Using the finite element method to determine the stress concentration around the tunnel and land surface
subsidence due to exploiting brown coal. This is a modern and effective method compared with the results calculated
from observations in mining. However, with the current limited documentation on network geological survey and
experimental rock mechanics. This is only meaningful initial results refer to the study of geological environmental change
surrounding brown coal mining in the Bac Bo delta. The geological environment changes due to brown coal mining under
Bac Bo Delta can list, (1) ground subsidence can cause distortion and fracture of traffic and building constructions,
especially dam system; (2) significantly decreased the water table in the area, causing pollution to groundwater and the
secondary ground deformation, and affects crops in the region; (3) the impact increased diversion of the Red River-bed
by a neighbouring natural imbalance. Besides, there are a variety of different social implications for brown coal mining
under the Red River Delta where has a long time of culture of the nation and this is also where the socio-economic focus
of Vietnam. However in the future energy balance, the exploitation of this fuel obliges to proceed. With advances in
science and technology especially coal mining technology, is necessary to minimize the adverse effects mentioned
above. Results of calculation show that the level of major subsidence and accounting for a wide range of land surface by
brown coal mining. Especially the decline in ground water due to dry off in the process of exploiting mines have changed
really geological environment and a very large impact on people's living and food production in the region. Although the
government has to change the purpose of land use. This paper shows some results for managers, scientists further
review to determine the time of brown coal mining in the future and provide the rational exploitation of technology
8 trang |
Chia sẻ: honghp95 | Lượt xem: 577 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nhận xét ban đầu về biến đổi môi trường địa chất khi khai thác than nâu đồng bằng Bắc Bộ, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
61
36(1), 61-68 Tạp chí CÁC KHOA HỌC VỀ TRÁI ĐẤT 3-2014
NHẬN XÉT BAN ĐẦU VỀ BIẾN ĐỔI
MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT KHI KHAI THÁC
THAN NÂU ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
TRẦN VĂN TƯ
Email: tranvantu92@yahoo.com.vn
Viện Địa chất, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Ngày nhận bài: 2 - 4 - 2013
1. Mở đầu
Than nâu ở đồng bằng Bắc Bộ đang là mối quan
tâm lớn của các nhà quản lý, các nhà khoa học và
đông đảo nhân dân trong vùng. Hiện nay tài liệu
khoan khảo sát địa chất còn chưa đủ để đánh giá trữ
lượng than nâu dưới đồng bằng Bắc Bộ với sự đảm
bảo các cấp độ khai thác. Tuy nhiên, sự hiện diện
của nó trong trầm tích Neogen thì đã được xác lập
chắc chắn và vấn đề khai thác đã được Tập đoàn
Than và Khoáng sản Việt Nam (TKV) đưa vào kế
hoạch thăm dò để khai thác thử nghiệm nếu được sự
chấp thuận của Chính phủ. Nhìn chung, về phản
biện xã hội với đề án này có nhiều ý kiến chấp thuận
và phản đổi. Một trong các lý do nhận được nhiều
phản đối nhất là khi khai thác than nâu sẽ gây biến
đổi môi trường địa chất khu vực, trong đó nổi lên sự
biến dạng mặt đất và thay đổi đột biến mực nước
ngầm. Bài báo này đưa ra một số số liệu nhằm làm
sáng tỏ các vấn đề này tại bể than Bình Minh, Khoái
Châu, Hưng Yên. Đây cũng là nơi mà TKV đã tiến
hành thăm dò tương đối chi tiết để đánh giá trữ
lượng và chất lượng than nâu (Cấp C1 và C2). Thậm
chí đã có nhiều tài liệu về địa chất công trình và cơ
học đá phục vụ cho đánh giá điều kiện khai thác
bằng hầm lò. Xác định mức độ sụt lún mặt đất và sự
thay đổi đột biến mực nước ngầm khi khai thác than
nâu trên cơ sở giải bài toán địa cơ học bằng các phần
mềm chuyên dụng hiện nay như GeoStudio,
Plaxic, Trong đó, phần mềm GeoStudio được ứng
dụng rộng rãi và thuận tiện cho các bài toán lớn.
2. Sơ lược về điều kiện địa chất, địa chất công
trình và địa chất thủy văn
Khu vực mỏ than Bình Minh thuộc xã Bình
Minh huyện Khoái Châu nằm ven sông Hồng. Đối
diện phía Hà Nội là xã Tự nhiên, Thường Tín. Khu
vực này thuộc dải sụt lún tương đối Khoái Châu-
Tiền Hải, giới hạn bởi hai đứt gãy Thái Bình và
Vĩnh Ninh. Địa hình với độ cao tuyệt đối khoảng
5-7m. Bên trên khu vực mỏ than có sông Hồng và
hệ thống sông nhánh hình thành tự nhiên và hiện
được đào mở rộng để dẫn và tiêu nước cho nông
nghiệp. Phần đất đá Đệ tứ với chiều dày 100-130m,
trung bình 120m. Tầng trên cùng lớp là sét - sét
pha hệ tầng Thái Bình với chiều sâu 0-5,0m; tiếp
đến lớp là sét nguồn gốc biển hệ tầng Hải Hưng
phân bố ở chiều sâu 5,0-9,0m; Tiếp theo là bùn lẫn
hữu cơ hệ tầng Hải Hưng phân bố ở độ sâu 9,0-
23,0m; tiếp đến là lớp cát mịn đến trung hệ tầng
Vĩnh Phúc phân bố ở độ sâu 23,0-52,5m; Cuối
cùng là lớp cát thô và cuội sỏi hệ tầng Hà Nội phân
bố ở độ sâu 52,5-115,0m. Ký hiệu thạch học của
các lớp trầm tích Đệ Tứ được thể hiện trên hình 1 và
2 cùng với chú giải. Trầm tích Neogen gồm sét, bột,
cát kết xen kẹp các lớp than nâu phân nhịp, độ lớn
hạt thường từ hạt mịn đến thô. Đôi khi xuất hiện các
lớp cuội kết. Các lớp đá thường có mức độ gắn kết
yếu, chỉ tiêu cơ học thấp. Các chỉ tiêu vật lý cơ học
của trầm tích Đệ Tứ được trình bày trên bảng 1 và 2.
Chỉ tiêu vật lý cơ học các lớp đá Neogen được cho
trên bảng 3. Từ chỉ tiêu vật lý cơ học của các đất đá
cho thấy, lớp đất trầm tích Đệ Tứ phía trên than nâu
khá dày (khoảng 100m). Đây là miền biến dạng lớn
nếu tiến hành khai thác than nâu.
62
Hình 1. Mặt cắt địa chất công trình 1 (MC1), khu vực có sông Hồng và đê (tỷ lệ 1:5000), [5]
Hình 2. Mặt cắt địa chất công trình 2 (MC2), khu vực trên bề mặt có đồng ruộng hoặc các công trình xây dựng,
(tỷ lệ 1:5000), [5]
63
Bảng 1. Chỉ tiêu vật lý, cơ học đất dính (lớp 1-3)
Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3
STT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Sét-sét pha
Thái Bình
Sét biển
Hải Hưng
Bùn sét-sét pha
Hải Hưng
1 Chiều sâu m 0-5,0 5,0-9,0 9,0-23,0
2 Chiều dày trung bình m
Đường kính nhóm hạt
2-0,5 mm 0,80 0,70 1,20
0,5-05 mm 1,00 0,80 1,80
0,25-0,1 mm 9,00 1,40 5,20
0,1-0,05 mm 17,00 11,30 8,50
0,05-0,01 mm 37,70 19,00 23,90
0,01-0,005 mm 12,60 16,60 16,40
3
<0,005 mm 21,80 50,20 43,00
4 Độ ẩm tự nhiên W % 29,40 19,5 50,3
5 Độ ẩm giới hạn chảy Wt % 32,20 22,6 42,2
6 Độ ẩm giới hạn dẻo Wp % 21,10 11,4 27,8
7 Chỉ số dẻo Wn % 11,10 11,3 14,4
8 Độ sệt B 0,748 0,72 1,578
9 Dung trọng tự nhiên γw g/cm3 1,90 2,0 1,67
10 Dung trọng khô γk g/cm3 1,46 1,67 1,113
11 Tỷ trọng Δ 2,70 2,69 2,66
12 Độ lỗ rỗng n % 45,80 37,8 58,1
13 Hệ số rỗng tự nhiên Ε0 0,84 0,608 1,388
14 Độ bão hòa G % 94,10 85,9 96,3
15 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0,059 0,05 0,098
16 Lực dính kết C kG/cm2 0,275 0,908 0,05
17 Góc ma sát trong φ Độ 4 17 3o01’ 1o52’
15 Hệ số thấm K cm/s 5,08.10-4 3,16.10-5 4,32.10-5
16 Mô đun tổng biến dạng E0 kG/cm2 60 90 15
17 Áp lực tính toán quy ước R0 kG/cm2 0,90 0,5 0,2
Bảng 2. Chỉ tiêu vật lý, cơ học của đất rời (lớp 3, 4)
Lớp 4 Lớp 5
STT Chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị
Cát mịn-trung thô Cuội sỏi
1 Độ sâu m
2 Độ ẩm tự nhiên W % 17,6 8,5
3 Dung trọng khi chặt γch g/cm3 1,56 2,01
4 Dung trọng khi rời γr g/cm3 1,28 1,75
5 Tỷ trọng Δ 2,66 2,67
6 Góc nghỉ khô ϕk Độ 28
7 Góc nghỉ ướt ϕw Độ 20
8 Mô đun tổng biến dạng E0 KG/cm2 150 500
9 Áp lực tính toán quy ước R0 KG/cm2 3,0 6,0
Bảng 3. Chỉ tiêu vật lý, cơ học của đá Neogen
Cường độ
chịu nén
Rn
Cường độ
chịu kéo
Rk
Dung trọng
tự nhiên
γtn
Độ rỗng
ε
Mô đun đàn
hồi
E(*)
Hệ số
Poason
µ
Hệ số thấm
K
Lực dính
C
Góc ma
sát
trong
φ
Loại đất đá
kG/cm2 kG/cm2 g/cm3 % kG/cm2 m/s kG/cm2 Độ
Cát kết
Bột kết
Sét kết
Sét kết kẹp than
Than
58,85
43,17
39,22
49,54
47,13
19,78
13,80
10,89
6,3
6,3
2,06
2,06
2,08
1,85
1,39
21,39
23,31
20,38
15,62
17,21
9400
5900
5300
5300
6400
0,22
0,25
0,25
0,25
0,25
4,2.10-7
1,16.10-7
1,16.10-7
1,16.10-7
1,16.10-7
14,35
12,70
13,73
12,21
12,21
38
32,8
27
27
36
(*)Trị số tính toán từ lý thuyết cơ học đá, kết quả theo đề tài VAST.ĐL.04/11-12.
64
Về địa chất thủy văn, khu vực có ba tầng chứa
nước chính là tầng chứa nước bở rời trong các tầng
đất (1) đến (3) (Holocen-qh) với hệ số thấm thay
đổi 4,78-6,81m/ng, trung bình 5,58m/ng; Tầng
chứa nước qp trong các tầng đất (4) và (5)
(Pleistocen) có hệ số thấm 24-63,58m/ng, trung
bình 29,6m/ng; Tầng chứa nước trong Neogen
trong đá nứt nẻ với hệ số thấm 0,01-1,07m/ng,
trung bình 0,37m/ng. Hệ số thấm được xác định
qua bơm hút nước thí nghiệm. Chiều sâu mực nước
ngầm trung bình của tầng qh là 0,69m, tầng có áp
qp với mực nước trung bình 1,75m, tầng Neogen
có áp với mực nước trung bình là 2,75m. Các tầng
chứa nước trên hầu như thông với nhau và thông
với nước mặt, đặc biệt với sông Hồng. Như vậy khi
khai thác than nâu, việc tháo khô mỏ là rất khó
khăn. Các khu vực không có nguồn nước mặt lớn,
khi tháo khô mỏ có thể dẫn đến sụt giảm mực nước
ngầm khu vực.
3. Các đánh giá về dự kiến công nghệ khai thác
than nâu
Trong đề tài nghiên cứu cấp Bộ [1] của Bộ
Công nghiệp trước đây, các tác giả đã phân tích
một số khả năng về công nghệ khai thác than nâu ở
đồng bằng Bắc Bộ. Đây là các tổng kết có giá trị
mặc dù các tác giả thiên về khả năng khai thác
được than nâu mà chưa chú ý đến điều kiện hiện
thực về kỹ thuật hiện có của nước ta. Trong điều
kiện địa chất của đồng bằng Bắc Bộ các tác giả đã
đề xuất 3 giải pháp công nghệ: Khai thác bằng khí
hóa, bằng lộ thiên và bằng hầm lò.
3.1. Khai thác bằng khí hóa
Đây là công nghệ khai thác hiện đại bằng cách
đốt than nâu ở điều kiện yếm khí để tạo ra hỗn hợp
khí CO, Metan và Hydro, sản phẩm là hỗn hợp
khí được dùng làm nhiên liệu cho nhiều ngành
công nghiệp.
Bản chất quá trình công nghệ khí hóa than
ngầm gồm các công đoạn chính như sau:
(i) Khoan các lỗ khoan thẳng đứng, nghiêng
hoặc ngang nghiêng từ trên mặt đất đến vỉa than để
thổi nén không khí vào đốt vỉa và dẫn hút khí than
lên mặt đất sau khi khí hóa.
(ii) Tạo ra trong vỉa than các đường lò nối giữa
các lỗ khoan với nhau (được gọi là lò phản ứng
hóa khí).
(iii) Khí hóa vỉa than, tức là đốt than trong lò
phản ứng hóa khí bằng phương pháp thổi nén
không khí vào vỉa và hút khí than qua các lỗ khoan.
Toàn bộ hệ thống các lỗ khoan thổi nén khí và dẫn
khí cháy tạo thành hệ thống các lỗ khoan phục vụ
công tác khí hóa than. Hệ thống này được gọi là tổ
hợp lò khí hóa than.
Theo tiến độ đốt cháy than trong vỉa để tạo
thành khí hóa than, hệ thống các đường ống thổi và
hút khí được dịch chuyển và nối với các lỗ khoan
đã được khoan sẵn từ trước và quá trình đốt than
lặp lại tương tự. Nhìn chung, đây là phương pháp
rất phức tạp đòi hỏi sự điều khiển chính xác và phụ
thuộc rất lớn vào điều kiện địa hình, địa chất
mỏ than.
3.2. Khai thác lộ thiên
Với phương pháp khai thác lộ thiên cần thiết
phải bốc một khối lượng đất đá rất lớn bao gồm
toàn bộ lớp đất phủ trầm tích Đệ tứ dày 120m và
các lớp đất đá thuộc trầm tích Neogen nằm dưới
trầm tích Đệ tứ. Dự tính hệ số bóc đất đá lên tới
>20m3/T, đồng thời làm phá vỡ toàn bộ bề mặt đất
trên diện tích rất rộng là đất đai nông nghiệp, hệ
thống công trình công nghiệp và dân dụng, đường
giao thông, từ đó nảy sinh các vấn đề về môi
trường, môi sinh, xã hội. Mặt khác các vấn đề kỹ
thuật như bảo vệ tầng chứa nước có liên quan đến
nước sông Hồng, các vấn đề bảo vệ bờ mỏ là các
lớp nham thạch mềm yếu, ngậm nước và có lưu
lượng nước ngầm lớn,... đòi hỏi phải có những giải
pháp kỹ thuật đặc biệt và chi phí tốn kém. Vì vậy,
phương pháp khai thác lộ thiên không khả thi cả về
mặt kỹ thuật, kinh tế, bảo vệ môi sinh, môi trường,
xã hội.
3.3. Khai thác hầm lò
Đây là phương án được các nhà khoa học công
nghệ ngành than ủng hộ và cho là khả thi. Hiện nay
trong thiết kế sơ bộ các nhà khoa học [1] đã đưa ra
hai mức khai thác hầm lò là -150m và -450m. Từ
một giếng đứng với độ sâu thiết kế người ta đào
một loạt các đường hầm dẫn làm đường vận
chuyển, thông khí và khai thác.Tại mỏ Bình Minh,
đã thiết kế cho khai thác thử nghiệm vỉa 3 và vỉa 4.
Hai vấn đề được đặt ra là sụt lún mặt đất và tháo
khô mỏ do nước ngầm thấm vào. Theo [1], kết quả
tính toán sơ bộ theo phương pháp của giáo sư
Kazacovski có thể thấy, vùng mỏ Bình Minh -
Khoái Châu thuộc bể than đồng bằng Sông Hồng
có điều kiện địa chất tương tự với một số mỏ than
65
vùng than Potmoscovie, Treliabinsk,
Gornozavotscoie ở CHLB Nga và các mỏ than
Vuiec, Gotvalđ, Katowice, Bobrec ở thành phố
Katowice - Ba Lan. Chính vì vậy đã sử dụng các
chỉ số biến dạng dịch chuyển cho phép đối với các
công trình, đối tượng bảo vệ ở các vùng này để áp
dụng cho điều kiện mỏ Bình Minh. Sau khi khai
thác than, khoảng trống được lấp nhét bởi cát. Cát
được đưa vào lò bằng khí nén hoặc thủy lực. Kết
quả tính toán theo [1], sụt lún mặt đất và sụt giảm
nước ngầm khi khai thác than nâu ở mức từ -150m
đến -450m không ảnh hưởng lớn đến các công
trình xây dựng bên trên ở vùng Bình minh,
Khoái Châu.
4. Một vài kết quả ban đầu về biến đổi môi
trường địa chất khi khai thác than nâu
4.1. Cơ sở lý thuyết
Giải bài toán biến dạng cơ học và cơ học đất
bằng phương pháp phần tử hữu hạn đã được áp
dụng từ lâu cùng với phát triển của máy tính điện
tử. Các bài toán lập lên có thể áp dụng cho một
hoặc một cụm các công trình, thậm chí cả khu vực
rộng lớn. Nghiên cứu biến dạng của công trình đặt
trong môi trường đất đá bằng phương pháp phần tử
hữu hạn (PPPTHH) đã được áp dụng từ lâu ở Việt
Nam [2, 3]. Hiện nay, có rất nhiều chương trình
phần mềm giải bài toán cơ học trong đó có bài toán
cơ học đất bằng PPPTHH. Chương trình
SIGMA/W là một chương trình trong bộ các
chương trình tính toán GeoStudio.
Đây là chương trình rất tốt dựa trên PPPTHH
để giải các bài toán biên và môi trường phức tạp.
Kết quả cho được sự tập trung ứng suất biến dạng
trong thân và nền công trình để từ đó khoanh các
vùng nguy hiểm. Cơ sở lý thuyết giải bài toán biên
bằng PPPTHH được giới thiệu đầy đủ trong [3]. Để
giải bài toán xác định nước ngầm thấm vào mỏ
nhằm xác định sự suy giảm mực nước ngầm khu
vực và thiết kế máy bơm tháo khô mỏ khi khai thác
than, sử dụng chương trình SEEP/W trong bộ
chương trình Geostudio. Một loạt các bài toán
thấm dưới nền công trình thủy lợi, xác định mực
nước ngầm trên mái dốc đã được sử dụng chương
trình SEEP/W để giải ở Việt Nam. Kết quả các bài
toán này đạt được rất tốt, đáp ứng nhu cầu thiết kế
công trình và tính toán ổn định [3]. Áp dụng hai
chương trình SIGMA/W và SEEP/W để nghiên
cứu sụt lún mặt đất và suy giảm mực nước ngầm
do khai thác than nâu được tác giả áp dụng rất hiệu
quả. Ngoài ra có thể xác định được sự sụt lún mặt
đất thứ cấp do sự sụt giảm mực nước ngầm trong
khu vực. Đây là kết quả rất có ý nghĩa trong đánh
giá biến đổi môi trường địa chất do khai thác than
nâu dưới đồng bằng Bắc Bộ.
4.2. Kết quả nghiên cứu sụt giảm mực nước ngầm
Khi tháo khô mỏ và các đường hầm phục vụ
khai thác than, lượng nước được hút đi tương tự
như khai thác nước ngầm với cường độ cao. Nước
ngầm khu vực nếu không được bổ cấp kịp thời của
nguồn nước ngầm lân cận hoặc nước mặt thì mực
nước ngầm bị sụt giảm. Theo nhiều kết quả khảo
sát thực tế, việc khai thác nước phục vụ sinh hoạt
với cường độ cao gây ra mực nước ngầm bị sụt
giảm rất nghiêm trọng. Sự sụt giảm nước ngầm
mang lại nhiều hệ lụy như làm khô hạn gây mất
cân bằng sinh thái cho cây trồng nhất là lúa nước
[4]. Một hệ lụy rất lớn là sự biến dạng bề mặt đất
do cố kết tầng đất bùn.
Sau đây là một số kết quả về sụt giảm mực
nước ngầm trong hai trường hợp: (a) nước ngầm
được bổ cấp bởi nước ngầm và nước mặt trong khu
vực khai thác (chủ yếu do sông Hồng) ở MC1 và
(b) Nước ngầm chỉ được bổ cấp do nước ngầm khu
vực lân cận ở MC2.
Hình 3 và 4 thể hiện đường đẳng áp xung
quanh khu vực tháo khô mỏ (đường màu đen) và
đường mực nước ngầm (màu xanh đậm). Trên
Hình 3 cho thấy ở lân cận sông Hồng mực nước
ngầm không bị ảnh hưởng. Khu vực xa hơn có mức
sụt giảm nước ngầm tới 16,75m, tuy nhiên phạm vị
sụt giảm hẹp. Trên hình 4 sự sụt giảm mực nuớc
ngầm chiểm không gian rất rộng so với vùng khai
thác và mức sụt giảm khoảng 17,5m.
Từ kết quả tính lưu lượng nước ngầm chảy vào
không gian đào hầm, nếu chỉ tính cho khu vực khai
thác than (lò chợ) với chiều rộng khoảng 240-
300m, chiều dài là 1km, ta có lượng nước ngầm
cần phải hút là: 595000m3/ng (cho khu vực khai
thác dưới sông Hồng) và 18000m3/ng (cho vùng xa
sông Hồng). Để hút toàn bộ lưu lượng nước này là
một khó khăn rất lớn cho ngành khai thác than.
66
-140
-120
-100
-80
-80
-
60
-
60
-4
0
-40
-20
-20
0 0
0.006880
4 m³/sec 0.006880
4 m³/sec
Hình 3. Suy giảm mực nước ngầm khi khai thác ở mức -150m, lời giải cho MC1
-200
-1
80
-18
0
-160
-16
0
-140
-14
0
-1
20
-12
0
-1
00
-10
0
-80
-80
-60
-60
-40
-4
0
-20
-20
0.00
0206
26 m
³/sec
Hình 4. Suy giảm mực nước ngầm khi khai thác ở mức -150m, lời giải cho MC2
4.3. Kết quả nghiên cứu sụt lún mặt đất
Sử dụng mô đun phần mềm Sigma/W để giải
các bài toán khai thác than nâu ở mức -150 và -
450m trên hai MC1 và MC2. Tại mức -150 tiến
hành khai thác song song 3 lò chợ, mỗi lò rộng
80m. Tại mức -450m tiến hành khai thác song song
3 lò chợ với chiều rộng mỗi lò 100 m. Giữa các lò
chợ để lại trụ than dày 5m.
Kết quả lời giải được biểu thị bằng đồ thị sụt
lún mặt đất cho 3 trường hợp (hình 5, 6): không
chèn lấp sau khai thác và có chèn lấp bằng cát; tuy
nhiên mô đun đàn hồi của lớp chèn lấp tương ứng
là 10000 kPa và 15000 kPa. Sự thay đổi mô đun
đàn hồi vật liệu chèn lấp thể hiện cho công nghệ
chèn lấp bằng thủy lực hoặc khí nén.
67
Hình 5. Phễu sụt lún mặt đất cho MC1
Hình 6. Phễu sụt lún mặt đất cho MC2
Chú giải: BT1: Không có vật liệu lấp nhét sau khai thác
BT2: Vật liệu lấp nhét sau khai thác có mô đun đàn hồi 10000 kPa
BT3: Vật liệu lấp nhét sau khai thác có mô đun đàn hồi 15000 kPa
Hình 5 là kết quả sụt lún mặt đất ở MC1. Khi
không có chèn lấp sau khai thác, sụt lún mặt đất
lớn nhất ở mức khai thác -150m là 1,2m; ở mức -
450m, sụt lún lớn nhất là -1,6m. Khi có chèn lấp
sau khai thác thì mức sụt lún mặt đất giảm đi nhiều
và phụ thuộc vào mô đun biến dạng của vật liệu
chèn lấp. Kết quả tương tự cũng thấy rõ trên đồ thị
hình 6 của MC2.
Một số kết quả khác rút ra từ lời giải các bài
toán như sau: độ nghiêng mặt đất thay đổi 0,93 -
5,69mm/m, ứng suất nén cực đại xung quang hầm
khai thác đạt 5-15 lần ứng suất tự nhiên, ứng suất
kéo trên mặt đất và các công trình đất đạt tới 350-
400 kPa. Trị số này vượt rất xa cường độ chịu kéo
của đất. Sự tập trung ứng suất ở đáy sông Hồng thể
hiện ở trị số 131 kPa lớn hơn trị số ứng suất tự
nhiên là 111,8 kPa. Sụt lún mặt đất thứ cấp khi có
sụt giảm nước ngầm có thể đạt tới 0,47m.
5. Một vài nhận xét thay kết luận
(i) Sụt lún mặt đất khi khai thác than nâu là
chắc chắn xảy ra mặc dù có chèn lấp vật liệu sau
khai thác. Sự biến dạng mặt đất ở đây chỉ tính đến
68
lò khai thác than. Sự biến dạng còn xảy ra với các
công trình phụ trợ khác mặc dù có chống chắn tốt.
(ii) Sụt giảm mực nước ngầm trong khu vực
khai thác than xảy ra tương tự như khai thác nước
ngầm phục vụ sinh hoạt. Cường độ tháo khô mỏ rất
lớn tác động lớn đến công nghệ tháo khô hiện nay.
Sự sụt giảm nước ngầm gây lên nhiều hệ lụy như
làm thay đổi cơ cấu cây trồng trên mặt đất, ô nhiễm
dòng ngầm và sự sụt lún mặt đất do sụt giảm mực
nước ngầm.
(iii) Độ nghiêng mặt đất trong vùng sụt lún lớn
quá cho phép với các công trình xây dựng có thể
gây ra lún nứt công trình, đặc biệt với đê điều,
kênh mương và các công trình văn hóa khác
trong vùng.
(iv) Sự tập trung ứng suất đáy sông Hồng có
thể làm gia tăng quá trình chuyển dòng sông, làm
gia tải bất lợi thêm cho các loại kè sông.
Lời cảm ơn: các tác giả xin chân thành cảm ơn
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam,
Viện Địa chất đã tạo điều kiện giúp đỡ trong việc
hoàn thành Đề tài VAST.ĐL.04/11-12.
TÀI LIỆU DẪN
[1] Phùng Mạnh Đắc (chủ biên), 2006: Nghiên
cứu các giải pháp khoa học và công nghệ nhằm
huy động tổng hợp tài nguyên phục vụ cho chiến
lược phát triển bền vững trong khai thác và sử
dụng than ở Việt Nam. Chương trình trọng điểm
của Bộ Công nghiệp 2001-2005. Lưu trữ tại Tổng
công ty Than và KS Việt Nam.
[2] Trần Văn Tư, 1989: Nghiên cứu phân bố
ứng suất và biến dạng xung quang đường hầm
trong môi trường đá phân lớp, biến dạng phi tuyến.
Luận án PTS KHKT, Lưu trữ tại Thư viện Quốc
gia Hà Nội.
[3] Trần Văn Tư (chủ biên), 2009: Đánh giá sự
biến dạng bề mặt đất và công trình do hoạt động tự
nhiên và kinh tế khu vực thành phố Hà Đông và
lân cận - tỉnh Hà Tây. Đề tài cấp thành phố Hà Nội.
Lưu trữ tại Sở KH & CN Hà Nội.
[4] Đoàn Thế Tường, 1999: Dự báo khả năng
lún bề mặt đất do hạ thấp mực nước ngầm. Báo cáo
tổng kết đề tài RD 9505. Lưu trữ tại Sở KH & CN
Hà Nội.
[5] Tổng Công ty Than Việt Nam, 2003: Báo
cáo địa chất kết quả khảo sát, tìm kiếm, thăm dò
than đồng bằng sông Hồng, vùng Bình Minh,
Khoái Châu, Hưng Yên. Lưu trữ tại Tổng công ty
Than và KS Việt Nam.
SUMMARY
Some initial comments of geological environment change when exploiting brown coal in Bac Bo plain
Using the finite element method to determine the stress concentration around the tunnel and land surface
subsidence due to exploiting brown coal. This is a modern and effective method compared with the results calculated
from observations in mining. However, with the current limited documentation on network geological survey and
experimental rock mechanics. This is only meaningful initial results refer to the study of geological environmental change
surrounding brown coal mining in the Bac Bo delta. The geological environment changes due to brown coal mining under
Bac Bo Delta can list, (1) ground subsidence can cause distortion and fracture of traffic and building constructions,
especially dam system; (2) significantly decreased the water table in the area, causing pollution to groundwater and the
secondary ground deformation, and affects crops in the region; (3) the impact increased diversion of the Red River-bed
by a neighbouring natural imbalance. Besides, there are a variety of different social implications for brown coal mining
under the Red River Delta where has a long time of culture of the nation and this is also where the socio-economic focus
of Vietnam. However in the future energy balance, the exploitation of this fuel obliges to proceed. With advances in
science and technology especially coal mining technology, is necessary to minimize the adverse effects mentioned
above. Results of calculation show that the level of major subsidence and accounting for a wide range of land surface by
brown coal mining. Especially the decline in ground water due to dry off in the process of exploiting mines have changed
really geological environment and a very large impact on people's living and food production in the region. Although the
government has to change the purpose of land use. This paper shows some results for managers, scientists further
review to determine the time of brown coal mining in the future and provide the rational exploitation of technology.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 4142_34318_1_pb_7117_2100707.pdf