương pháp tính tốn vừa nêu, kết hợp với sơ đồ hình vẽ 4.3 (đường cong phân phối cấp hạt tầng đá vôi khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh) kích thước hạt tầng chứa chiếm 50% 0,63mm hạt có kích thước khơng nên theo tác giả Smith chọn trị số P – A = 82 50% (kích thước hạt lớp đệm) → P–A= =6 0.63 → 50% (kích thước hạt lớp đệm) = x 0,63 = 3,78 mm Như lớp đệm lọc thiết kế để phải đảm bảo hạt có kích thước trung bình khoảng 3,78mm Tuy nhiên, phần nói để lớp đệm lọc có khả thấm mạnh hạt lớp đệm lọc phải tương đối đồng đều, chọn Cu = 2,5, Cu > 2,5 trình hoạt động giếng cỡ hạt bị phân tách riêng, kết giếng hoạt động hiệu Từ kết tính tốn cỡ hạt trung bình tầng đệm lọc bên hệ số đồng Cu = 2,5, vẽ tiến hành hiệu chỉnh ta đường cong phân phối cấp hạt dùng để thiết kế kích thước hạt lớp đệm lọc cuội sỏi sau: Phần trăm tích lũy theo trọng lượng cỡ hạt nhỏ (%) 100 C 90 80 70 60 50 40 30 20 10 D 1,6 6,5 3,78 Kích thước hạt (mm) 10 Hình 4.5 Đường cong phân phối cấp hạt dùng để thiết kế kích thước hạt lớp đệm lọc nước kích thước khe hở ống lọc 83 - Lựa chọn kích thước khe hở ống lọc nước Trên sở đường cong phân phối cỡ hạt lớp đệm lọc nước xác định Từ số phần trăm 90% trục tung xác định điểm C đường cong lớp đệm lọc nước dóng xuống trục hồnh giá trị D kích thước khe nước vào ống lọc Như vậy, theo hình 4.5 khe hở ống lọc nước thiết kế với kích thước 6,4mm Trị số lấy sai số ±8% phụ thuộc vào dụng cụ để tạo thành khe hở 4.5.2.3 Chiều dày lớp đệm lọc Từ lý thuyết thiết kế lớp đệm lọc nước sở nhằm trì kết cấu tầng địa chất chứa nước, chiều dày lớp đệm lọc nước ÷ lần đường kính hạt cấu tạo lớp Đây yêu cầu để giữ lại hạt cát tầng chứa nước Như vậy, chiều dày lớp đệm chưa đầy cm thực nghiệm chứng tỏ chưa có khả khống chế giữ lại hạt cát tầng chứa nước, có phần khơng đáng kể hạt mịn qua tầng đệm vào giếng Tuy nhiên, thực tế việc bố trí lớp đệm mỏng khó khăn đồng thời khó bao quanh phận nước vào cách hồn chỉnh Vì để bao quanh toàn bộ phận nước vào, chiều dày nhỏ lớp đệm thực tế phải 7.5cm Trong thực tế thiết kế thường lấy chiều dày lớp đệm khoảng 20 cm Chiều dày lớp đệm dày khơng có tác dụng làm tăng lưu lượng nước tập trung vào giếng Hơn nữa, độ dày lớp đệm không ảnh hưởng tới khống chế lượng bùn cát vào giếng Yếu tố khống chế lượng bùn cát vào giếng tỷ số P – A kích thước lớp đệm lọc nước tầng chứa nước Nếu lớp đệm dày gây nhiều khó khăn cho hoạt động giếng sau Như vậy, sau tính tốn số lượng cuội sỏi cần thả vào giếng khoan, kích thước hạt cuội sỏi kích thước khe hở ống lọc, tiến hành 84 thả ống lọc vào lỗ khoan Điều chỉnh để ống lọc nằm vị trí tầng dự kiến khai thác nước đồng trục với lỗ khoan, sau tiến hành thả cuội sỏi vào khoảnh khơng vành xuyến ống lọc thành lỗ khoan Tiến hành bơm hút để khôi phục lại độ nhả nước tầng đât đá Trong trình bơm hút, hạt mịn bùn đất, cát mịn tầng chứa lẫn cuội sỏi lớp đệm lọc di chuyển vào giếng khoan bơm Các hạt cuội sỏi lớp đệm lọc trình bơm hút tạm thời xếp lại Ở gần ống lọc lớp hạt có kích thước lớn, gần tầng chứa kích thước hạt giảm dần lớp chưa xếp rõ rệt Sau này, trình khai thác nước hạt cuội sỏi xếp theo thứ tự định lớp hình thành cách rõ ràng Sát ống lọc lớp cuội sỏi có kích thước lớn sát với tầng chứa nước lớp cuội sỏi có kích thước nhỏ Chính xếp làm tăng khả lọc lớp đệm lọc cuội sỏi, hạt xếp xít lại với làm cho hạt bùn, cát có kích thước nhỏ không vào giếng Khi hạt xếp giảm tổn thất thủy lực khu vực nước chảy vào giếng lưu lượng nước chảy vào giếng tăng lên Đồng thời ngăn chặn tượng tạo lỗ hổng, hang hốc tầng chứa nước, chống tượng sập lở bùn cát hang hốc Như vậy, xử dụng ống lọc cuội sỏi khắc phục khó khăn giảm lưu lượng, gây sập lở bùn cát hang hốc đá vôi gây đục nguồn nước khai thác nước ngầm tầng đá vôi khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh Sau tính tốn ta tổng hợp thơng số giếng khai thác nước tầng đá vôi khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh bảng 4.1 sau: 85 Bảng 4.1 Các thông số cở giếng khai thác tầng đá vôi khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh Các thông số Giá trị Đường kính nhỏ ống lọc 176 mm Đường kính nhỏ giếng khoan 576 mm Kích thước khe hở ống lọc 6,4 mm Kích thước trung bình hạt cuội sỏi tầng đệm lọc Chiều dày lớp đệm cuội sỏi 3,78 mm 200 mm 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ a Kết luận Tóm lại, việc khai thác nước ngầm tầng đá vôi khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh từ trước đến gặp nhiều khó khăn, đặc biệt trình phục hồi độ nhả nước đất đá Các giếng khoan khai thác nước trước tiến hành phục hồi độ nhả nước gặp nhiều khó khăn, tốn cơng sức, tốn tiền hiệu khơng cao Có nhiều giếng khoan phải bỏ nguồn nước có hàm lượng cát cao, lưu lượng thấp nguồn nước bị nhiễm mặn Hiện nay, khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh, số giếng khoan khai thác nước tầng đá vôi áp dụng biện pháp khoan với đường kính lớn xử dụng tầng đệm cuội sỏi sung quanh ống lọc với tính tốn hợp lý kích thước hạt tầng đệm lọc kích thước khe hở ống lọc thành công Chất lượng nguồn nước khai thác cải thiện rõ rệt, hàm lượng cát nước thấp, lưu lượng nước ổn định hạn chế tượng nhiễm mặn nguồn nước bơm hút với lưu lượng cho phép b Kiến nghị Hiện nhu cầu xử dụng nước khu vực ngày tăng phát triển dân số ngành kinh tế, đặc biệt ngành công nghiệp nặng Vì vậy, việc tìm kiếm khai thác nước hang hốc, khe nứt, lỗ hổng tầng đá vôi khu vực vô cần thiết cấp bách Do đó, tác giả muốn nghiên cứu sở có sẵn để nâng cao hiệu phục hồi độ nhả nước giếng khai thác nước tầng đá vôi khu vực Cẩm Phả Quảng Ninh Qua nghiên cứu, tác giả phải đề xuất số ý kiến sau: Khi thi công lỗ khoan khai thác nước ngầm cần ý Hiện lỗ khoan khai thác nước ngầm chủ yếu thi công phương pháp khoan xoay thay dần cho phương pháp khoan đập trước Một nhược điểm chủ yếu phương pháp khoan xoay có rửa 87 dùng dịch sét tạo thành lớp vỏ sét thành lỗ khoan tầng đất đá chứa nước, khoan dùng nước lã để rửa lỗ khoan tầng đất đá cứng rắn, nứt nẻ lại thường xảy tượng nước Cả hai tượng gây cản trở độ phóng thích nước tầng đất đá chứa nước lỗ khoan Muốn khôi phục độ nhả nước đạt hiệu cao có nghĩa phải phá vỡ lớp vỏ sét thành lỗ khoan, lấy hạt sét nhỏ khỏi tầng đất đá bở rời rắn nứt nẻ để tăng lưu lượng nước chảy vào giếng Muốn khơi phục độ phóng thích nước tầng đất đá chứa nước có kết tốt phải: - Trong trình khoan phải xử dụng dùng dịch sét có chất lượng tốt - Khoan tầng đất đá chứa nước phải tiến hành thật khẩn trương, tạo điều kiện để đạt tốc độ học khoan cao - Sau kết thúc công tác khoan, tiến hành đặt ống lọc ngay, rửa sơ lỗ khoan dùng dịch sét có tỷ trọng độ nhớt nhỏ - Làm lớp vỏ sét sau đặt xong ống lọc công việc phải tiến hành liên tục Lấy mẫu phân tích khả chứa nước thành phần hạt đối tượng dự kiến khai thác Để tránh tình trạng giếng có bùn cát trình khai thác, việc lấy mẫu phân tích thành phần hạt vật liệu tầng chứa nước có ý nghĩa quan trọng, từ người thiết kế lựa chọn khe hở ống lọc kích thước cuội sỏi tầng đệm lọc cách xác Đối với giếng khoan có bọc sỏi khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh, việc lựa chọn khe hở ống lọc kích thước sỏi vơ quan trọng Việc lựa chọn kích thước vật liệu lọc phải dựa kết phân tích thành phần hạt sỏi lọc thành phần hạt tầng chứa nước theo mối tương quan nêu chương Áp dụng nguyên tắc giếng khoan khai thác nước ngầm khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh thành công Đối với giếng khoan để khai 88 thác nước ngầm khu vực với điều kiện địa chất – địa chất thủy văn phức tạp việc lấy mẫu tầng chứa nước dự kiến khai thác (tối thiểu lấy mẫu đại diện) có vai trị quan trọng việc xác định khả chứa nước đối tượng dự kiến khai thác thiết kế cơng trình khai thác nước ngầm 3.Chuẩn bị tài liệu cần thiết a Các tài liệu tình hình nguồn nước - Cấu tạo địa tầng, tình hình địa chất địa chất thủy văn khu vực khai thác nước ngầm, tính chất lý hóa tầng địa chất - Tình hình địa hình khu vực bao gồm khu vực cần cung cấp nước ngầm khu vực khai thác nước ngầm - Tình hình khí tượng thủy văn để đánh giá nguồn nước khác nguồn nước mưa, nước mặt - Điều tra, khảo sát nước ngầm bao gồm: + Vị trí khu vực khai thác nước ngầm, trữ lượng nước ngầm chiều sâu tầng chứa nước, chiều rộng tầng chứa nước + Chất lượng nước ngầm, khả biện pháp xử lý áp dụng b Các tiều liệu yêu cầu dùng nước - Lượng nước yêu cầu ngành kinh tế: nước cho sinh hoạt, nước cho nông nghiệp, công nghiệp… - Xác định yêu cầu nước nguồn nước ngầm - Thời gian yêu cầu nước - Lưu lượng nước yêu cầu - Tổng lượng nước yêu cầu Hiểu nguyên tắc chung khai thác nước ngầm Do việc khai thác nước ngầm tốn lưu lượng thường khơng lớn, cần triệt để khai thác nước mặt, nước mưa, thiếu xử dụng nước ngầm 89 Phải thơng qua tính toán cân đối yêu cầu nước nguồn nước mặt xử dụng để tìm phương án xử dụng nước ngầm theo thời gian xử dụng lượng nước cần xử dụng, phân tích kinh tế kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý Khi quy hoạch khai thác xử dụng nước ngầm cần phải xem xét ảnh hưởng việc khai thác đến vấn đề có liên quan như: hạ thấp mực nước ngầm, ảnh hưởng tới yêu cầu dùng nước khác có từ trước vùng, vấn đề môi trường khu tập trung dân cư cần dùng nước ngầm, vấn đề ô nhiễm nước ngầm từ nguồn nước khác 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Ngọc Hải , Phạm Viết Hòa (2005), Kỹ thuật khai thác nước ngầm, Trường ĐH Thủy Lợi, NXB Xây dựng Vũ Đình Hiền, Trần Đình Kiên (2002), Khoan nước khảo sát địa chất cơng trình, Trường ĐH Mỏ - Đại chất Nguyễn Xuân Khá, Trần Văn Xuân, Nguyễn Văn Thông (2008), “Khai thác hiệu lớp chứa nước nhạt vùng cận biên mặn – nhạt phục vụ sản xuất – sinh hoạt”, Tạp chí phát triển Khoa học cơng nghệ tập 11 Lê Xuân Lân (1998), Lý thuyết khai thác tài nguyên lỏng khí, Trường ĐH Mỏ - Địa chất Lê Xuân Lân (2005), Các phương pháp khai thác giếng, Trường ĐH Mỏ Địa chất Lê Minh Nghĩa (2003), “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khai thác nước đất giếng khoan đường kính lớn”, Trung tâm Tư vấn đầu tư Phát triển khoa học, Cơng gnhệ, Mơi trường Bình Định Liên đồn (2007), “Tuyển tập báo cáo khoa học”, Liên đồn ĐCTV - ĐCCT Miền Nam Tổ mơn Địa chất thủy văn, địa chất cơng trình (1988), Địa chất thủy văn chuyên môn, Trường ĐH Mỏ - Địa Chất Tổng cục địa chất (1980), Kỹ thuật khoan địa chất tập 2, NXB Công nhân kỹ thuật ... ĐINH TRIỆU TUẤN NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHỤC HỒI ĐỘ THẢI NƯỚC CỦA ĐÁ VÔI TRONG KHOAN KHAI THÁC NƯỚC NGẦM TẠI KHU VỰC CẨM PHẢ - QUẢNG NINH Chuyên ngành : Kỹ thuật khoan thăm dò... pháp nhằm nâng cao hiệu khôi phục độ nhả nước tầng đá vôi khoan khai thác nước cần thiết Mục đích nghiên cứu Đề xuất giải pháp nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu khôi phục độ nhả nước giếng khai thác. .. đất đá từ lựa chọn phương pháp phù hợp cho khu vực khai thác - Đề xuất việc lựa chọn phương pháp đưa giải pháp xử lý để nâng cao hiệu khôi phục độ nhả nước giếng khai thác nước tầng đá vôi khu vực