Số hiệu LK nước nghiênTầng chứa cứu Chiều sâu dự kiến (m) Nhiệm vụ Lưu lượng (m3/ng) KT1 c-p bs 100 Thăm dò – khai thác 500 KT2 c-p bs 100 Thăm dò – khai thác 500
- KT1, KT2 khoan vào tầng chứa nước c-p Bắc Sơn với lưu lượng mỗi lỗ khoan 500 m3/ng.
Chiều sâu lỗ khoan: Trong vùng Đông Sang có các lỗ khoan C4 thăm dò với chiều sâu 100m. Do vậy chúng tôi dự diến chiều sâu lỗ khoan thăm dò vào tầng c-p Bắc sơn là 100m.
Dự kiến cột địa tầng lỗ khoan thăm dò như sau: - Địa tầng thăm dò vào tầng chứa nước c-p :
+ Từ 0 – 11m:Sét ,cát sản sỏi lẫn các mảnh đá gốc, mầu xám nâu, nâu vàng, sạn sỏi thành phần thạch anh đa khoáng.
+ Từ 11 – 100m:Đá với vi hạt bị ép mầu xám, xám xanh xám ghi đến xám đen xen lẫn đá hoa, đá cấu tạo khối hoặc phân lớp dày. Nứt nẻ vừa khá cứng chắc đến rất cứng chắc.
+ từ 90 mét trở đi đá chuyển mầu xám ghi xám trắng ít nứt nẻ.
3.3. Công tác khoan và kết cấu lỗ khoan
3.3.1. Cơ sở thiết kế và cấu trúc lỗ khoan
* Kết cấu của các lỗ khoan KT1, KT2:
- Khoan đường kính 132mm:
- Khoan mở rộng đường kính 200mm: Từ 0 đến 12m - Từ 12 đến 41,5m khoan đường kính 152mm
* Ống chống:
Ống chống được bố trí phù hợp với các cấp đường kính khoan. Sao cho có thể nâng thả dễ dàng các bộ phận của thiết bị bơm hút trong giai đoạn hút nước thí nghiệm và dễ dàng trong quá trình sửa chữa, nâng cấp đường ống.
- Từ 0 – 47m là ống chống, loại ống chống 130mm. bên ngoài ống chống chèn ta chèn sét.
* Ống lọc
- Ống lọc được đặt từ 47m đến 92,82m, loại ống lọc 110mm bên ngoài có quấn lưới sắt. và chèn sỏi.
* Ống lắng
- Ống lắng là ống lắng tự nhiên
3.3.2. Chọn phương pháp khoan và thiết bị khoan.
3.3.2.1. Phương pháp khoan
Căn cứ vào nhiệm vụ đặt ra của các lỗ khoan chúng tôi lựa chọn các phương pháp khoan sau:
- Khoan xoay lấy mẫu: sử dụng cho khoan toàn bộ lỗ khoan và lấy mẫu địa tầng.
- Khoan xoay phá mẫu: sử dụng khi doa đường kính lớn tại các lỗ khoan tiến hành hút nước thí nghiệm.
3.3.2.2. Kỹ thuật khoan
Để đảm bảo thi công các lỗ khoan chúng tôi sử dụng chế độ kỹ thuật khoan sau: + Kỹ thuật khoan lấy mẫu: Sử dụng ống mẫu nòng đôi 132 để lấy mẫu từ 0 – 100m với tầng c-p này. Khoan hiệp ngắn, mẫu lấy phải đạt tỷ lệ 65% với đất đá bở rời và 75% đối với đá cứng, rắn chắc. Mẫu đưa lên mặt đất cần được mô tả ngay và phải bỏ vào hộp mẫu cẩn thận cho từng lỗ khoan.
Hình 3.1. cột địa tầng lỗ khoan điển hình
3.3.2.3. Chọn lưỡi khoan
Trong phạm vi vùng nghiên cứu, phần phía trên là lớp phủ mềm gồm các lớp cát, bột, cát pha, sét pha. Phần dưới là các đá phiến sét sericite, xen lẫn các đá phiến sét vôi và các thấu kính đá vôi của hệ tầng Bắc Sơn, có mức độ nứt nẻ từ yếu tới mạnh. Như vậy lưỡi khoan được chọn phù hợp với việc khoan qua các lớp đất đá có độ cứng
từ cấp 1 tới cấp 8, đồng thời căn cứ vào các thông số kỹ thuật của các lưỡi khoan, tôi dự kiến sử dụng lưỡi khoan hợp kim cứng để khoan lấy mẫu và cả khoan doa phá mẫu.
Lưỡi khoan có các thông số như trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật lưỡi khoan
Các thông số Lưỡi khoan CT - 1 Choòng 3 chóp T Đường kính (mm) 110 168; 132 Số răng chính 12 - Tần số quay, n (vòng/phút) 240 - 260 102 - 237 Áp lực trên một răng lưỡi khoan, C0 (kG) 120 - 150
Lưu lượng nước rửa cho1cm lưỡi khoan, q0(l/phút) 10 – 12 - Tải trọng lên 1cm đường kính choòng, C’0 (kG) - 200 - 400
Vận tốc dòng thoát, v (m/s) ≥ 0,2 0,4 – 0,8
3.3.2.4. Lựa chọn thiết bị khoan
Dựa vào thông số kỹ thuật khoan, đặc điểm địa hình, đường kính khoan, chiều sâu khoan, đặc điểm địa chất chúng tôi chọn máy khoan XY - 2B do Trung Quốc sản xuất.
Máy khoan XY - 2B có đặc tính kỹ thuật trình bày trong bảng sau:
Bảng 3.3 Bảng thông số kỹ thuật máy khoan
STT Thông số kỹ thuật Đơn vị XY - 2B
1 Chiều sâu khoan tối đa m 530
2 Đường kính mở lỗ - kết thúc mm 300 - 42
3 Đường kính cần khoan mm 42,50,60,73
4 Phương pháp khoan Spindel thủy lực
5 Góc nghiêng trục chính độ 0 - 90
6 Tốc độ quay trục chính quay phải 8 số vòng/phút 57, 99, 157, 217,270, 470, 742,1042 7 Tốc độ quay trục chính quay trái 2 số vòng/phút 45, 212
8 Khoảng chạy trục chính mm 600
9 Đường kính lỗ trong trục chính mm 76
10 Lực ép trục chính lớn nhất KN 30
STT Thông số kỹ thuật Đơn vị XY - 2B
12 Sức nâng lớn nhất của tời KN 30
13 Máy bơm nước BW-200/40 Chiếc 1
14 Lưu lượng máy bơm nước lít/giây 3,33
15 Công suất động cơ Diesel dẫn động KW 19,85
16 Lưu lượng bơm dầu thủy lực lít/phút 32
17 Áp lực bơm dầu thủy lực atm 100
STT Thông số kỹ thuật Đơn bị XY-2B
18 Khoảng di chuyển máy về phía sau mm 400
19 Kích thước (dàixrộngxcao) mm 2150x900x1690
20 Trọng lượng tổng cộng kg 1500
3.3.3. Công tác chuẩn bị trước khi khoan
Chuẩn bị dọn đường cho xe khoan vào
Vận chuyển máy móc khoan vào nơi quy định. Chuẩn bị hố đánh dung dịch, mương dẫn dung dịch.
Kiểm tra cẩn thận các thiết bị, dụng cụ nhằm đảm bảo an toàn trước khi khoan.
3.3.4. Dung dịch khoan
Dựa vào thành phần thạch học của khu vực, nhằm đảm bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật thi công như lượng mùn khoan được đưa lên và khả năng ổn định của thành lỗ khoan. Do đó khi khoan phần trên là sét bột lẫn mảnh dăm sạn có thành phần là đá vôinên chúng tôi sử dụng dung dịch khoan là dung dịch sét bentonit. Khi khoan xuống dưới là đá vôi rắn chắc nứt nẻ chúng tôi sử dụng nước rửa là nước lã.
Dung dịch bentonit có các thông số sau: + Tỷ trọng: γ = 1,05- 1,15 (g/cm3)
+ Độ nhớt: T = 32 - 40 (s)
+ Độ thải nước: B = 10 - 25 (cm3/phút) + Hàm lượng cát: π < 4%
+ Độ dày vỏ sét: K < 3 (mm)
Hình ảnh của bộ dụng cụ bơm dung dịch tuần hoàn như sau.
3.3.5. Kỹ thuật chống ống
Trước khi thực hiện việc chống ống thì phải tiến hành khoan doa mở rộng lỗ khoan phù hợp với đường kính ống chống.
Các loại ống chống trước khi đưa vào để kết cấu lỗ khoan phải được kiểm tra cẩn thận, nghiêm ngặt về chủng loại và chất lượng theo đúng yêu cầu thiết kế.
Việc kết cấu ống chống tại mỗi lỗ khoan phải căn cứ vào cột địa tầng cụ thể, điều chỉnh số lượng ống chống phù hợp với địa tầng lỗ khoan.
Trước khi thả ống và chống ống cần phải xem lại thiết bị phục vụ cho công tác thả ống, kiểm tra máy khoan, các dụng cụ lắp ráp để bảm bảo quá trính thả ống được an toàn.
3.3.6. Công tác quan trắc địa chất thủy văn trong quá trình khoan
Trong quá trình khoan phải tiến hành hàng loạt các quan sát, ghi chép, nghiên cứu. Tổng hợp các kết quả này sẽ giúp ta xác định vị trí, chiều sâu phân bố của các đơn vị chứa nước và cách nước đã khoan qua. Sự thay đổi mức độ nứt nẻ của đất đá làm cơ sở cho quá trình thiết kế kết cấu lỗ khoan. Do những yêu cầu kỹ thuật như trên đòi hỏi người quan trắc địa chất thuỷ văn trong quá trình khoan phải có trình độ chuyên môn và kinh nghiệm thực tế cao.
Những công tác quan trắc địa chất thuỷ văn trong quá trình khoan bao gồm: + Quan sát, lấy mẫu lõi khoan, mô tả lõi khoan trong một hiệp khoan, tính chất vật lý, thành phần thạch học, mức độ nứt nẻ của tầng chứa nước khoan qua.
+ Theo dõi tốc độ khoan, mùn khoan, theo dõi sự tiêu hao dung dịch và sự cố kỹ thuật xảy ra trong quá trình khoan giúp các nhà kỹ thuật phán đoán về địa tầng đất đá khoan qua.
Tất cả các hiện tượng và sự cố xảy ra trong quá trình khoan đều phải ghi vào sổ nhật ký khi cần có thể xem lại.
3.3.7. An toàn lao động khi khoan
Để đảm bảo an toàn cho người lao động và bảo vệ tài sản chung, trong khi khoan phải chấp hành đúng nội quy lao động.
+ Kiểm tra máy móc thiết bị trước khi khoan. + Không được để dụng cụ lên máy khoan.
+ Công nhân và kỹ thuật tham gia thi công phải có đầy đủ bảo hộ lao động. + Kiểm tra phanh của tời, dây cáp, chốt an toàn.
3.3.8. Gia cố miệng lỗ khoan
Tất cả các lỗ khoan đều dược gia cố bằng bê tông xung quanh miệng lỗ khoan. Bề mặt của bệ cao hơn miệng lỗ khoan từ 10 - 15cm, có chôn mốc để đo tọa độ lỗ khoan, ngoài ra các lỗ khoan đều phải có nắp bảo vệ.
3.4. Chỉnh lý tài liệu khoan
Tiến hành chỉnh lý các tài liệu thu thập được như: + Tài liệu mô tả thạch học, hình trụ lỗ khoan. + Sổ nhật ký công tác khoan.
+ Sổ theo dõi tiêu hao nguyên nhiên vật liệu + Sổ theodõi mực nước trong lỗ khoan.
Tất cả các tài liệu trên cần được chỉnh lý kịp thời ngoài thưc địa để tránh các sự cố có thể xảy ra trong quá trình khoan, khi khoan xong dựa vào số liệu thu thập được lập cột địa tầng dự kiến của lỗ khoan rồi đem đối chiếu với bản thiết kế. Từ đó có những biện pháp khắc phục để thi công các công tác tiếp theo.
CHƯƠNG 4
CÔNG TÁC HÚT NƯỚC THÍ NGHIỆM
Công tác hút nước thí nghiệm là phương pháp tin cậy nhất để xác định các thông số ĐCTV cơ bản và chuyên môn của tầng chứa nước. Nó được áp dụng rộng rãi trong điều tra ĐCTV phục vụ cung cấp nước và các lĩnh vực khác liên quan đến nước dưới đất. Công tác này được được thiết kế với các nội dung như sau:
4.1. Mục đích, nhiệm vụ
Công tác hút nước thí nghiệm trong giai đoạn nay gồm: Bơm thổi rửa lỗ khoan và hút nước thí nghiệm.
* Công tác bơm thổi rửa
- Rửa sạch mùn trong lỗ khoan, phục hồi trạng thái tự nhiên của TCN.
* Công tác bơm nước thí nghiệm
- Nghiên cứu khả năng khai thác của tầng chứa nước khe nứt, khe nứt karst, hệ tầng Bắc Sơn(c-p bs).
- Xác định sơ bộ các thông số địa chất thuỷ văn cơ bản như: Hệ số thấm (K), hệ số dẫn nước (T)... của tầng chứa nướckhe nứt, khe nứt karst hệ tầng Bắc Sơn (c-p bs).). - Xác định mỗi quan hệ giữa lưu lượng và trị số hạ thấp mực nước tại các lỗ khoan thăm dò – khai thác.
- Lấy mẫu để phân tích hoá học và vi sinh, vi lượng,... nước dưới đất trong TCN.
- Đánh giá mức độ ổn định khi khai thác, lựa chọn lưu lượng khai thác tối ưu của lỗ khoan.
4.2. Phương pháp tiến hành
Ngoài công tác thổi rửa lỗ khoan thì căn cứ vào đặc tính của đất đá chứa nước nghiên cứu (tầng chứa nước khe nứt, khe nứt karst có tính chất bất đồng nhất, bất đẳng hướng) tôi lựa chọn các dạng hút nước là: hút nước khai trương, hút nước đơn với 3 lần hạ thấp mực nước và hút khai thác thử.
Trong phương án này, tôi không tiến hành hút thí nghiệm chùm lỗ khoan và hút nước giật cấp vì nước tồn tại trong đới đập vỡ, nứt nẻ có tính bất đồng nhất cao nên hút chùm lỗ khoan là không khả thi. Ngoài ra, lưu lượng của lỗ khoan thăm dò - khai thác dự kiến là 500 m3/ngày (khoảng 5,8 l/s); theo kinh nghiệm với lỗ khoan hút nước với lưu lượng > 3l/s sẽ tiến hành hút giật cấp để xác định hiệu suất của lỗ khoan khai thác.
4.3. Khối lượng công tác
Căn cứ vào điều kiện địa chất thuỷ văn vùng nghiên cứu, giai đoạn điều tra và để giải quyết những nhiệm vụ nêu trên. Căn cứ vào điều 11 quyết định số 46/2000/ QĐ-BCN của Bộ Công nghiệp ngày 07 tháng 08 năm 2000 về việc ban hành quy pham hút nước trong điều tra địa chất thủy văn. Tôi dự kiến khối lượng các dạng hút nước sau:
4.3.1. Bơm thổi rửa
Để làm sạch mùn khoan, phục hồi tính thấm và chất lượng tự nhiên của nước dưới đất, sau khi chống ống xong cần phải thổi rửa ngay. Bơm thổi rửa được tiến hành ở tất cả các lỗ khoan thăm dò và lỗ khoan thăm dò - khai thác: LK1, LK2; bơm đến khi hàm lượng cát ≤ 3/1000 thì dừng lại.
Thời gian thổi rửa dự kiến trình bày trong bảng 4.1.
Bảng 4.1: Bảng tổng hợp khối lượng công tác bơm thổi rửa
STT Lỗ khoan Thời gian thổi
rửa ( ca máy) Mục đích
1 LK1 3 Rửa sạch mùn trong
lỗ khoan phục hồi trạng thái tự nhiên của tầng chứa nước tại vị trí đặt ống lọc.
2 LK2 3
Tổng 6
4.3.2. Hút nước thí nghiệm
Do vùng nghiên cứu có điều kiện địa chất thuỷ văn phức tạp, có mức độ chứa nước bất đồng nhất, lưu lượng thiết kế khai thác là 1000m3/ngày, nên để đạt được mục đích đề ra, trong giai đoạn này tôi bố trí 2 dạng hút nước thí nghiệm là hút khai trương, hút nước thí nghiệm đơn 3 lần hạ thấp.
4.3.2.1. Công tác hút khai trương
Hút khai trương nhằm mục đích kiểm tra sự phù hợp của thiết kế với điều kiện tự nhiên thực tế của tầng chứa nước và cấu trúc của lỗ khoan, là cơ sở để chỉnh lại thiết kế nếu cần thiết đảm bảo hút thí nghiệm, hút khai thác thử đạt yêu cầu.
Khối lượng dự kiến là 4 giờ = 1/2 ca với mỗi lỗ khoan.
Tôi dự kiến hút khai trương tại 2 lỗ khoan LK1, LK2. Vậy thời lượng công tác hút khai trương là: 4 giờ x 2 = 8 (giờ) = 1 (ca máy).
4.3.2.2. Công tác hút nước thí nghiệm đơn
Hút nước thí nghịêm đơn được tiến hành để xác định quan hệ giữa lưu lượng và trị số hạ thấp mực nước, đồng thời cũng để xác định hệ số thấm một cách sơ bộ của đất đá chứa nước và lấy mẫu nước nghiên cứu chất lượng nước. Trong phương án này chúng tôi tiến hành hút nước thí nghiệm đơn với ba lần hạ thấp mực nước Smax, Stb, Smin
tương ứng với ba cấp lưu lượng Qmax = 100%Qkt, Qtb = 75%Qkt, Qmin = 50%Qkt. Các mức lưu lượng được lựa chọn sao cho độ chênh lệch giữa Smax với Stb và Stb với Smin
không nhỏ hơn 1m, cố gắng để đạt được Stb = 2/3Smax và Smin = 1/3Smax.
Hút nước thí nghiệm đơn tiến hành tại 2 lỗ khoan LK1, LK2 với mỗi lần hạ thấp, mỗi cấp lưu lượng hút đến khi mực nước ổn định. Thời gian hút dự định cho mỗi đợt hạ thấp là 6 ca máy.
Như vậy thời lượng hút thí nghiệm đơn là:
6ca x 3 x 2 = 36 (ca máy).
Kết thúc mỗi đợt hút nước phải tiến hành đo mực nước ngay ở lỗ khoan hút nước và các lỗ khoan có ảnh hưởng cho đến khi đạt trạng thái ổn định (mực nước hồi phục tại vị trí ban đầu) rồi mới chuyển sang đợt tiếp theo. Thời gian đo phục hồi cho mỗi lần bơm hạ thấp là 3 ca. Vậy thời lượng đo phục hồi là:
3ca x 3 x 2 = 18 (ca máy).
4.3.3. Hút khai thác thử
Được tiến hành tại lỗ khoan có ý nghĩa có thể cung cấp nước cho dân, dự kiến chọn tại lỗ khoan LK1. Sau khi hoàn tất các công tác hút nước thí nghiệm, hút khai thác thử được tiến hành với một lần hạ thấp mực nước nhằm xác định mức độ ổn định của lưu lượng lỗ khoan, chất lượng nước trong TCN. Để đạt được mục đích của