Nghiên cứu kiểm soát nước ngầm trong khai thác mỏ - ứng dụng cho mỏ Núi Pháo, tỉnh Thái Nguyên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khai thác khoáng sản là một ngành công nghiệp đòi hỏi công tác điều tra và tính toán phải được thực hiện rất nghiêm ngặt và kỹ lưỡng. Bài viết này tóm tắt kết quả áp dụng phần mềm toán thủy văn Visual Modflow nghiên cứu kiểm soát nước ngầm phục vụ khai thác mỏ Núi Pháo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu kiểm soát nước ngầm trong khai thác mỏ - ứng dụng cho mỏ Núi Pháo, tỉnh Thái Nguyên

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN: 978-604-82-1980-2 NGHIÊN CỨU KIỂM SOÁT NƯỚC NGẦM TRONG KHAI THÁC MỎ - ỨNG DỤNG CHO MỎ NÚI PHÁO, TỈNH THÁI NGUYÊN Hoàng Thanh Tùng Trường Đại học Thủy lợi, email: httung@tlu.edu.vn 1. MỞ ĐẦU Khai thác khoáng sản là một ngành công nghiệp đòi hỏi công tác điều tra và tính toán phải được thực hiện rất nghiêm ngặt và kỹ lưỡng. Trong đó, việc kiểm soát nước ngầm có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong việc đảm bảo an toàn khi khai thác và bảo vệ môi trường. Mỏ Núi Pháo thuộc huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên là một mỏ đa kim loại mà chủ yếu là vonfram, có tiềm năng khai thác lớn. Bài báo này tóm tắt kết quả áp dụng phần mềm toán thủy văn Visual Modflow nghiên cứu kiểm soát nước ngầm phục vụ khai thác mỏ Núi Pháo. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nhóm tác giả đã lựa chọn sử dụng bộ phần mềm Visual Modflow trong nghiên cứu kiểm soát nước ngầm trong khai thác mỏ. Bộ phần mềm này bao gồm ba phần mềm chính và nhiều mô-đun phụ trợ. Phần mềm Modflow dùng để tính toán trữ lượng, chất lượng và phân bố dòng chảy ngầm. Phần mềm ModPath có chức năng tính hướng và tốc độ các đường dòng khi nó vận động xuyên qua hệ thống các lớp chứa nước. Phần mềm MT3D phối hợp với Modflow có chức năng tính toán quá trình khuếch tán và vận chuyển cùng các phản ứng hoá học khác nhau của các vật chất hoà tan trong hệ thống dòng chảy ngầm. Sơ đồ hình 1 dưới đây mô tả tóm tắt các bước thực hiện trong nghiên cứu. Hình 1. Tóm tắt các bước thực hiện trong nghiên cứu 513
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN: 978-604-82-1980-2 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU liệu quan trắc mực nước ngầm này được đưa vào để làm điều kiện biên và được dùng để 3.1. Mô hình hóa khu vực mỏ Núi Pháo hiệu chỉnh và kiểm định thông số của mô trong Modflow hình trước khi nghiên cứu kiểm soát nước Từ tài liệu điều tra thăm dò địa hình, địa ngầm cho các giai đoạn khai thác mỏ. chất thủy văn khu vực mỏ Núi Pháo, nghiên Thông số chủ yếu của mô hình cần xác định cứu đã tiến hành phân tích và mô hình hóa cho mỏ Núi Pháo là hệ số truyền dẫn nước. điều kiện địa chất thủy văn cho vùng nghiên Các điều kiện biên về địa hình bề mặt của cứubao gồm: sai phân hóa khu vực nghiên vùng nghiên cứu được lấy dựa trên cơ sở bản cứu thành 45 cột và 40 hàng với kích thước đồ số hóa độ cao (DEM100) theo cao độ 100m (Hình 2) và 4 lớp theo chiều thẳng quốc gia. Điều kiện biên phía Tây, phía Tây đứng (Hình 3); Bắc và phía Đông Nam được mô hình hóa là biên mực nước không đổi, với giá trị được nội suy từ các trạm quan trắc nước ngầm ở gần khu vực đó. Biên phía Tây lấy giá trị H = 62,5m, biên phía Tây Bắc là 39m và phía Đông Nam là 58m. Nghiên cứu đã tiến hành hiệu chỉnh và kiểm định bộ thông số hệ số truyền dẫn nước với tài liệu là mực nước thực đo ở 13 hố khoan đại biểu cho các khu vực. Kết quả kiểm định mô hình cho thấy độ cao cột nước tính toán và các mực nước tại các giếng thực đo nói chung có sự tương đồng (hình 4). Hệ số tương quan giữa độ cao mực nước thực đo và tính toán đạt 0,807 là mức tương đối tốt. Hình 2. Lưới sai phân khu vực nghiên cứu gồm 45 cột và 40 hàng Conceptual Geologic Layers Layer 1 Coprolite Zone Layer 2 Gravel and Fractured Basalt Layer 3 Metamorphic Zone Layer 4 Hình 4. So sánh độ cao mực nước thực đo Bedrock (Granite) và tính toán tại các giếng 3.2. Kết quả mô phỏng dòng chảy nước Hình 3. Lưới sai phân khu vực nghiên cứu dưới đất khu vực khai thác mỏ Núi Pháo được mô phỏng theo phần mềm Sau khi hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, Trong khu vực mỏ Núi Pháo có 56 điểm nghiên cứu tiến hành xây dựng bản đồ mô quan trắc nước ngầm, bao gồm 19 giếng đào, phỏng dòng chảy nước dưới đất khu vực khai 30 giếng khoan, 3 hố khoan và 4 trạm phân thác mỏ Núi Pháo, Thái Nguyên khi chưa chia nước. Tất cả các trạm này được xây khai thác (Hình 5, 6). Kết quả cho thấy, mực dựng và quản lý bởi công ty TNHH khai thác nước ngầm cao nhất ở phía Tây và Đông chế biến khoáng sản Núi Pháo. Những dữ Nam khu vực nghiên cứu, thấp dần về phía 514
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN: 978-604-82-1980-2 Bắc và phía Đông. Cao trình mực nước cao 3.3. Đề xuất các phương án hạ thấp mực nhất là 62m ứng với điều kiện biên phía Tây, nước ngầm phục vụ cho khai thác mỏ cao trình mực nước thấp nhất là 39m ứng với Trên cơ sở mô phỏng dòng chảy nước ngầm điều kiện biên phía Bắc. khu vực mỏ Núi Pháo, Thái Nguyên, nghiên cứu tiến hành thử nghiệm các phương án bơm nước nhằm hạ thấp mực nươc ngầm phục vụ cho khai thác mỏ Núi Pháo cho giai đoạn 2014 – 2024; theo đó đặt các máy bơm hút nước từ các giếng khoan có sẵn là NP-LK4, NP-LK7, NP-LK8 - là khu vực cần bơm hạ thấp mực nước ngầm khi khai thác (bảng 1). Bảng 1. Đề xuất phương án bơm nước ngầm ứng với các bước khai thác Bước Thời Cao Thời Lưu lượng bơm (lít/phút) trình gian khai gian đào bơm thác (m) (giờ) NPLK4 NPLK7NPLK8 Hình 5. Bản đồ đẳng trị mực nước ngầm mỏ 1 2014 50 6 - 200 - Núi Pháo tại thời điểm chưa khai thác 2 2015 40 6 - 250 250 Ở khu vực mỏ khai thác, mực nước ngầm 3 2016 30 10 300 300 300 nằm trong khoảng từ 51m đến 53m, thấp dần 4 2017 20 10 400 400 400 về phía Bắc. Khu vực này tiếp nhận dòng 5 2018 10 10 520 520 520 chảy ngầm từ phía Tây và phía Nam, với vận 6 2019 0 12 650 650 650 tốc dòng chảy vào khoảng 1,27  10-7m/s. 7 2020 -15 - - - - Từ phân tích trên có thể thấy rằng khi tiến 8 2021 -30 - - - - hành khai thác khoáng sản tại mỏ Núi Pháo 9 2022 -45 - - - - cần phải tiến hành các biện pháp bơm hút 10 2023 -60 - - - - nước nhằm hạ thấp mực nước ngầm trong khu vực, ngăn chặn tình trạng nước ngầm xâm Từ kết quả ở bảng 1, ta thấy hoàn toàn có nhập vào làm phá hủy quặng và gây ô nhiễm. thể kiểm soát mực nước ngầm khi khai thác mỏ theo tiến độ và có thể coi đây là một công cụ hữu hiệu trong khai thác mỏ. 4. KẾT LUẬN Mô hình toán nước ngầm là một công cụ hữu hiệu trong mô bài báo đã tóm tắt được các bước sử dụng mô hình toán nước ngầm trong kiểm soát mực nước ngầm phục vụ khai thác mỏ nói chung và mỏ Núi Pháo nói riêng. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] DSI (2013). Report onHydro- geologicdatabase, instrumentation and modeling for enhanced and planning operation of the Nui Phao mine, Nui Phao Mining Hình 6. Bản đồ hướng dòng chảy ngầm mỏ Project, Thai Nguyen Province, Vietnam Núi Pháo tại thời điểm chưa khai thác 515