- Lỗ khoan để thu thập tài liệu địa chất thủy văn gọi là lỗ khoan địa chất thủy văn.
- Khoan địa chất thủy văn nhằm mục đích:
+ Làm sáng tỏ mặt cắt địa chất và cấu trúc địa chất thủy, xác định chiều sâu thế nằm, thành phần đất đá của các tầng chứa nƣớc, xác định chiều sâu mực nƣớc.
+ Tiến hành các thí nghiệm hút nƣớc và quan trắc sự biến đổi động thái của nƣớc dƣới đất.
+ Lấy các loại mẫu nghiên cứu nhƣ: mẫu đất đá, mẫu nƣớc. - Các phƣơng pháp khoan thăm dò địa chất thủy văn:
+ Khoan Rôto. + Khoan đập + Khoan lấy lõi + Khoan xoắn.
- Những loại hố khoan địa chất thủy văn: + Hố khoan tìm kiếm nƣớc dƣới đất.
+ Hố khoan thí nghiệm, thăm dò nƣớc dƣới đất. + Hố khoan quan sát.
+ Hố khoan khai thác.
5.3.2. Những yêu cầu về cấu trúc lỗ khoan địa chất thủy văn:
Cấu trúc lỗ khoan địa chất thủy văn yêu cầu phải đơn giản, rẻ tiền nhƣng vẫn đảm bảo về khai thác, vệ sinh và đúng yêu cầu kỹ thuật.
* Đƣờng kính hố khoan:
Đƣờng kính hố khoan phải đủ lớn để dễ dàng bố trí các thiết bị thí nghiệm thu thập tài liệu địa chất thủy văn.
Thƣờng hố khoan quan sát địa chất thủy văn thì đƣờng kính nhỏ, hố khoan thí nghiệm thì lớn hơn.
Khi chọn đƣờng kính cuối cùng của lỗ khoan phải xuất phát từ đƣờng kính ống lọc, ống chống và máy bơm hiện có.
* Độ sâu hố khoan:
Chiều sâu hỗ khoan phụ thuộc vào chiều sâu, thế nằm của tầng chứa nƣớc cần nghiên cứu, phụ thuộc vào loại máy bơm.
Đối với tầng chứa nƣớc lỗ hổng thì chiều sâu hố khoan phải tới đáy của tầng chứa nƣớc có ý nghĩa kinh tế hay tầng chứa nƣớc dự định nghiên cứu.
Đối với tầng chứa nƣớc khe nứt và khe nứt karst thì phải khoan sâu vào đới nứt nẻ hay đới phat triển hang động karst ít nhất 40m
Đối với các lỗ khoan quan trắc nghiên cứu quan hệ thủy lực, chiều sâu hố khoan phải nằm dƣới mực nƣớc dƣới đất có thể hạ thấp sâu nhất.
Chất lƣợng nƣớc lấy ra sau khi khoan phải phù hợp với thành phần hóa học của tầng chứa nƣớc khai thác. Để đảm bảo vấn đề chất lƣợng nƣớc khi khoan phải cách ly nƣớc của tầng chứa nƣớc có quan hệ thủy lực với tầng chứa nƣớc khai thác sử dụng.
Sau khi cách ly phải đánh giá kết quả cách ly dựa trên kết quả phân tích mẫu nƣớc. Nếu tính chất ở tầng khai thác giống với tính chất của nƣớc ở tầng bên trên thì công tác cách ly không tốt và phải cách ly lại. Trƣớc khi lấy mẫu nƣớc thí nghiệm thì cần thụt rữa, hút nƣớc mạnh, tiến hành cách ly sau đó để mực nƣớc ổn định rồi tiến hành lấy mẫu và so sánh.
* Bố trí ống chống và ống lọc
Để đảm bảo thành lỗ khoan khỏi bị sập lở khi khoan thì ngƣời ta đặt ống chống, đƣờng kính ống chống cũng nhƣ ống lọc phải đủ lớn để có thể dễ dàng bố trí các thiết bị hút nƣớc thí nghiệm trong chúng.
Ống lọc phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Ố ng lọc phải có kết cấu phù hợp với thành phần đất đá của tầng chứa nƣớc. - Trong quá trình khai thác không cho các hạt sét hay cát đi qua phần công tác
của ống lọc.
- Bề mặt ống lọc phải đảm bảo lƣợng nƣớc yêu cầu chảy vào hố khoan với tốc độ vận động của dòng chảy không lớn và với sức kháng thủy lực nhỏ nhất. - ống lọc phải không bị phá hủy do ăn mòn khung dây hay mạng lƣới, cũng
không bị lắp kín bởi những hạt của đất đá xung quanh. Ố ng lọc phải có khả năng sử dụng trong thời gian dài nhất. Trong điều kiện bố trí ống lọc ở trong những nƣớc ăn mòn thì phải dùng những vật liệu chống ăn mòn hay lớp phủ chống ăn mòn.
- Phần ống lọc của lỗ khoan phải không làm xấu chất lƣợng nƣớc trong lỗ khoan do sự phá hủy vật liệu chế tạo ống lọc.
Khi chọn cấu trúc ống lọc chú ý điều kiện sau: f > Q
f: khả năng thu nƣớc của ống lọc (l/s) Q: lƣu lƣợng cần thiết của hố khoan (l/s) f= Vf F
Vf : Tốc độ nƣớc chảy vào ống lọc (m/s) F: diện tích bề mặt ống lọc (m2
)
Vf đƣợc tính theo công thức của S.K. Sbranôp: Vf : 653
K
K: Hệ số thấm của đất đá chứa nƣớc (m/ngày)
Đối với những ống lọc đục lỗ tròn, khe, mạng lƣới thì diện tích phần công tác của ống lọc tính theo công thức:
F= Dl
D: Đƣờng kính ngoài của ống lọc (mm) l: chiều dài phần công tác của ống lọc (mm)
Tùy theo đặc điểm thành phần đất đá chứa nƣớc mà bố trí những dạng ống lọc khác nhau:
Đất đá chứa nƣớc Kiểu và cấu trúc ống lọc
cuội có Ú =30-100 mm chiếm trên 50% trọng lƣợng.
Sỏi, cát thô có Ú= 2-5mm chiếm trên 50% trọng lƣợng
Những ống lọc quấn dây
Cát thô với hạt có Ú=1-2mm chiếm trên 50% trọng lƣợng
Những ống lọc quấn dây hay ống lọc mạng lƣới hình vuông
Cát vừa có Ú=0,25-0,51mm chiếm trên 50% trọng lƣợng.
Những ống lọc mạng lƣới đan lóng đôi hay đan kiểu đan rá.
Cát nhỏ có Ú=0,1-0,25 mm chiếm trên 50% trọng lƣợng.
Những ống lọc mạng lƣới đan kiểu đan rá hay những ống lọc cuội sỏi.
5.3.3. Quan trắc địa chất thủy văn.
Đây là công tác thu thập tài liệu địa chất thủy văn trong quá trình thi công lỗ khoan. Nội dung quan trắc nhƣ sau:
5.3.3.1. Theo dõi mực nước trong lỗ khoan
- Theo dõi mực nƣớc trong lỗ khoan để xác định mực nƣớc xuất hiện, mực nƣớc tĩnh của các đơn vị chứa nƣớc khi khoan qua.
- Nếu đo hai lần cách nhau 30 phút mà mực nƣớc sai số nhỏ hơn 1 cm thì đấy là mực nƣớc tĩnh.
- Mỗi hiệp khoan đều cần đo mực nƣớc: sau khi rút cần khoan lên và trƣớc khi đƣa cần khoan xuống, mực nƣớc đo nhƣ vậy gọi là mực nƣớc đo kép.
5.3.3.2. Theo dõi dung dịch rửa
- Khi khoan thƣờng dùng nƣớc lã hay dung dịch sét và khi khoan qua các loại đất đá có đặc điểm địa chất thủy văn khác nhau mà dung dịch luôn thay đổi về chất lẫn về lƣợng. Vậy cần theo dõi sự thay đổi đó để phán đoán đặc điểm địa chất thủy văn. Khi khoan qua đất đá chứa nƣớc thì dung dịch ít bị tiêu hao, ít biến đổi, khi khoan qua đất đá chứa nƣớc thì dung dịch bị loãng. Để biết đƣợc mức độ biến đổi dung dịch khoan ngƣời ta dựa vào tỷ trọng và độ nhớt của dung dịch. Tính lƣợng tiêu hao của dung dịch:
V= F.H
V: Lƣợng dung dịch tiêu hao trong hiệp khoan, m3 F: Diện tích mặt cắt ngang của hố dung dịch, m2 H: Mực nƣớc bị tiêu hao sau một hiệp khoan, m
5.3.3.3. Theo dõi và mô tả lõi khoan
- Mục đích là để thành lập cột địa tầng thực tế lỗ khoan và qua đó đánh giá đặc điểm địa chất thủy văn.
- Đất đá bền vững cách nƣớc và ít nứt nẻ thì thƣờng tỷ lệ % mẫu lấy đƣợc cao, đất đá bở rời chứa nƣớc thì tỷ lệ % mẫu lấy đƣợc thấp hơn.
- Cuối mỗi hiệp khoan, phải xếp mẫu lấy đƣợc theo vị trí tự nhiên và tiến hành mô tả mẫu.
- Dựa vào % mẫu lấy đƣợc ngƣời ta lập biểu đồ tỷ lệ % lõi khoan.
- Khi gặp tầng chứa nƣớc áp lực cao, nƣớc dâng lên khỏi mặt đất. Lúc đó phải dừng khoan và tiến hành thu thập tài liệu nhƣ sau:
+ Xác định độ cao mực áp lực bằng cách lắp thêm ống chống.
+ Xác định lƣu lƣợng nƣớc bằng ván đo hay bằng công thức tính lƣu lƣợng tƣơng đối của V. Mukhin:
Q=11d2 h ,l/s
d: đƣờng kính trong của ống chống, m
h: chiều cao nƣớc phun ra tính từ miệng ống chống, m
5.3.3.5. Theo dõi hiện tượng tụt cần khoan
Trƣờng hợp đang khoan gặp phải tầng katơ thi thƣờng xảy ra hiện tƣợng tụt cần khoan đột ngột. Lúc đó cần xác định chiều sâu xảy ra hiện tƣợng tụt cần khoan, lấy mẫu nƣớc, mẫu đất đá chứa nƣớc, theo dõi mực nƣớc và dung dịch đi lên.
5.3.3.6. Theo dõi nhiệt độ và sự xuất hiện chất khí khi khoan.
Việc theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của nƣớc giúp ta phát hiện ra chiều sâu các đơn vị chứa nƣớc vì nhiệt độ khác nhau ứng với sự phân bố ở những độ sâu khác nhau.
Trƣờng hợp thấy xuất hiện khí thoát ra thì lấy mẫu khí để phân tích vì khí thƣờng liên quan đến nƣớc khoáng hay các mỏ khí đốt.