Điều kiện Địa chất thủy văn - Lượng nước vào moong Kế toán mỏ Thạch Khê

lớn hơn 1% thì hàm lượng S trong quặng manhetit là 0.07%. Theo thành phần của các oxyt tạo xỉ, quặng sắt manhetit Thạch Khê có thuộc tính axit. CẤU TẠO KIẾN TRÚC QUẶNG: Quặng manhetit Thạch Khê chủ yếu có cấu tạo khối đặc sít, ranh giới giữa quặng manhetit dạng khối và các đá vây quanh rất rõ ràng. Kiến trúc hạt là phổ biến, ngoài ra còn gặp kiến trúc tha hình, kiến trúc nửa tự hình, kiến trúc hạt tự hình, kiến trúc xen lấp và kiến trúc vỡ vụn. Trong mỏ ngoài cấu tạo khối còn quan sát cấu tạo xâm tán mạch, xen lấp thay thế và cấu tạo dăm kết nhưng không đáng kể và chiếm khoảng 10%. CÁC DẠNG QUẶNG TỰ NHIÊN: Dựa vào thành phần khoáng vật, hóa học và tính chất cơ lý, quặng sắt Thạch Khê chia làm 3 dạng tự nhiên sau đây: 1/ Quặng manhettit nguyên sinh chiếm 62% trữ lượng quặng gốc mỏ phân bố từ tuyến LXXX trở về Nam. Quặng màu đen, cấu tạo khối, do ảnh hưởng của hoạt động kiến tạo ở một số nơi quặng bị dập vỡ vụn nát. Ngoài ra trong một số lỗ khoan quặng sắt manhetit dạng xâm tán chiếm một tỷ lệ không đáng kể chúng thường nằm ở rìa thân quặng. Tại rìa phía Tây thân quặng cục bộ gặp nhiều pirit trong manhetit chứa lưu huỳnh thường tập trung ở rìa. 2/ Quặng manhetit bị oxy hóa chiếm 38% trữ lượng quặng gốc mỏ, phân bố từ tuyến LXXIX về phía Bắc và gồm: + Quặng oxy hóa yếu (nửa mactit) + Quặng oxy hóa mạnh (mactit) + Quặng oxy hóa mạnh (mactit dạng đất lẫn sét) 3/ Quặng deluvi chiếm 5% trữ lượng toàn mỏ bao gồm: + Quặng deluvi dạng cuội kết lẫn sét + Quặng deluvi dạng đất. Trong lại quặng này tỷ lệ % các hòn cục, mảnh quặng manhetit rất thấp, chủ yếu sét limonit màu đỏ. IV/ Nguồn gốc mỏ Mở sắt Thạch Khê, một mỏ có quy mô trữ lượng lớn, cấu trúc thân quặng khá phức tạp, từ trước tới nay đã được nhiều nhà địa chất lưu tâm đến nhất là vấn đề nguồn gốc thành tạo quặng. Dưới đây là những quan điểm của một số nhà địa chất khi bàn về nguồn gốc của mỏ sắt Thạch Khê: Nguyễn Ngọc Liên-Phạm Hòe cho rằng quặng manhetit Thạch Khê có nguồn gốc xcacnơ và xảy ra trong 2 giai đoạn: Giai đoạn 1 là giai đoạn xcacnơ magie, giai đoạn 2 là xcacnơ canxi chồng gối lên, tiếp theo là quá trình nhiệt dịch, chính giai đoạn xcacnơ là giai đoạn hình thành những thân quặng manhetit có quy mô lớn. Đặng Trung Ngần-Vũ Đức Kha-Bùi Thọ cho rằng mỏ sắt Thạch Khê có nguồn gốc nội sinh. Sự tạo quặng manhetit có liên quan chặc chẽ với hoạt động xâm nhập, với quá trình nhiệt dịch, gắn với quá trình tiếp xúc trao đổi. Quặng tập trung trong đới cà nát kiến tạo và thay thế đá cacbonat. Tập thể tác giả đã xếp mỏ có nguồn gốc nhiệt dịch-nhiệt độ cao. Vũ Minh Quân-Phan Trường Thị cho rằng quặng manhetit Thạch Khê có nguồn gốc xcacnơ tuổi cổ sắt ở đây được vận động lên từ các đá của các hệ tầng phun trào tiền cambric đưa từ dưới sâu lên theo đứt gãy cổ và tập trung trong tầng cacbonat chứa dolomite và dĩ nhiên các đá trong vùng mỏ phải có tuổi cổ hơn. Ngô Thế Thái cho rằng quặng manhetit Thạch Khê hình thành bằng cách thay thế và nằm trùng với đá xcacnơ, khối lượng quặng chủ yếu được hình thành sau giai đoạn tạo đá xcacnơ nên đá xcacnơ chỉ còn lại dưới dạng riềm mỏng bao quanh thân quặng có chiều dày không đáng kể hoặc có thể từ trong thân quặng. Những nhà địa chất đã công tác ở mỏ bằng những tài liệu thực tế từ hàng trăm lỗ khoan thấy rằng: quặng manhetit Thạch Khê có nguồn gốc tiếp xúc thay thế trao đổi lấp đầy và quá trình xcacnơ ở mỏ mà theo đó để hình thành quặng manhetit chủ yếu là xcacnơ-canxi. Quan điểm có được chứng minh bằng những tài liệu thực tế sau: 1/ Quá trình xcacnơ hóa xảy ra có 2 giai đoạn: giai đoạn 1 là xcacnơ-magie. Giai đoạn 2 là xcacnơ-canxi chồng gối lên, tiếp theo đó là giai đoạn sinh thành quặng manhetit, kèm theo actinolit, epidot, hematit, và sau cùng là giai đoạn nhiệt dịch tạo ra những thân quặng sunfua: pirit, chancopirit, pirotin, xfalerit.. Những thân quặng giàu lưu huỳnh này thường nằm ở đáy hoặc phần ngoài rìa của nhưng nhánh manhetit. Riêng ở Nam Thạch Khê tạo thành thân quặng sunfua biệt lập. 2/ Hình dạng thân quặng thể hiện đặc trưng của thân quặng xcacnơ. Ranh giới ngoài của nó cong queo, khúc khuỷu. Theo đường phương cũng như hướng cắm thân quặng biến đổi mạnh từ dạng vỉa nằm ngang, sạng vỉa phân nhánh cắm dốc. Ở phần phía Nam đến sang chân sứa kéo dài trải rộng ở phần phía Bắc. 3/ Thành phần khoáng vật quặng khá đơn giản chủ yếu: manhetit ít hematite và pirit. 4/ Thân quặng nằm giữa tiếp xúc của granit với đá cacbonat (ở phần phía Bắc), trong các khe nứt lớn, các mặt phân lớp của đá cacbonat với trầm tích lục nguyên tuổi T2-3 (ở phần còn lại). 5/ Thân quặng tập trung chủ yếu trong đới dập vỡ cà nát của đứt gãy có phương á kinh tuyến, thay thế mạnh mẽ các thân xcacnơ được hình thành trước nó trong đới tiếp xúc này. Chương 4: Điều kiện địa chất thủy văn Trong giai đoạn thăm dò tỷ mỷ mỏ sắt Thạch Khê cùng với công tác thăm dò địa chất, công tác địa chất thủy văn đã thực hiện một khối lượng lớn, nhằm chính xác hóa điều kiện phân bố các đơn vị cụ thể là: + Chính xác hóa điều kiện phân bố các đơn vị chứa nước + Chính xác hóa các thông số địa chất thủy văn và chất lượng nước của các đơn vị chứa nước. + Xác định rõ quan hệ thủy lực giữa nước mặt với nước dưới đất và giữa các đơn vị chứa nước với nhau. + Dự tính lượng nước chảy vào công trường khai thác A/ Khối lượng công tác và biện pháp kỹ thuật đã thực hiện I/ Bảng tổng hợp khối lượng công tác địa chất thủy văn đã thực hiện: TT Dạng công tác Đơn vị tính Khối lượng Giai đoạn 1981-1984 Giai đoạn thăm dò tỷ mỷ Tổng cộng 1 Lộ trình đo vẽ đctv-đcct Tỷ lệ 1:25000 Tỷ lệ 1:10000 Tỷ lệ 1:200 km2 km2 km2 km2 56 15 16 - - - 56 15 16 2 Khoan dctv chuyên môn 3 Khoan đctv-đcct kết hợp địa chất 4 Quan trắc đctv khi khoan LK 68 77 145 5 Múc nước thí nghiệm G 4 - 4 6 Hút nước thí nghiệm + Hút đơn + Hút chùm LK 31 20 51 7 Quan trắc lâu dài động thái nước mặt + Nước tầng nông + Nước tầng sâu Trạm CG, LK LK 2 9 11 2 13 19 4 22 30 8 Công tác mẫu + Mẫu hóa nước + Mẫu vi trùng nước + Mẫu vi nguyên tối m m m m 238 11 10 100 - - 338 11 10 II/ Biện pháp kỹ thuật đã thực hiện 1/ Khoan địa chất thủy văn chuyên môn và khoan địa chất thủy văn kết hợp địa chất: Trong giai đoạn thăm dò tỷ mỷ, ngoài công tác khoan đctv kết hợp với địa chất đã tiến hành một số khối lượng lớn lỗ khoan ĐCTV chuyên môn. Nguyên tắc phân bố các lỗ khoan này trên diện tích cũng như trong các đơn vị chứa nước đều dựa theo mức độ nghiên cứu và mức độ phức tạp của điều kiện địa chất thủy văn. Phương pháp khoan được áp dụng là phương pháp khoan xoay lấy mẫu. Trong trường hợp những lỗ khoan sâu do sự cố khi khoan như mất nước trầm trọng, thành lỗ khoan bị sập lở mạnh phải chống ống thẳng cấp đường kính ngoài dự kiến thì đường kính ngoài dự kiến thì đường kính cuối cùng của lỗ khoan bị ảnh hưởng. Dung dịch chủ yếu là nước lã, riêng trong tầng phủ bở rời phải dùng dung dịch sét khoan để chống sập lở. Tầng chứa nước dự định hút nước thí nghiệm được đặt ống lọc lưới (trường hợp tầng phủ bở rời hoặc gắn kết yếu), ống lọc trần (đới nứt nẻ vỡ vụn mạnh) và không đặc ống lọc (đá gốc có mức độ ổn định cao). Ngoài ra để cách ly các tầng chứa nước phía trên đã tiến hành chống ống đặc có trám ximăng ở chân ống. Những lỗ khoan trong tầng phủ khi khoan phải sử dụng dung dịch sét. Sau khi kết thúc công việc khoan và chống ống lọc đã tiến hành bơm rữa bằng máy bơm khoan đến khi lỗ khoan sạch nước trong mới dừng. Công tác khoan nhìn chung đã thực hiện đúng theo qui chế kỹ thuật, cấc trúc các lỗ khoan địa chất thủy văn hợp lý, bảo đảm chất lượng kỹ thuật cho công tác hút nước thí nghiệm. Hình 10: Sơ đồ vị trí ĐCTV-ĐCCT mỏ sắt Thạch Khê 2/ Quan trắc ĐCTV khi khoan Trong giai đoạn thăm dò tỷ mỷ, tất cả những lỗ khoan thăm dò tiến hành quan trắc địa chất thủy văn khi khoan, song tùy thuộc mục đích nghiên cứu ở từng lỗ khoan mà mức độ quan trắc có khác nhau. Công tác quan trắc ĐCTV khi khoan đã thực hiện đúng theo quy chế kỹ thuật, tài liệu nhìn chung về mặt định tính đã phản ảnh mức độ chứa nước, cách nước của các tầng, lớp đất đá mà lỗ khoan đi qua. 3/ Hút nước thí nghiệm Mỏ sắc Thạch Khê có điều kiện địa chất thủy văn rất phức tạp, vì diện tích khu mỏ nhỏ (4km2) các giai đoạn nghiên cứu trước đặc biệt là giai đoạn thăm dò sơ bộ đã hút nước thí nghiệm khá nhiều. Trong giai đoạn thăm dò tỷ mỷ lần này đã tiến hành hút nước thí nghiệm một khối lượng rất lớn nhằm chính xác hóa điều kiện ĐCTV nói chung và các thông số ĐCTV nói riêng. Phương pháp hút nước thí nghiệm ngoài các dạng hút đơn, hút chum với thời gian từ 3-6 ngày đêm như trước đây, lần này có tiến hành cả những trường hợp hút nước chum 2-3 lỗ khoan trung tâm và thời gian hút nước khá dài. Ngoài ra để nghiên cứu quan hệ thủy lức giữa các tầng chứa nước đã bố trí 7 cụm lỗ khoan (mỗi cụm từ 2-3 LK cách nhau 5-10m). Khi hút nước thí nghiệm từng lỗ khoan tiến hành quan trắc đông thời tất cả các lỗ khoan trong cụm. + LK 1022-C1; 1022A-N; 1022B-03 + LK 532-g4-T3; 532A-N + LK 541-C2-PD; 542A-N; 541B-Q + LK 1054 ; 1060 J; 1049 Q4; 1059-N + LK 72II-; 72IV-Q4 + LK 116I-; 1047-1048-Q4 + LK 256I-II-III-C2-P1, 256IV-N Bảng thống kê lỗ khoan hút nước thí nghiệm Hệ số ngập nước thay đổi từ 1.2-4, mực nước trong lỗ khoan trung tâm được đo bằng thước đo điện, còn lỗ khoan quan sát đo bằng thước dây gắn quả dọi. Lưu lượng đo bằng thùng có dung tích bảo đảm thời gian nước chảy đầy thùng. Chế độ đo mực nước khi hút cũng như khi hồi phục được tiến hành như sau: 30 phút đầu: 1 phút đo 1 lần 30 phút tiếp: 5 phút đo 1 lần 120 phút tiếp: 10 phút đo 1 lần 5 giờ tiếp: 30 phút đo 1 lần Sau đó: 1 giờ đo 1 lần Hút nước thí nghiệm theo phương pháp lưu lượng không đổi, hút rửa, thử 5-10 giờ sau đó mực nước hồi phục, xác định mực nước tĩnh và tiến hành hút nước thí nghiệm một đợt chính thức. Phương pháp chủ đạo để tính toán thông số địa chất thủy văn là phương pháp phân tích đô thị cho nên trong quá trình hút nước thí nghiệm đã tiến hành dựng đồ thị S-f(lgt) để theo dõi chất lượng hút nước, và khi tài liệu đủ đảm bảo để tính thông số địa chất thủy văn thì đình hút và tiến hành đo mực nước hồi phục. Công tác hút nước trong giai đoạn thăm dò tỷ mỷ đã tuân theo quy chế kỹ thuật. Trong quá trình thi công đã biết phân tích, giải thích được cá dị thường trên đồ thị theo dõi hút nước S-f(lgt), đã biết chọn thời điểm kết thúc thí nghiệm hợp lý, đồng thời đã biết tận dụng các lỗ khaon cũ để quan trắc nhằm tăng thêm nguồn thông tin và không ngừng nâng cao hiệu suất kinh tế. Chất lượng tài liệu có mức độ tin cậy cao, phản ánh đúng mức độ giàu nghèo nước của từng đơn vị chứa nước cũng như từng vị trí trong khu mỏ. 4/ Quan trắc lâu dài động thái nước Để nghiên cứu quy luật động thái nước mặt, nước dưới đất đồng thời làm rõ quan hệ thủy lực giữa nước mặt với nước dưới đất, điều kiện cung cấp, điều kiện thoát. Trong giai đoạn thăm dò tỷ mỷ đã chọn 34 công trình đặc trưng tiến hành quan trắc lâu dài động thái nước. Nội dung quan trắc bao gồm đo mực nước bằng máy, đo chiều sâu mực nước bằng thước dây gắn quả dọi (đối với nước dưới đất), đo nhiệt độ nước, nhiệt độ không khí bằng nhiệt kế bách phân và mô tả chi tiết. Chu kỳ quan trắc được chọn theo quy phạm hiện hành: 3 ngày đo 1 lần (vào khoảng thời gian 14 đến 16 giờ chiều), tiến hành quan trắc bổ sung vào những ngày không thuận lợi. Ngoài công tác quan trắc lâu dài động thái nước dưới đất theo chế độ trên, đã tiến hành một số dạng quan trắc chuyên môn để giải quyết những nhiệm vụ cụ thể. Để xác định được biên độ dao động mực nước, mức độ lệch pha theo dao động thủy triều, đã tiến hành quan trắc 26 LK đặc trưng trong khu mỏ theo chế độ 15ph đo 1 lần trong 5 ngày. Để xác định tương quan tương quan mực nước trong các đơn vị chứa nước với nhau, làm cơ sở xác định quan hệ thủy lực giữa chúng và điều kiện cung cấp, điều kiện thoát, đã tiến hành quan trắc 2 cụm lỗ khoan theo chế độ 1 giờ đo 1 lần. + Cụm các lỗ khoan sát biển phía đông gồm 5 trạm. + Các cụm lỗ khoan sát sông Thạch Đồng phía Tây gồm 5 trạm. Công tác quan trắc lâu dài động thái nước đã thực hiện đúng theo quy phạm kỹ thuật, chất lượng tài liệu tốt, phản ánh đúng chế độ động thái nước mặt và nước dưới đất trong khu mỏ. 5/ Công tác lấy mẫu: a/ Mẫu nước: Để làm chính xác hóa thành phần hóa học của nước mặt cũng như nước dưới đất, trong giai đoạn thăm dò tỷ mỷ đã tiến hành lấy 100 mẫu hóa nước. Mẫu được lấy theo nguyên tắc một lỗ khoan nước thí nghiệm lấu 1 mẫu vào cuối đợt hút nước. Riêng với những chùm giếng do tiến hành trong thời gian dài nên mỗi ngày lấy 1 mẫu. Ngoài ra còn tiến hành lấy 6 mẫu nước mặt và 1 mẫu nước mưa. Công việc lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển mẫu hóa học nước đều tuân thủ theo quy định kỹ thuật. B/ Điều kiện địa chất thủy văn. I/ Khái quát đặc điểm địa chất thủy văn vùng. 1/ Nước mặt: Vùng mỏ sắt Thạch Khê thuộc địa phận 5 xã ven biển (Thạch Khê, Thạch Đình, Thạch Hải, Thạch Lạc và Thạch Trị) có địa hình nhấp nhô gợn sóng, độ cao thay đổi từ 2 đến 15m. Riêng đồi Kiều Mộc ở phía Tây Bắc có độ cao 83m. Xung quanh vùng mỏ 3 phía bao bọc bởi những khối nước mặt lớn. Cách trung tâm vùng mỏ khoảng 3.2km về phía Tây là sông Thạch Đồng, 4.2km về phía Tây Bắc, 1.7km về phía Đông-Đông Bắc là biển. Trên diện tích vùng mỏ mạng lưới nước mặt ít phát triển, chỉ tồn tại một số suối và hồ nhỏ (ở đây chỉ mô tả sông Thạch Đồng, còn suối, còn suối, hồ và biển sẽ mô tả chi tiết ở phần sau. Sông Thạch Đồng: Bắt nguồn từ phía Tây vùng nghiên cứu, vòng quanh phía Tây-Tây Bắc khu mỏ và đổ ra biển. Đoạn sông phía Tây vùng mỏ có bề rộng khoản g150m, sâu 4-9m. Bờ phía Đông (phía vùng mỏ) thoải, còn phía Tây lõm sâu, vật chất đáy sông chủ yếu là bùn màu đen. Nước sông Thạch Đồng đoạn chảy quanh vùng mỏ chịu ảnh hưởng của thủy triều mãnh liệt, mỗi ngày nước sông lên xuống 1 lần, thỉnh thoảng còn có thêm con nước lợ. Theo tài liệu quan trắc mực nước sông cao nhất là 1.04m thấp nhất là -1.05m, biên độ dao động mực nước theo triều lớn nhất 2.04m nhỏ nhất 0.1m, trung bình 1.36m. Nước sông Thạch Đồng là loại nước mặn thuộc loại Clorua Natri, tổng độ khoáng hóa thay đổi từ 19.5 đến 15 g/l. 2/ Nước dưới đất. Địa tầng địa chất thủy văn vùng mỏ từ trên xuống dưới được phân chia như sau: + Phức hệ chứa nước trầm tích đệ tứ + Phức hệ chứa nước trầm tích Neogen + Đới chứa nước nứt nẻ đá gốc và thân quặng manhetit (P2 + Fe) Sau đây là mô tả khái quát từng đơn vị chứa nước: a/ Phức hệ chứa nước trầm tích đệ tứ. Phức hệ chứa nước trầm tích đệ tứ phổ biến gần khắp vùng mỏ (trừ khối núi Kiều Mộc và Nam Giới ở phía Tây-Tây Bắc), phần chứa nước là cát thạch anh màu xám vàng, xám đen lẫn vỏ sò hến, độ hạt thay đổi từ nhỏ trung (ở tầng trên) đến nhỏ mịn (ở tầng dưới). Ngăn cách giữa hai tầng cát chứa nước này là lớp sét, sét cát cách nước phổ biến khá liên tục. Chiều dày phức hệ chứa nước này thay đổi từ 39.2m đến 12m, trung bình đạt 27.27m. Chiều sâu mực nước ngầm thay đổi rất mạnh từ 5.57m đến 0.30m, ở phía Đông (gần biển) và phía Tây (gần sông Thạch Đồng) mực nước dao động theo thủy triều. Điều kiện cung cấp là nước mưa, còn về mùa khô chủ yếu là sự ngưng tụ độ ẩm từ các đụn cát phía Tây và Đông vùng mỏ. Còn điều kiện thoát nước là chảy ra các suối, hồ và tiếp tục chảy ra sông Thạch Đồng, biển ở phía Đông. Theo kết quả hút nước thí nghiệm của 6 chùm và 4 lỗ khoan đơn, lưu lượng thay đổi từ 3.45l/s đến 0.37l/s, tương ứng trị số hạ thấp mực nước 9.27m-17.42m. Tỷ lưu lượng thay đổi từ 0.75l/s đến 0.02l/s. Theo diện tích mức độ giàu nước thay đổi không theo quy luật, còn theo chiều sâu nhìn chung tầng trên giàu nước hơn tầng dưới với hệ số thấm thay đổi từ 19.16 m/ngđ đến 1.85 m/ngđ. Nước của phức hệ này vị nhạt, không màu, không mùi, đặc trưng bicacbonat canxy natri. Tổng độ khoáng hóa thay đổi từ 0.46g/l đến 0.04g/l, riêng các lỗ khoang cách sông Thạch Đồng 10m nước là nước mặn có tên Clorua Natri, tổng độ khoáng hóa thay đổi từ 22.7g/l đến 7.95g/l. Hình 11: Bản đồ ĐCTV trầm tích đệ tứ b/ Phức hệ chứa nước trầm tích Neogen. Phức hệ chứa nước trầm tích Neogen phổ biến gần khắp vùng mỏ trừ khu vực 2 khối núi Kiều Mộc và Nam Giới ở phía Tây Bắc phạm vi mỏ. Nham thạch trầm tích Neogen bao gồm các lớp cát, cuội, sỏi gắn kết yếu chứa nước xen lẫn các lớp sét, sét cát gắn kết cách nước. Các lớp này (cả cách nước lẫn chứa nước) phát triển nhìn chung không liên tục có nhiều chỗ dạng thấu kính dạng vát mỏng. Tồng chiều dày toàn bộ phức hệ chứa nước trầm tích Neogen thay đổi từ 197.7m đến 1-2m, trung bình 70.76m. Nước của phức hệ này có áp, chiều sâu mực nước tĩnh thay đổi từ 7.9m đến 0.24m, trung bình 3.37m ở phía Đông (gần biển) và phía Tây (gần sông Thạch Đồng), mực nước dao đông theo thủy triều. Mực nước của phức hệ chứa nước này nằm thấp hơn mực nước của tầng chứa nước có áp trầm tích đệ tứ dưới và nằm cao hơn mực nước của đới chứa nước nứt nẻ đá gốc và thân quặng Nguồn cung cấp là thấm từ các tầng chứa nước phía trên xuống, còn điều kiện thoát nước là chảy ra biển. Ranh giới của miền thoát nước được xác định gần đúng như sau: Chúng ta xem một đợt thủy triều xuống như một “đợt bơm” hạ thấp mực nước từ đỉnh triều đến chân triều, lấy tài liệu quan trắc theo chế độ 1 giờ đo 1 lần để lập bản đồ thủy đẳng áp là ví dụ: Với thời gian “bơm” là 12h, biên của bán kính ảnh hưởng được xác định bằng biên của miền ảnh hưởng thủy triều đó là lỗ khoan 262. Hệ số truyền áp đặc trưng cho phức hệ chứa nước trầm tích Neogen là 3.3×106 m2/ng. Theo công thức tính toán bán kính ảnh hưởng , chúng ta xác định được bán kính ảnh hưởng, tức là khoảng cách từ ranh giới miền thoát nước của phức hệ chứa nước trầm tích Neogen ngoài biển đến lỗ khoan 262. Vậy Trong lúc đó khoảng cách từ LK 262 đến bờ biển là 1600m. Kết hợp với tài liệu đo điện trở suất lớp nước ở đáy biển, tài liệu ảnh chụp vệ tinh.. Chúng ta sơ bộ xác định được ranh giới miềm thoát nước của phức hệ chứa nước trầm tích Neogen cách bờ biển 400m. Theo kết quả hút nước thí nghiệm của 4 chùm và 9 LK đơn lưu lượng thay đổi từ 19.23l/s đến 0.32l/s tương ứng trị số hạ thấp mực nước từ 10.24m đến 27.52m, tỷ lưu lượng thay đổi từ 2.25l/s đến 0.012l/s. Hệ số dẫn nước thay đổi từ 38m2/ng đến 30m2/ng. Hệ số truyền áp thay đổi từ 3.3 105 m2/ng đến 1.5 105 m2/ng. Nước của phức hệ chứa nước này là nước nhạt, không màu không mùi, có trên đặc trưng là đicacbonat canxi natri và clorua natri. Nồng độ khoáng hóa thay đổi từ 1.5g/l đến 0.12g/l. Riêng khu vực cách sông Thạch Đồng 10m ở phía Tây nước có tên clorua natri tổng khoáng hóa bằng 2.7g/l. Hình 12: Bản đồ ĐCTV trầm tích Neogen c/ Đới chứa nước nứt nẻ đá gốc và thân quặng manhetit Đới chứa nước nứt nẻ đá gốc và thân quặng manhetit phổ biến khắp vùng mỏ, phía Tây Bắc lộ ra ở 2 khối núi Nam Giới và Kiều Mộc, phần còn lại nằm sâu dưới phức hệ chứa nước trầm tích Neogen. Hình 13: Bản đồ ĐCTV nứt nẻ đá gốc II/ Đặc điểm địa chất thủy văn. 1/ Nước mặt. a/ Suối: phía Tây và phía Đông khu mỏ có 4 suối nhỏ thường xuyên có nước (suối Thạch Khê, suối Thạch Hải I, suối Thạch Hải II, suối Thạch Trị) và một số dòng chảy tạm thời (chỉ có nước vào mùa mưa) tạo thành 2 hệ thống dòng chảy: hệ thống dòng chảy phía Tây và hệ thống dòng chảy phía Đông. Hệ thống dòng chảy phía Tây bao gồm suối Thạch Khê và một số dòng chảy tạm thời xuất phát từ chân các đụng cát phía Tây khu mỏ theo miền trũng chảy vào các ruộng lúa và tiếp tục chảy ra sông Thạch Đồng. Hệ thống dòng chảy phía Đông bao gồm suối Thạch Hải I, suối Thạch Hải II, suối Thạch Trị và một số dòng chảy tạm thời, các dòng chảy tạm thời của hệ thống này xuất phát từ các đụn cát ở trung tâm và phía Đông khu mỏ chảy vào hồ Bắc Tường và Hồ Thành Công theo suối Thạch Hải I, từ Hồ Thành Công theo suối Thạch Hải II tiếp tục chảy ra biển. Trên lãnh thổ mỏ sắt Thạch Khê do hoạt động của gió biển nên các cồn cát luôn luôn biến động do vị trí, quy mô (chiều dài, chiều rộng và chiều sâu) các suối, các dòng chảy tạm thời thường xuyên thay đổi). Về mùa khô các dòng chảy tạm thời hầu như khô nước, chỉ còn lại 4 suối trên, lưu lượng thay đổi từ 10l/s (suối Thạch Khê) đến 1-5l/s (các suối khác). Về mùa mưa các dòng chảy tạm thời đều có nước, lưu lượng các suối từ 20-30l/s và sau những trận mưa to lên đến 50l/s (suối Thạch Khê). Nước ở các suối thuộc loại nước trong, không màu, không mùi vị nhạt. Nước có tên Bicacbonat Canxi Natri, tổng độ khoáng hóa M = 0.07-0.05 l/s. b/ Hồ: Các hồ phân bố rải rác dọc theo các miền trũng ven rìa phía Đông khu mỏ, hồ hầu hết có dạng dải chạy dài theo hướng Tây-Tây Bắc, Đông-Đông Nam. Trong khu mỏ tồn tại 2 hồ thường xuyên có nước. + Hồ Bắc Tường: Nằm ở phía Bắc khu mỏ diện tích 32500m2 chiều dài gấp 6 lần chiều rộng, sâu 0.74-1.6m, trung bình 1.2m, mực nước trong hồ dao động mạnh phụ thuộc vào mùa, độ cao mực nước thay đổi từ 3.97-3.11m. Dung tích của hồ vào mùa mưa đạt tới 52000m3. + Hồ Thành Công: Nằm ở phía Đông Nam khu mỏ, diện tích 45000m2 (chiều dài gấp 6 lần chiều rộng) sâu 0.4-1.6m, trung bình 1.1m. Mực nước dao động mạnh, phụ thuộc vào mùa. Độ cao mực nước thay đổi từ 4.92-3.46m. Dung tích hồ vào mùa mưa 72000m3. Vật chất ở đáy hồ là cát hạt mịn chứa vật chất hữu cơ màu đen hay xám đen. Bờ hồ thoải dưới góc 15-170, hồ được tồn tại nhờ rừng phi lao phía Đông chắn cát di động. Nguồn cung cấp nước cho 2 hồ là nước mưa và nước từ tầng chứa nước không áp trầm tích đệ tứ trên và được thoát ra biển theo các suối. Nước hai hồ trong, không màu, không mùi, vị nhạt, nước có tên Bicacbonat Natri. Tổng độ khoáng hóa M = 0.11-0.04 g/l. c/ Biển: Biển ở đây có bờ rất thoải, cách bờ 1km, sâu 6m, vật chất đáy biển là cát lẫn nhiều vỏ sò hến. Thủy triều hoạt động rất mãnh liệt, mỗi ngày thủy triều lên xuống 1 lần, thình thoảng có thêm “Một con nước lợ”. Chế độ triều cũng thay đổi theo mùa thủy văn. Biển có độ cao mực nước lớn nhất +1.70m vào giữa mùa mưa và thấp nhất -1.67m vào giữa mùa khô. Biên độ dao động của triều thay đổi theo chu kỳ 15 ngày 1 nhịp (cường triều tăng dần sau đó lại giảm và lặp lại). Trị số dao động biên độ mực nước lớn nhất đo được 2.60m, nhỏ nhất 0.14m, trung bình 1.56m. Tài liệu đo điện trở suất lớp nước ở đáy biển gần bờ biển (0-1000m) trên 6 tuyến vuông góc với bờ biển đã phát hiện ra hiện tượng điện trở suất của lớp nước đáy biển tăng yếu về phía bờ bắt đầu từ 600-700m, điều này có thể là dấu hiệu nước dưới đất trong khu mỏ thoát ra làm nước biển nhạt và điện trở suất tăng. 2/ Nước dưới đất. Địa tầng địa chất thủy văn từ trên xuống dưới được chia như sau: + Tầng chứa nước không áp trầm tích đệ tứ trên, Q4 + Tầng cách nước trầm tích đệ tứ giữa, + Tầng chứa nước có áp trầm tích đệ tứ dưới, + Phức hệ chứa nước trầm tích Neogen, N + Đới chứa nước nứt nẻ đá gốc và thân quặng Sau đây là phần mô tả chi tiết từng đơn vị chứa nước và cách nước. a/ Tầng chứa nước không áp trầm tích đệ tứ Q4 Tầng chứa nước không áp trầm tích đệ tứ trên phổ biến gần khắp khu mỏ (trừ 2 khối núi Kiều Mộc và Nam Giới ở phía Tây Bắc) Nham thạch chứa nước là cát thạch anh hạt nhỏ đến trung màu xám vàng, xám đen lẫn võ sò biển. Chiều dày tầng chứa nước thay đổi từ 25.61m đến 5.05m, trung bình 13.33m. Mực nước tầng chứa này thay đổi theo mùa thủy văn rất rõ rệt. Mùa mưa (từ tháng 6 đến tháng 11) nguồn cung cấp lớn, mực nước dâng lên, tại những vùng trũng mực nước gần xấp xỉ mặt đất, còn mùa khô nguồn cung cấp ít, mực nước hạ xuống chiều sâu mực nướt đạt tới 4.39m, trung bình 1.14m. Ở phía Tây tại lỗ khoan 1049m cách sông Thạch Đồng 10m mực nước của tầng chứa này dao động theo triều (theo mực nước của sông Thạch Đồng). Theo tài liệu quan trắc độ cao mực nước lớn nhất +0.61m, thấp nhất +0.06m, trung bình +0.32m; biên độ dao động mực nước theo triều lớn nhất 0.5m, nhỏ nhất 0.04m và trung bình 0.29m. Còn ở phía Đong tại GK 256 cách biển 100m mực nước không dao động theo thủy triều. Nguồn cung cấp là nước mưa, còn mùa khô chủ yếu là sự ngưng tụ độ ẩm của các đụn cát. Điều kiện thoát nước là chảy ra các suối, hồ và sông Thạch Đồng phía Tây, biển phía Đông.. Theo kết quả hút nước thí nghiệm ở 3 chùm lỗ khoan lưu lượng thay đổi từ 3.33 l/s đến 1.47 l/s tương ứng trị số hạ thấp mực nước 4.41-1.91m. Tỷ lưu lượng thay đổi từ 0.77 l/s đến 0.31 l/s. Hệ số thấm khá đồng nhất thay đổi từ 19.16 m/ngđ đến 14.07 m/ngđ. Hệ số truyền mực nước thay đổi từ 2.6-104m2/ng. Bảng tổng hợp tính thông số địa chất thủy văn: TT Chùm lỗ khoan Kết quả hút nước Kết quả tính Q (l/s) S (m) q (l/sm) K (m/ng) a (m2/ng) 1 1034 1.85 5.90 0.31 19.16 3.8 102 2 72IV 3.33 4.41 0.75 18.09 3.0 103 3 1047 1048 1.73 1.47 3.19 1.91 0.54 0.77 14.07 2.6 104 Nước trong, không màu, không mùi, vị nhạt có tên Bicacbonat Canxi Natri. Tổng độ khoáng hóa thay đổi từ 0.11 g/l đến 0.4 g/l. b/ Tầng cách nước trầm tích đệ tứ giữa Ngăn cách giữa tầng chứa nước không áp trầm tích đệ tứ trên và tầng chứa nước có áp trầm tích đệ tứ dưới là tầng cách nước trầm tích đệ tứ giữa. Tầng cách nước này phổ biến gần khắp khu mỏ trừ khu vực 2 khối núi Kiều Mộc và Nam Giới và một số khu vực nhỏ ở phía Bắc và Nam khu mỏ. Nham thạch cách nước là cát, sét cát khả năng cách nước khá tốt. Chiều dày tầng cách nước này thay đổi từ 23m đến 1-2m, có chỗ tầng sét không tồn tại và tầng chứa nước không áp trầm tích đệ tứ nằm trực tiếp lên tầng chứa nước trầm tích đệ tứ dưới. Chiều dày trung bình của tầng sét cách nước là 7.26m. c/ Tầng chứa nước có áp trầm tích đệ tứ dưới Tầng này phổ biến khá rộng rãi trong khu vực mỏ trừ khu vực 2 khối núi Kiều Mộc và Nam Giới và một số khu vực nhỏ ở trung tâm và phía Nam khu mỏ). Nham thạch chứa nước là cát hạt nhỏ đến mịn màu xám vàng, xám đen lẫn ít vỏ sò hến. Chiều dày tầng chứa nước này có xu hướng vát mỏng lên phía Bắc, thay đổi từ 20m đến 1-2m, chiều dày trung bình 5.12m. Phía Tây Bắc và một số khu vực nhỏ ở phía Bắc, phía Nam tầng chứa nước này không tồn tại, tại những chỗ này tầng sét cách nước trầm tích đệ tứ giữa nằm trực tiếp lên phức hệ chứa nước trầm tích Neogen phía dưới. Nước có áp, chiều sâu mực áp lực phụ thuộc vào mùa thủy văn thay đổi từ 5.57m đên 0.30m, trung bình 1.73m. Độ cao mực nước thay đổi từ 4.76m đến 0.18m, trung bình 2.83m. Ở phía Đông (gần biển) và phía Tây (gần sông Thạch Đồng) mực nước dao động theo thủy triều. Tóm lại: Nước trong tầng này vùng gần sát sông Thạch Đồng ở phía Tây và vùng sát biển ở phía Đông có quan hệ thủy lực với nước sông và nước biển. Điều kiện cung cấp là thấm từ tầng chứa nước không áp trầm tích đệ tứ trên xuống và điều kiện thoát nước chủ yếu là chảy ra biển ở phía Đông và một phần ra sông Thạch Đồng ở phía Tây. Theo kết quả hút nước thí nghiệm của 3 chùm và 4LK đơn lưu lượng thay đổi từ 3.45 l/s đến 0.37 l/s tương ứng với trị số hạ thấp mực nước 9.27-17.42m. Tỷ lưu lượng thay đổi từ 0.37 l/sm đến 0.02 l/sm. Hệ số dẫn nước thay đổi từ 105 m2/ng đến 11m2/ng. Hệ số truyền áp thay đổi từ 5 104m2/ng đến 1.41 103m2/ng. Nước trong, không màu, không mùi vị nhạt, nước có tên Bicacbonat Canxi Natri. Tổng độ khoáng hóa thay đổi từ 0.46g/l đến 0.22g/l. d/ Phức hệ chứa nước trầm tích Neogen (N). Phức hệ chứa nước trầm tích Neogen phổ biến gần như khắp khu mỏ, trừ núi Kiều Mộc và Nam Giới. Nham thạch trầm tích Neogen bao gồm các lớp cát, cuội sỏi gắn kết yếu chứa nước xen kẽ các lớp sét, bột kết cách nước. Các lớp này phát triển nhìn chung không liên tục có chỗ dạng lớp, có chỗ dạng thấu kính, riêng ở phía Tây Bắc phần dưới cùng phát triển quặng deluvi lẫn sét chiều dày chỗ lớn nhất đạt tới 33m. Tổng chiều dày trầm tích Neogen thay đổi từ 197.7 đến 1-2m, có những nơi bị vát tạo thành cửa sổ. Nước có áp, chiều sâu mực nước tĩnh nhìn chung phụ thuộc vào mùa thủy văn thay đổi từ 7.9 đến 0.2m, trung bình 3.38m. Độ cao mực nước thay đổi từ 1.79m đến 0.53m, trung bình 0.5m. Mực nước của phức hệ chứa nước này nằm thấp hơn mực nước của tầng chứa nước có áp đệ tứ dưới và nằm cao hơn mực nước của đới chứa nước nứt nẻ đá gốc và thân quặng. Ở phía Đông và phía Tây khu mỏ mực nước dao động theo thủy triều. Độ cao mực nước lớn nhất là +1.5m, thấp nhất là 0.54m, biên độ dao động mực nước trung bình 0.55m. Nước trong phức hệ chứa nước này có quan hệ thủy lực với cả sông Thạch Đồng và biển. Điều kiện cung cấp là thấm từ các tầng chứa nước phía trên xuống, điều kiện thoát nước là chảy ra biển. Theo kết quả hút nước thí nghiệm của 4 chùm và 9 LK đơn lưu lượng thay đổi từ 19.23 l/s đến 0.32 l/s, tương ứng trị số hạ thấp mực nước 10.24-27.52m, tỷ lưu lượng thay đổi từ 2.26 l/sm đến 0.012 l/sm, hệ số dẫn nước thay đổi từ 581m2/ng đến 30m2/ng. Hệ số truyền áp thay đổi từ 3.3 106 m2/ng đến 1.5 105 m2ng. Dựa vào thành phần nham thạch, mức độ giàu nước phức hệ chứa nước trầm tích Neogen có thể chia làm 2 đới: Đới nghèo nước ở phía Tây Bắc và giàu nước từ trung tâm mỏ về phía Đông Nam khu mỏ. Nước của phức hệ này là nước nhạt, trong, không màu không mùi. Ờ phía Tây-Tây Bắc nước có tên Bicacbonat Canxi Natri, còn ở phía Đông-Đông Nam là Clorua Natri. Tổng độ khoáng hóa thay đổi từ 1.5 g/l đến 0.48 g/l. e/ Đới chứa nước nứt nẻ đá gốc và thân quặng. Đới chứa nước nứt nẻ đá gốc và thân quặng phổ biến khắp khu mỏ, phía Tây Bắc Bộ lộ ra ở 2 khối núi Kiều Mộc và Nam Giới phần còn lại nằm chìm sâu dưới phức hệ chứa nước trầm tích Neogen, chỗ sâu nhất bắt gặp đới chứa nước nứt nẻ đá gốc là 220.92m. Dựa vào mức độ và đặc điểm nứt nẻ, mức độ giàu nước, đới chứa nước nứt nẻ đá gốc và thân quặng có thể chia ra làm 4 khu: + Khu đá hoa phát triển cactơ-nứt nẻ ở phía Đông + Khu đá hoa, đá sừng xen đá hoa nứt nẻ mạnh ở phía Bắc-Tây Bắc + Khu sét kết, bột kết, đá sừng và granit ít nứt nẻ ở phía Nam-Tây Nam + Khu thân quặng manhetit nứt nẻ ở trung tâm Sau đây là phần mô tả chi tiết từng khu: i/ Khu đá hoa phát triển cactơ-nứt nẻ ở phía Đông. (C2-P1) Đá hoa phát triển ở phía Đông, chạy theo bờ biển xuống tận phía Nam và trải rộng ra phía biển. Bằng tài liệu mô tả lõi khoan, hiện tương tụt cần khoan, hiện tượng mất nước trầm trọng khi khoan, tài liệu địa vật lý lỗ khoan (điện trở suất dung dịch, đường kính lỗ khoan) và kết quả hút nước thí nghiệm chứng tỏ hiện tượng cactơ-nứt nẻ phát triển mạnh: 15 lỗ khoan gặp hang cactơ, kích thước hang theo chiều thẳng đứng thay đổi từ 5.6m đến 0.8m. Vị trí các hang cactơ theo các cấp độ phân bố như sau: + Từ 100 đến 200m: 12 lỗ khoan + Từ 800 đến 300 m: 2 lỗ khoan + Từ 300 đến 400m: 1 lỗ khoan Hầu hết các lỗ khoan vào đá hoa 1-5m đều gặp hiện tượng mất nước trầm trọng, mẫu lấy lên vỡ vụn nhiều, phần còn lại đá hoa nứt nẻ với mật độ khe nứt thay đổi từ 10-5km, chiều rộng khe nứt 5-1mm, các lỗ khoan thường bắt gặp hốc cactơ nhỏ. Tại nhiều lỗ khoan, mật độ cũng như chiều rộng khe nứt có xu hướng giảm dần theo chiều sâu. Chiều dày đới cactơ-nứt nẻ ước tính khoảng 100-150m, khe nứt hang hốc cactơ hầu hết có dạng hở, bề mặt có chỗ nham nhở, có chỗ bị bào mòn và phần lớn đều bị phủ một lớp vật chất có màu nâu giống sét. Ở phần sâu nhìn chung hiện tượng nứt nẻ ít phát triển hơn khe nứt hầu hết nhỏ và đa phần bị lấp bởi các mạch canxit thứ sinh. Dựa vào tài liệu mô tả lõi khoan, biểu đồ tần suất cactơ, tài liệu đo điện trở suất, kết quả bơm lỗ khoan 322 ở tầng dưới sâu ít nứt nẻ có thể sơ bộ xác định từ độ sâu -400 trở xuống được xem như đới cách nước. Theo tài liệu hút nước thí nghiệm của 6 chùm và 13 lỗ khoan chứng tỏ khu đá hoa cactơ nứt nẻ này có mức độ giàu nước thay đổi rất mạnh, từ rất phong phú nước đến vừa phụ thuộc chủ yếu vào mức độ cactơ-nứt nẻ, lưu lượng thay đổi từ 38.64 l/s đến 0.66 l/s, tương ứng trị số hạ thấp mực nước 12.76-57.39m. Tỷ lưu lượng từ 8.99 l/sm đến 0.011 l/sm. Hệ số dẫn nước 2674m2/ng đến 257m2/ng. Hệ số truyền áp 9.9 106m2/ng. Riêng đối với những chỗ đá hoa bị phủ dưới đá sừng, hiện tượng cactơ nứt nẻ nhìn chung ở mức độ yếu hơn, theo kết quả hút nước thí nghiệm tại 3 LK. Lưu lượng thay đổi từ 11.99l/s đến 0.38l/s tương ứng trị số hạ thấp mực nước từ 12.68m-14.48m. Tỷ lưu lượng 0.94l/sm đến 0.026 l/sm. Hệ số dẫn nước 592m2/ng đến 21m2/ng ii/ Khu đá sừng xen đá hoa nứt nẻ mạnh ở phía Bắc-Tây Bắc (C1, D1-2) Đá sừng xen kẽ đá hoa phát triển ở phía Bắc-Tây Bắc, trong tập đá này hiện tượng nứt nẻ phát triển mạnh (đặc biệt là trong các lớp đá hoa). Chiều rộng khe nứt từ 3-1mm, ở phần trên khe nứt hầu hết có dạng hở bề mặt, khe nứt có chỗ nham nhở, có chỗ bị bào mòn và thường được phủ một lớp vật chất màu nâu giống sét. Còn ở phần sâu mật độ cũng như chiều rộng khe nứt nhỏ hơn và khe nứt hầu hết bị lấp bởi các mạch canxit thứ sinh từ -400m trở xuống được xem như đới cách nước. Theo như kết quả hút nước thí nghiệm tại 2 chùm và 8 LK chứng tỏ mức độ giàu nước khu đá sừng xen đá hoa thay đổi mạnh từ giàu nước đến nghèo nước. Lưu lượng thay đổi từ 12.87 l/g đến 0.36 l/s, tương ứng với trị số hạ thấp mực nước 11.61m-23.1m. Tỷ lưu lượng 1.79 l/sm đến 0.61 l/sm. Hệ số dẫn nước 1981m2/ng đến 32m2/ng. Hệ số truyền áp 3.2 106 m2/ng đến 5.7 105 – m2/ng. iii/ Khu sét kết, bột kết, cát kết, đá sừng và granit ít nứt nẻ ở phía Nam-Tây Nam. Sét kết, bột kết, cát kết tuổi J phát triển phía Tây Nam (ngoài phạm vi khu mỏ). Đá sừng tuổi T2-3 phát triển ở phía Nam và đá granit g4T3 phát triển ở phía Tây khu mỏ. Các loại đá này ít nứt nẻ, mật độ khe nứt thay đổi từ 5-1 km/m, chiều rộng khe nứt 3-1mm. Khe nứt phần nhiều dạng kín, bị lấp bởi các vật chất màu nâu giống sét, càng xuống sâu mật độ cũng như chiều sâu khe nứt giảm dần, từ -400 trở xuống cà 3 loại đá này đều xem như cách nước. Theo kết quả hút nước thí nghiệm của 8 LK chứng tỏ các loại đá này rất nghèo nước. Lưu lượng thay đổi từ 5.26 l/s đến 0.31 l/s trương ứng với trị số hạ thấp mực nước 16.32-25.23m. Tỷ lưu lượng 0.32 l/sm đến 0.006 l/sm. Hệ số dẫn nước 59m2/ng đến 5m2/ng. iv/ Khu thân quặng manhetit nứt nẻ ở trung tâm. Quặng manhetit nguyên sinh ở phía Nam (từ tuyến 78 trở xuống) có dạng khối, hiện tượng nứt nẻ phát triển mạnh (do ảnh hưởng của kiến tạo sau quặng). Mật độ khe nứt thay đổi từ 7-3km/m, chiều rộng khe nứt từ 4-2mm. Khe nứt hầu hết dạng hở, bề mặt thường được phủ một lớp vật chất màu nâu giống sét. Còn ở phía Bắc (từ tuyến 78 trở lên) quặng manhetit bị oxy hóa mạnh vỡ vụn thành hòn cục có chỗ dạng cám lẫn sét. Nước dưới đất ở đây được trữ vừa trong các khe nứt vừa trong các hệ thống lỗ hổng, song nhìn chung vì lẫn sét nên nghèo nước hơn so với quặng phía Nam. Theo kết quả hút nước thí nghiệm của 1 chùm và 3 LK chúng tỏ trong khu thân quặng manhetit phần quặng manhetit nguyên sinh nứt nẻ phía Nam giàu nước, còn phần quặng oxy hóa phía Bắc nghèo nước hơn. Lưu lượng thay đổi từ 13.17 l/s (phía Nam) đến 1.79 l/s (phía Bắc) tương ứng với trị số hạ thấp mực nước: 9.25-39.01m. Tỷ lưu lượng 67 l/sm đến 0.046 l/sm. Hệ số dẫn nước 1558m2/ng đến 57m2/ng. Hệ số truyền áp 4.8 106 m2ng. Đới chứa nước nứt nẻ trong đá gốc và thân quặng manhetit có mức độ giàu nước rất không đồng nhất. Khu đá hoa, cactơ phía Đông chứa nước rất phong phú, khu đá sừng xen kẽ đá hoa ở phía Bắc-Tây Bắc và khu thân quặng manhetit chứa rất nhiều nước, còn khu đá sừng phía Nam, đá granit phía Tây lại rất nghèo nước. Quy luật biến đổi mức độ chứa nước này sẽ chi phối rất mạnh đến quy luật động thái nước của nước trong đới nứt nẻ đá gốc và thân quặng. Nước dưới đá gốc trong đới nứt nẻ đá gốc và thân quặng là nước có áp. Do ảnh hưởng của cấu trúc, thành phần nham thạch, mức độ nứt nẻ, mức độ giàu nước và ảnh hưởng mạnh mẽ của triều nên chiều sâu mặt thoáng nước áp lực cũng thay đổi rất phức tạp và rất mạnh. Từ 10.33m đến 0.40m trong đá granit ở phía Tây Bắc, trung bình 4.83m. Từ tờ bản đồ thủy đẳng áp, biểu đồ dao động mực nước tại các lỗ khoan theo thủy triều thấy rất rõ từ rìa phía Tây khu mỏ cách bờ biển 1950m ra phía biển mực nước dao động theo thủy triều với biên độ dao động tăng dần ra phía biển (0.0-0.6m). Độ cao mực nước trong mỏ khi triều lên cũng như khi triều xuống đều cao hơn mực nước biển và thấp dần về phía biển, điều này chứng tỏ hướng vận động chung của đới này là hướng ra biển. Khi triều lên khu vực thân quặng đóng vai trò như là miền thu nước, nước dưới đất ở khu vực xung quanh vừa chảy ra biển vừa chảy vào khu thân quặng, lúc này sự chênh lệch độ cao mực nước theo hướng vận động nhỏ nên quá trình vận động thoát nước ra biển yếu hơn, còn khi thủy triều xuống, sự chênh lệch độ cao mực nước theo hướng vận động tăng lên, nên quá trình vận động thoát nước ra biển xảy ra mạnh mẽ hơn. Ở phía Tây (ngoài phạm vi khu mỏ) gần sát sông Thạch Đồng mực nước cũng dao động theo triều, theo tài liệu quan trắc tại LK 1060 cách sông Thạch Đồng 10m, độ cao mực nước lớn nhất là +1.15m, thấp nhất là +0.48m, biên độ dao động mực nước theo triều trung bình là 0.36m. Nguồn cung cấp nước của đới nứt nẻ đá gốc và thân quặng là thấm từ các tầng chứa nước từ phía trên xuống và nước mưa ngấm trực tiếp vào đới chứa nước tại các diện lộ của đới này, ở các dãy phía Tây và một số đới trong vùng mỏ như núi Kiều Mộc và núi Nam Giới còn điều kiện thoát là chảy ra biển. Sơ bộ xác định được khoảng cách từ bờ biển đến miền thoát nước là 400m. Nước trong đới nứt nẻ đá gốc và thân quặng của khu mỏ là nước nhạt, trong, không màu, không mùi có tên đặc trưng là Clorua Natri, tổng độ khoáng hóa thay đổi từ 1.6 g/l đến 0.38 g/l. Trường hợp cần hết sức lưu ý là mức độ dẫn nước của các hệ thống đứt gãy kiến tạo. Đứt gãy I: Đây là đứt gãy cổ nhất, liên quan đến quá trình tạo quặng, nham thạch dọc theo đứt gãy là dăm kết tái kết tinh nhiều lần, cứng chắc, ít nứt nẻ đây là đứt gãy dẫn nước yếu. Các đứt gãy hệ thống II, hệ thống III: là những đứt gãy hoạt động sau quặng. Do ảnh hưởng của quá trình hoạt động kiến tạo nên hiện tượng nứt nẻ phát triển mạnh hơn, khả năng chứa và lưu thông nước tăng lên rõ rệt so với những nơi không có đứt gãy hai hệ thống này đi qua, đây là những đứt gãy kiến tạo dẫn nước tốt, tuy nhiên mức độ dẫn nước tốt ở đây còn tủy thuộc vào loại nham thạch mà đứt gãy đó đi qua. C/ DỰ TÍNH LƯỢNG NƯỚC CHẢY VÀO MOONG KHAI THÁC I/ PHƯƠNG PHÁP CHỈNH LÝ VÀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ ĐCTV. Các thông số địa chất thủy văn sẽ tính bao gồm: Hệ số thấm (K), hệ số truyền mực nước (a) đối với tầng chứa nước không áp và hệ số dẫn nước (KM), hệ số truyền áp (a) đối với tầng chứa nước có áp. Tại mỏ sắt Thạch Khê, phương pháp chủ đạo để tính thông số địa chất thủy văn là phương pháp phân tích đồ thị-Trên cơ sở phân tích tính chất thủy lực (nước có áp hay không áp), tương quan giữa trị số hạ thấp mực nước và chiều dày tầng chứa nước, s > hay < 20%. H đối với tầng chứa nước không áp, tương quan giữa khoảng thời gian hồi phục mực nước và thời gian hút nước thí nghiệm, t < hay < 0.1t0 mà chọn loại đồ thị để dựng. Khi phân tích đồ thị, chọn đoạn thẳng đặt trưng để tính thông số địa chất thủy văn đã lưu ý đến ảnh hưởng của hiệu ứng BunTon (đối với nước không áp) hiệu ứng lỗ hỏng kép (đối với nước trong đới nứt nẻ) và ảnh hưởng của điều kiện biên, đồng thời vị trí đoạn thẳng đặc trưng đã được kiểm tra bằng thời gian kiểm tra t1 và t2 (t1 = 1.1T, t2 = 1.1t1). Ngoài phương pháp phân tích đồ thị, đã áp dụng cả phương pháp dựa vào công thức chuyển động ổn định-công thức DuyPuy, song thực tế tại mỏ sắt Thạch Khê khi hút nước thí nghiệm tại lỗ khoan trung tâm “bước nhảy” rất lớn, dẫn đến tình trạng hạ thấp mực nước đo được lớn hơn trị số hạ thấp thực tế. Vì vậy việc áp dụng công thức PuyDuy để tính các thông số địa chất thủy văn chỉ có thể thực hiện được trong trường hợp hút chùm có 2 lỗ khoan quan sát. Trong trường hợp lỗ khoan không hoàn chỉnh đã sử dụng hiệu đính Verighin. Bằng kết quả tính toán theo các loại đồ thị của phương pháp phân tích đồ thị và phương pháp tính theo công thức PuyDuy, đồng thời tại một lỗ khoan lại có thể vừa có kết quả tính thông số của tài liệu hút đơn, vừa có kết quả tính thông số theo tài liệu hút chìm. Trong trường hợp này khi chọn thông số đặc trưng đã tuân thủ những nguyên tắc sau: Sự trùng lặp của giá trị thông số tính toán theo những phương pháp khác nhau là dấu hiệu quan trọng của sự tin cậy. Kết quả tính theo tài liệu hút chìm chính xác hơn kết quả tính theo tài liệu hút đơn. Nếu lỗ khoan hút đơn thì kết quả tính theo tài liệu hồi phục tin cẩn hơn kết quả tính theo tài liệu hút nước. Vì điều kiện ĐCTV mỏ rất phức tạp, các đơn vị chứa nước có mức độ chứa nước cao và không đồng nhất (đặc biệt là khu vực đá hoa cactơ và nứt nẻ), đồng thời mục tiêu nghiên cứu là để tháo khô mỏ nên ngoài những nguyên tắt trên khi chọn thông số đặc trưng đã thiên về chọn giá trị tối đa. Kết quả tính thông số địa chất thủy văn của 23 chùm và 51 lỗ khoan cho thấy: Bản thân quặng Manhetit và đất đá vây quanh thân quặng nhìn chung có mức độ dẫn nước không đồng nhất. Chính vì vậy, để đảm bảo an toàn cho công việc dự toán thiết kế tháo khô mỏ, các thông số ĐCTV lớn nhất sẽ được chọn để tham gia tính toán. Tuy nhiên, tùy thuộc vào quy luật mức độ đồng nhất của từng đơn vị chứa nước mà quyết định phương án chọn thông số lớn nhất khác nhau: Đối với 2 tầng chứa nước trầm tích đệ tứ mức độ biến thiên độ giàu nước không lớn và theo diện tích không tuân theo một quy luật nào, nên hệ số dẫn nước (K, KM) lớn nhất đặc trưng cho toàn tầng sẽ được chọn để tham gia tính toán. Còn đối với phức hệ chứa nước trầm tích Neogen và đới chứa nước nứt nẻ đá gốc, trong từng đơn vị chứa nước dựa vào mức độ giàu nước đã phân ra các khu (2 khu đối với phức hệ chứa nước trầm tích Neogen và 4 khu đối với đá chứa nước nứt nẻ đá gốc) thì các thông số lớn nhất đặc trưng cho từng khu sẽ được chọn để tính toán. Thông số đặc trưng cho toàn bộ từng đơn vị chứa nước sẽ được chọn theo phương pháp trung bình cân theo chu vi bờ moong trên mặt đơn vị chứa nước cắt qua. Ngoài phương án chọn thông số trên, trong điều kiện tự nhiên sẽ tính thêm phương án. Giả sử bờ moong sẽ xử lý xây tường chắn xung quanh bằng hào sét với tầng phủ, phun xi măng lỗ khoan (đối với các đá cacbonat, đá sừng xen đá hoa, các đới đứt gãy cắt qua bờ moong trong đá sừng và granit). Theo kinh nghiệm của người viết, nước trong tầng phủ sẽ giảm 70% trong đá gốc, sẽ giảm 90% nếu phun xi măng lỗ khoan hoàn chỉnh và 50% nếu phun xi măng lỗ khoan không hoàn chỉnh. Đơn vị chứa nước Hệ số dẫn nước m2/ng (hệ số thấm m/ng) Ghi chú Max-Min Khoảng đặc trưng Giá trị trung bình Thông số chọn Tầng chứa nước không áp trầm tích đệ tứ trên Q4 14.07-19.16 14.07-19.16 17.11 19.16 Tầng chứa nước có áp trầm tích đệ tứ dưới 11-105 37-42 51 105 Phứ hệ chứa nước trong trầm tích Neogen Đới giàu nước phía Đông-Nam có chu vi bờ moong P1 = 4850m 30-581 30-409 245 581 Chu vi bờ moong trên bề mặt trầm tích Neogen P = P1 + P2 = 7000m Đới nghèo nước phía Tây Bắc có chu vi bờ moong P2 = 2150m 30 - - 30 Đới chứa nước nứt nẻ đá gốc Đới đá xcactơ phía Đông có chu vi bờ moong P1 = 2150m 21-2674 1400-2674 1677 2674 Chu vi bờ moong bề mặt đá gốc P = P1 + P2 + P3 = 5000m Đới đá sừng-đá hoa phía Bắc-Tây Bắc có chu vi bờ moong P2 = 1500m 32-1981 32-321 533 1981 Đới đá sừng granit phía TaayNam có chu vi bờ moong 2330m 12-59 12-30 - 59 II/ Đánh giá các nguồn nước chảy vào mỏ Mỏ sắt Thạch Khê thuộc loại có điều kiện ĐCTV rất phức tạp, giả thiết sẽ khai thác bằng phương pháp lộ thiên đến độ sâu -400m (đến đáy cách nước), các nguồn nước sẽ chảy vào mỏ bao gồm nước mưa đổ trực tiếp và các dòng nước dưới đất. Khi chọn công thức tính toán, chọ số liệu tính toán và điều kiện biên đều thiên về phương án an toàn tuyệt đối nhất. Hình 14: Sơ đồ tính lượng nước vào moong khai thác A/ Nước mưa: lượng nước mưa đổ trực tiếp vào moong được tính theo công thức sau: Qm = F.Amax Trong đó: F: diện tích miền tập trung nước mưa chọn bằng diện tích moong trên mặt đất và bằng 3.250.000m2 Amax: lượng nước mưa lớn nhất trong ngày và chọn bằng 0.5414m Như vậy Qm = 3.250.000´0.5414 = 1.759.550 m3/ng B/ Nước dưới đất: Lượng nước chảy vào moong khai thác được tính theo phương pháp Giếng Lớn theo công thức PuyDuy: Lượng nước này bao gồm từ 4 đơn vị chứa nước, tầng chứa nước không áp trầm tích đệ tứ trên, tầng chứa nước có áp trầm tích đệ tứ dưới, phức hệ chứa nước trầm tích Neogen và đới chứa nước nứt nẻ đá gốc. Xét về điều kiện biên theo chiều sâu 4 đơn vị chứa nước này có thể coi là 4 đơn vị chứa nước độc lập, cách ly nhau bởi các tầng sét, sét gắn kết yếu cách nước, còn theo diện tích thì có giả thiết 4 đơn vị chứa nước đều có 2 biên thấm cố định song song-sông Thạch Đồng phía Tây và biển ở phía Đông. Khoảng cách từ trung tâm mỏ đến biên thấm gần phía Đông bằng khoảng cách từ trung tâm đến bờ biển 1700m cộng với 400m từ bờ biển đến ranh giới miền thoát nước giả định. L = 1700 + 400 = 2100 m 1/ Tầng chứa nước không áp trầm tích đệ tứ trên. Trường hợp nước không áp, công thức tính được chọn: Trong đó: K: Hệ số thấm lớn nhất bằng 19.16 m/ng H: Chiều dày tầng chứa nước trung bình và chiều dày trung bình tầng cát đệ tứ trên trừ đi chiều sâu trung bình mực nước ngầm = 14.47 – 1.16 = 13.33m R: Bán kính ảnh hưởng, trong trường hợp này 2 biên thấm cố định song song (biển và sông Thạch Đồng) Lo: Khoảng cách 2 biên, từ sông Thạch Đồng đến bờ biển và Lo = 4900m. L : Khoảng cách từ trung tâm mỏ đên biên gần (biển) và L = 2700m. ro: Bán kính giếng lớn, và được xác định theo công thức F: Diện tích moong khai thác tính ở trụ tầng chứa nước và bằng 3035000 Như vậy: 2/ Tầng chứa nước có áp trầm tích đệ tứ dưới: Đây là trường hợp nước có áp chuyển sang không áp nên công thức tính được chọn: Trong đó: H: Trị số cột áp lực trung bình tính từ trụ tầng chứa nước và được xác định bằng chiều dày trung bình trầm tích đệ tứ trừ đi chiều sâu trung bình mực nước tĩnh: H = 27.27 – 1.73 = 25.54m M: Chiều dày trung bình của tầng chứa nước bằng 5.12m KM: Hệ số dẫn nước lớn nhất bằng 105m2/ng R: Bán kính ảnh hưởng, điều kiện giống như của tầng chứa nước không áp trầm tích đệ tứ trên R = 2765m. ro: Bán kính giếng lớn, và được xác định theo công thức F: Diện tích moong tính ở trụ tầng chứa nước có áp trầm tích đệ tứ dưới và bằng 2.807.500m2 Như vậy: 3/ Phức hệ chứa nước trầm tích Neogen: Tương tự như trường hợp tầng chứa nước trên. Nước có áp chuyển sang không áp, công thức tính toán: Trong đó: H: Trị số cột áp lực trung bình tính từ trụ phức hệ chứa nước trầm tích Neogen và bằng tổng chiều dày trung bình tầng phủ (trầm tích đệ tứ + trầm tích Neogen) trừ đi chiều sâu trung bình mực nước tĩnh. H = (27.27+70.76)-3.38 = 94.65m M: Tổng chiều dày trung bình của các tầng chứa nước thuộc phức hệ chứa nước trầm tích Neogen và bằng 70.76m. KM: Hệ số dẫn nước xác định theo phương pháp lấy trung bình cân theo chu vi bờ moong trên bề mặt trầm tích Neogen cắt qua hai đới đặc trưng bằng hệ số dẫn nước lớn nhất tương ứng. Bờ moong cắt qua đới giàu nước KM1 = 581m2/ng, có chiều dày = 4850m. Bờ moong cắt qua đới nghèo nước KM2 = 30m2/ng có chiều dài = 2150m. R: Bán kính ảnh hưởng, trường hợp này cũng là 2 biên thấm cố định song song (biển và sông Thạch Đồng), song khoảng cách giữa 2 biên bằng khoảng cách từ sông Thạch Đồng đến biển (4900m) cộng thêm khoảng cách từ bờ biển đến ranh giới miền thoát nước (400m). Lo = 4900 + 400 = 5300m L: Khoảng cách từ trung tâm mỏ đến biên (đến ranh giới miền thoát ngoài biển); L = 1700 + 400 = 2100 m Vậy: ro: Bán kính giếng lớn, và được xác định theo công thức F: Diện tích moong ở trụ trầm tích Neogen và bằng 1.850.000m2 Như vậy: Nếu dự tính riêng cho từng khu: + Đới phía Tây Bắc: + Đới phía Đông Nam: 4/ Đới chứa nước nứt nẻ đá gốc: Tương tự như trường hợp trên nước có áp truyền sang không áp, công thức tính: Trong đó: H: trị số cột áp lực tính từ trụ đới chứa nước nứt nẻ (tính từ độ sâu -400m) bằng 400m cộng với độ cao trung bình mực nước tĩnh: H = 400 + 0.99 = 400.99m M: chiều dày của đới chứa nước nứt nẻ đá gốc và bằng 400m cộng với độ cao trung bình miệng lỗ khoan trừ đi chiều dày trung bình tầng phủ: M = 400 + 5.82 – (27.27 + 70.76) = 307.79 m KM: hệ số dẫn nước xác định bằng phương pháp lấy trung bình cân theo chu vi bờ moong trên, mặt đá gốc cắt qua 3 đới có hệ số dẫn nước lớn nhất đặc trưng tương ứng (xem bảng 254) Bờ moong cắt qua đới đá hoa cáctơ phía Đông KM1 = 2674 m2/ng; Bờ moong cắt qua đá sừng xen đá hoa ở phía Bắc-Tây Bắc KM2 = 1981 m2/ng; Bờ moong cắt qua đới đá sừng, granit phía Nam-Tây Nam KM3 = 59 m2/ng; R: bán kính ảnh hưởng, điều kiện biên giống như ở các trường hợp trên, R = 3198m. r0: bánh kính giếng lớn, trong trường hợp này đáy moong có chiều dài lớn hơn chiều rộng 10 lần (xem bảng vẽ 225 ?) nên r0 xác định theo công thức: r0 = 0.25A A: chiều dài đới mong và bằng 2150m. Vậy r0 = 0.25×2150 = 573m. Như vậy ta có lưu lượng nước chảy vào moong: Nếu dự tính riêng cho từng khu: +Khu đá hoa: +Khu đá sừng xen đá hoa: + Khu đá sừng + đá granit: Chiều dài bờ moong trên mặt đất là 7.4km Hệ số giàu nước: Vậy Kgn = 2.20 l/s.m KẾT LUẬN: Mỏ sắt Thạch Khê có điều kiện địa chất thủy văn và địa chất công trình hết sức phức tạp qua kết quả nghiên cứu đã đạt được: Về địa chất thủy văn: Đã khẳng định chắc chắn ở phía Đông nước trong mỏ quan hệ thủy lực với nước biển. Phía Tây vùng sát sông Thạch Đồng nước dưới đất cũng có quan hệ thủy lực với nước sông Thạch Đồng. Đá vây quanh và ngay cả thân quặng cũng rất giàu nước. Theo mức độ mà nói thì dãy đá hoa nằm ở phía Đông mỏ là dãy đá phát triển cactơ và giàu nước hơn cả, tiếp đến là đá sừng xen lẫn đá hoa ở Bắc-Tây Bắc thân quặng manhetit. Trầm tích Neogen tầng chứa nước không áp đệ tứ trên và tầng chứa nước có áp đệ tứ dưới và cuối cùng nghèo nước hơn cả là sét kết, bột kết, cát kết (tầng Jura) đá sừng (T2-3) và granit ở phía Nam và Tây Nam khu mỏ. Lượng nước chảy vào moong khai thác tính theo phương pháp giếng lớn là 3 171 799 m3/ngày. Báo cáo thăm dỏ tỷ mỷ mỏ sắt Thạch Khê vẫn còn một số tồn tại như: khối lượng đầu tư cho công tác nghiên cứu địa chất công trình chưa hợp lý, chưa có những lỗ khoan chuyên môn địa chất công trình. Nếu mỏ được khai thác cần phải tiến hành bổ sung thêm khối lượng để nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình và mảng chống thấm nước biển tràn vào mỏ khi mở moong. Tóm lại: Mỏ sắt Thạch Khê là một mỏ có trữ lượng lớn, tập trung, chất lượng quặng rất tốt, nhưng điều kiện địa chất thủy văn và địa chất công trình hết sức phức tạp. Mỏ sẽ được khai thác để phục vụ dự án khai thác mỏ sắt Thạch Khê công suất 10 triệu tấn/năm.