Giới thiệu

Đánh giá khả năng khai thác tại giếng LK7 mỏ nước khoáng Mớ Đá, Kim Bôi, Hòa Bình

TÓM TẮT

Nguồn nước khoáng Mớ Đá, Kim Bôi, Hòa Bình đang khai thác sử dụng cho nhiều mục đích. Đây là một nguồn nước khoáng nóng có chất lượng tốt, các chỉ tiêu phân tích đều đạt chất lượng nước khoáng uống. Tại giếng khoan LK7 hiện đang khai thác nước khoáng để đóng chai uống với công suất từ 80 - 100m3/ngày(ng). Trong tương lai gần, lượng nước khai thác sẽ tăng lên nhằm đáp ứng nhu cầu của xã hội. Vì vậy, việc đánh giá khả năng khai thác là rất cần thiết và là cơ sở khoa học để các cơ quan quản lý cấp phép khai thác. Từ tài liệu nghiên cứu chất lượng, trữ lượng, có thể đánh giá lượng nước khoáng khai thác từ LK7 lớn hơn nhiều so với hiện tại. Trữ lượng cấp B đạt 526m3/ng, tức là lớn hơn 5 lần so với trữ lượng khai thác hiện nay. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, chất lượng nước khoáng khá tốt, ổn định theo thời gian. Khi khai thác với công suất bằng trữ lượng cấp B sẽ tạo ra một phễu hạ thấp mực nước có bán kính gần 100m nên không tác động đến các công trình xung quanh.

1. Đặt vấn đề

Mỏ nước khoáng nóng Mớ Đá, xã Hạ Bì (nay là thị trấn Bo), huyện Kim Bôi, tỉnh Hòa Bình phân bố ở phần thuộc cấu trúc võng sông Đà [3]. Hiện nay, mỏ nước khoáng này đang được khai thác phục vụ đóng chai giải khát và ngâm tắm du lịch. Đây là một mỏ nước khoáng có trữ lượng lớn, phân bố rộng [4;6] và hiện đang được khai thác bởi nhiều doanh nghiệp.

Lỗ khoan LK7 là một lỗ khoan thăm dò kết hợp khai thác [1;4], hiện đang được một công ty khai thác nước khoáng phục vụ đóng chai để uống. Việc khai thác và sản xuất nước khoáng đã diễn ra từ gần 30 năm nay. Lưu lượng khai thác từ 80 - 100m3/ng. Để tránh lãng phí nguồn tài nguyên, từ năm 2018 - 2020, chúng tôi đã nghiên cứu và đánh giá khả năng khai thác bền vững nước khoáng tại giếng khai thác LK7. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tại LK7 có thể khai thác với lưu lượng 526m3/ng mà vẫn đảm bảo tính bền vững.

2. Phương pháp nghiên cứu

Để nghiên cứu và đánh giá khả năng khai thác, chúng tôi áp dụng các phương pháp sau đây:

+ Thu thập tài liệu: Đã tiến hành thu thập các tài liệu liên quan đến sự phân bố, tàng trữ, chất lượng, trữ lượng mỏ nước khoáng, trữ lượng khai thác nhiều năm và kết quả phân tích chất lượng nước khoáng.

+ Khảo sát thực địa: Tiến hành khảo sát thực địa nhằm đánh giá hiện trạng khai thác, những tác động đến nguồn nước khoáng như lưu lượng khai thác, các nguồn xả thải trong vùng ảnh hưởng đến chất lượng nước. Thực hiện 3 lộ trình theo dạng tỏa tia lấy LK7 làm tâm, mỗi lộ trình dài 1,0 - 1,5 km, nghiên cứu sự biến đổi thành phần và sự phân bố của đất đá, đứt gãy.

+ Hút nước thí nghiệm: Tính toán thông số tầng chứa và lấy mẫu trong quá trình hút nước.

+ Lấy mẫu và phân tích mẫu nước khoáng trong quá trình hút nước.

+ Chỉnh lý tài liệu viết báo cáo kết quả nghiên cứu

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Vị trí khu vực nghiên cứu

Lỗ khoan khai thác nước khoáng LK7 thuộc mỏ nước khoáng Mớ Đá thị trấn Bo, huyện Kim Bôi, tỉnh Hoà Bình. Diện tích xung quanh LK7 thuộc sở hữu của công ty là 11.435,1 m2. Tọa độ LK7 theo hệ tọa độ VN2000 múi chiếu 6O là: X: 2288782; Y: 552551. Vị trí của LK7 được thể hiện trên Hình 1.

▲Hình 1. Vị trí của lỗ khoan khai thác nước khoáng LK7 và phạm vi khu mỏ [4]

3.2. Phân bố nước khoáng

Kết quả nghiên cứu cho thấy, mỏ nước khoáng Mớ Đá phân bố trong các trầm tích tuổi Pecmi - Triat, hệ tầng Giốc Cun (P2 - T1)gc [3;5]. Thành phần thạch học của đất đá trong hệ tầng là Tuf và phun trào Spilit. Phần trung tâm mỏ là đá vôi màu xám xanh, xám đen bị các đứt gẫy cắt qua. Các đá bị cà nát, vỡ vụn, nứt nẻ và hoạt động Karst mạnh. Khả năng nứt nẻ của đá không đều, càng xa đứt gãy và càng xuống sâu mức độ nứt nẻ càng giảm. Phức hệ chứa nước này bị các phức hệ chứa nước trong trầm tích Đệ tứ (Q) và trầm tích Triat Hệ tầng Mường Hưng (T1mh) phủ trực tiếp lên trên [3].

Kết quả hút nước thí nghiệm cho thấy, tỷ lệ lưu lượng các lỗ khoan trong phạm vi mỏ dao động từ 0,08 l/s.m (LK14) đến 8,24 l/s.m (LK3). Các thông số địa chất thủy văn như hệ số dẫn nước (Km) thay đổi từ 226 m2/ng đến 4,9*103 m2/ng trung bình là 77 m2/ng. Hệ số truyền mực nước (a) biến đổi từ 1,8.103 m2/ng đến 1,7.105 m2/ng, trung bình 4,2.103 m2/ng. Hệ số nhả nước trọng lực (µ) biến đổi từ 0,0082 - 0,014 [1;4].

Nước khoáng có độ khoáng hóa thấp (M=0,4 g/l), biến đổi từ 0,27 g/l ở LK6 - 0,35 g/l ở LK7 [1]. Nước có tính bazo yếu (pH = 7÷8). Nước khoáng và nước ngầm trong Đệ tứ (Q) không có quan hệ thủy lực. Khi hút nước thí nghiệm, mực nước trong lỗ khoan LK7 hạ thấp, nhưng nước trong các thành tạo Đệ tứ không thay đổi. Chỉ ở các vị trí điểm lộ nước khoáng mới biểu hiện nước khoáng xâm nhập lên phức hệ chứa nước trong trầm tích đệ tứ (Q).

3.3. Đánh giá chất lượng nước khoáng

Để đánh giá chất lượng nước khoáng, tác giả đã lấy mẫu phân tích theo TCVN 6000:1995 (ISO 5667- 11:1992) và so sánh với tiêu chuẩn nước khoáng (QCVN 6-1: 2010/BYT - Quy chuẩn với nước khoáng thiên nhiên và nước uống đóng chai). Số mẫu đã lấy và phân tích là 50 mẫu các loại. Lượng mẫu mỗi đợt lấy và phân tích thể hiện ở Bảng 1.

Mẫu được gửi phân tích ở Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn đo lường chất lượng (Quates 1) và mẫu kiểm tra phân tích tại Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân. Kết quả phân tích chất lượng nước khoáng được thể hiện trong Bảng 2.

Từ kết quả phân tích chất lượng nước (Bảng 2) cho thấy, nước khoáng trong lỗ khoan LK7 là nguồn nước khoáng hóa thấp (TDS ≤ 0,35g/l), nước nhạt, đảm bảo tất cả các yêu cầu của nước khoáng đóng chai phục vụ ăn uống, giải khát [10]. Đặc biệt, nước trong lỗ khoan LK7 có nhiệt độ đạt tới 36,5oC và luôn ổn định, chứng tỏ nguồn cấp dưới sâu, không liên hệ với nước trên mặt hoặc nước nhạt trong các tầng chứa nước nằm trên. Từ những phân tích trên cho thấy, nước trong LK7 là một nguồn nước khoáng có giá trị, khá hiếm, cần được khai thác sử dụng hiệu quả.

3.4. Đánh giá khả năng khai thác nước khoáng tại LK7

Trữ lượng khai thác nước khoáng được tính dựa vào tài liệu thí nghiệm hút nước tại LK7.

Bảng 1. Khối lượng mẫu được lấy phân tích chất lượng nước khoáng

TT	Đợt lấy mẫu	Số mẫu
TT	Đợt lấy mẫu	Hóa toàn diện	Vi lượng	Vi sinh	Dư lượng thuốc BVTV	phóng xạ
1	Hút nước lần 1	1	1	1	1	1
2	Hút nước lần 2	1	1	1	1	1
3	Hút nước lần 3	1	1	1	1	1
4	Lần 1 - khai thác thử	1	1	1	1	1
5	Lần 2 - Khai thác thử	1	1	1	1	1
6	Lần 3 - Khai thác thử	3	3	3	3	3
7	Quan trắc 4/2019	1	1	1	1	1
8	Quan trắc 11/2019	1	1	1	1	1
Cộng		10	10	10	10	10

Bảng 2. Kết quả phân tích mẫu nước tại LK7 trong các đợt hút nước thí nghiệm

TT	Chỉ tiêu	Đơn vị	Kết quả phân tích				Min	Max	TB
TT	Chỉ tiêu	Đơn vị	Đợt 1	Đợt 2	Đợt 3	Đợt 4	Min	Max	TB
1	pH	-	7,06	7,11	7.04	7.09	6,5	7,11	6,8
2	TDS	mg/l	330	335	340	350	255	395	325
3	Hàm lượng As	mg/l	<0,001	< 0,001	< 0.001	< 0.001	<0,001	<0,001	<0,001
4	Hàm lượng Cd	mg/l	<0,001	< 0,001	<0,001	<0,001	KPH	<0,001	<0,001
5	Hàm lượng NO3 -	mg/l	1,35	1,37	1.4	1.4	0,199	2,91	1,55
6	Hàm lượng NO2 -	mg/l	KPH	KPH	KPH	KPH	KPH	<0,001	<0,001
7	Hàm lượng Pb	mg/l	0,003	0,003	0.002	0.002	KPH	<0,005	0,0025
8	Hàm lượng Hg	mg/l	< 0,0001	<0,0001	<0,0001	<0,0001	KPH	<0,0001	<0,0001
9	E. Coli	CFU/250ml	0	0	0	0	0	KPH	KPH
10	Tổng Coliform	CFU/250ml	0	0	0	0	0	KPH	KPH
11	Thuốc bảo vệ thực vật nhóm clo hữu cơ	µg/l	KPH	KPH	KPH	KPH	KPH	<0,01	<0,01
12	Thuốc bảo vệ thực vật nhóm photpho hữu cơ	µg/l	KPH	KPH	KPH	KPH	KPH	<0,01	<0,01
13	Hàm lượng Na	mg/l	9,85	9,52	9.32	9.56	5,1	11,09	8,5
14	Hàm lượng K	mg/l	2,43	2,46	2.48	2.43	1,13	2,43	1,78
15	Hàm lượng Ca	mg/l	72	70	71	69	69	91	80
16	Hàm lượng Mg	mg/l	17,76	17,54	17.72	17.25	8,87	17,76	13,3
17	Hàm lượng Iod	mg/l					0,007	<0,1	0,004
18	Hàm lượng Flo	mg/l	0,25	0,22	0.23	0.26	<0,1	< 0,5	0,3
19	Hàm lượng HCO3 -	mg/l	244	247,05	240,95	245.2	198,25	245,2	221,7
20	Hàm lượng Cr	mg/l	< 0,05	<0,05	<0,05	<0,05	KPH	<0,05	0,0025
21	Hàm lượng Cu	mg/l	0,002	0,001	0,001	0.001	KPH	<0,01	<0,01
22	Hàm lượng CN	mg/l	KPH			KPH	KPH	<0,001	<0,001
23	Hàm lượng Mn	mg/l	0,005	0,004	0,004	0,003	KPH	<0,05	0,0025
24	Nhiệt độ	oC	36,8	36,9	36,8	36,8	36,8	36,9	36,9
25	Độ cứng CaCO3	mg/l	266	263	266	267	263	290	276,5
26	Hàm lượng CN	mg/l		KPH	KPH		KPH	KPH	KPH
27	Hàm lượng Al	mg/l					KPH	KPH	KPH
28	Hàm lượng Ni	mg/l	0,001	0,001	0,001	0,001	KPH	0,001	0,001
29	Hàm lượng Se	mg/l					KPH	0,01	0,01
30	Hàm lượng Sb	mg/l					KPH	KPH	KPH
31	Hàm lượng Ba	mg/l	0,03	0,03	0,025	0,03	0,025	0,043	0,034
32	Hàm lượng Fe	mg/l	0,028	0,014	0,028	0,014	KPH	<0,05	<0,05
33	Hàm lượng H2S	mg/l	< 0,05	<0,05	<0,05	<0,05	KPH	<0,05	<0,05
34	Hàm lượng Si	mg/l					5,55	9,02	7,285
35	Hàm lượng Cl-	mg/l		9,95	8.86	9,37	1,3	9,95	5,625
36	Hàm lượng SO4 2-	mg/l	0,64	0,68	0.62	0,67	0,64	86,2	43,42
37	Hàm lượng Iot (I-)	mg/l	< 0,05	<0,05	<0,05	<0,05	<0,05	< 0,1	<0,03
38	Hàm lượng NH4 +	mg/l	< 0,05	< 0,05	< 0,05	< 0,05	< 0,05	< 0,05	< 0,05

TT	Chỉ tiêu	Đơn vị	Kết quả phân tích				Min	Max	TB
TT	Chỉ tiêu	Đơn vị	Đợt 1	Đợt 2	Đợt 3	Đợt 4	Min	Max	TB
39	Hàm lượng SiO2	mg/l	6,7	6,5	6.8	6,4	6,4	34,2	20,3
40	Hàm lượng Bromide (Br-)	mg/l	<0,1	<0,1	<0,1	<0,1	<0,1	<0,1	<0,1
41	Hàm lượng CO3 2-	mg/l	20	22	19	24	19	24	21,5
42	Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và PCB (polyclo biphenyl)	µg/l	KPH (<0,01)		KPH (<0,01)	KPH (<0,01)	KPH (<0,01)	KPH (<0,01)	KPH (<0,01)
43	Dầu khoáng	mg/l	0		0	0	0	0	0
44	Ccaschydrocacbon thơm đa vòng	µg/l	KPH (<0,01)		KPH (<0,01)	KPH (<0,01)	KPH (<0,01)	KPH (<0,01)	KPH (<0,01)

▲Hình 2. Đồ thị quan hệ giữa S và t khi khai thác thử

Trữ lượng cấp B: Khi hút nước khai thác thử dài ngày với lưu lượng 6,09 l/s hay 526 m3/ng thì mực nước động ổn định ở mức 4,92m và trị số hạ thấp đạt 2,52m. Điều này chứng tỏ, lỗ khoan khá giàu nước với tỉ lưu lượng đạt q = Q/S = 2,38 l/sm. Đồ thị hút nước khai thác thử thể hiện ở Hình 2.

Trữ lượng cấp B được xếp bằng trữ lượng khai thác thử nên có giá trị là 526 m3/ng [10].

Trữ lượng cấp C1: Được tính toán theo tài liệu hút nước với 3 lần hạ thấp mực nước tại LK7. Kết quả hút nước thí nghiệm thể hiện ở Bảng 3 [8;9].

Bảng 3. Hút nước thí nghiệm với 3 lần hạ thấp mực nước

TT	Đợt hút nước	Lưu lượng (l/s)	Mực nước tĩnh(m)	Mực nước động(m)	Trị số hạ thấp(m)
1	Hạ thấp lần 1	5,0	2,40	3,82	1,42
2	Hạ thấp lần 2	6,1	2,40	4,92	2,52
3	Hạ thấp lần 3	7,0	2,40	5,9	3,5
4	Khai thác thử	6,1	2,40	4,92	2,52

▲Hình 3 Đồ thị hút nước và phục hồi mực nước khi hút nước thí nghiệm với 3 lần hạ thấp

Từ lưu lượng hút nước và trị số hạ thấp mực nước nêu ở Bảng 3 vẽ được các đồ thị quan hệ giữa thời gian hút nước và trị số hạ thấp mực nước thể hiện ở Hình 3 (a; b; c; d; e; f).

Từ đồ thị hút nước thí nghiệm xác lập quan hệ giữa lưu lượng hút nước với trị số hạ thấp mực nước theo phương trình [8, 11]:

Q = 0,7 S + 3,4 (*)

Từ đó tính được trị số hạ thấp vào cuối kỳ khai thác bằng phương pháp ngoại suy là: Skt = (1,75 - 2,0) Smax [8, 9].

Ở đây, lấy Smax = 3,5 m (hạ thấp mực nước S khi hút nước với lưu lượng là 7,0l/s) nên Skt = 3,5 * 2,0 = 7,0m. Do đó, theo (*) ta có: Q= 0,7 * 7,0 + 3,4 = 4,9 + 3,4 = 8,3 l/s. Từ đó, tính ra được trữ lượng cấp C1 là: 456 m3/ ng và trữ lượng cấp C2: 329 m3/ng.

Đánh giá khả năng khai thác

+ Hiện nay, LK7 đang khai thác với lưu lượng là 80

100 m3/ng sản xuất nước đóng chai bán ra thị trường. So với trữ lượng cấp B đã tính toán ở trên thì khả năng có thể khai thác tại LK7 tới 526 m3/ng. Như vậy, lượng nước khoáng chưa sử dụng đến (chưa khai thác) là 526
100 = 426 m3/ng. Do vậy, khả năng khai thác của LK7 còn rất lớn, lớn hơn 4 lần hiện nay.

+ Khi khai thác với lưu lượng 526 m3/ng thì sẽ gây ra phễu hạ thấp mực nước có bán kính ảnh hưởng là: R

= 10 [8;9] bằng 10*2,52 * = 56,9 m. Thực tế, tầng chứa nước khoáng không đồng nhất nên bán kính R sẽ có sự dị hướng, tức là theo các hướng khác nhau giá trị R sẽ thay đổi. Do vậy, cần quan trắc và nghiên cứu chi tiết hơn khi khai thác với lưu lượng cấp B.

4. Kết luận

- Nước khoáng Mớ Đá, Kim Bôi, Hòa Bình là nguồn nước có chất lượng tốt, ổn định theo thời gian. Các chỉ tiêu phân tích đều đạt chất lượng của nước khoáng đóng chai giải khát [1;7;10]

Khả năng khai thác nước khoáng tại LK7 còn khá lớn, có thể đạt đến 526 m3/ng, lớn hơn 5 lần hiện nay (100 m3/ng) mà vẫn đảm bảo tính bền vững.

Khi khai thác 526 m3/ng, sẽ tạo ra phễu hạ thấp mực nước với bán kính khoảng 60 m và trị số hạ thấp là 2,52 m, hay mực nước động đạt chiều sâu 5,9 m.

Khai thác nước trong LK7 công suất 526 m3/ng sẽ không gây ra tác động đến các công trình khai thác nằm ngoài khoảng cách 100 m tính từ tâm lỗ khoan LK7.

Đỗ Văn Bình1

Đỗ Cao Cường1

Trần Thị Kim Hà1

Đỗ Thị Hải1

Trần Văn Long 2

1 Trường Đại học Mỏ - Địa chất

2 Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Võ Công Nghiệp (1998). Danh bạ các nguồn nước khoáng Việt Nam.
Niên giám thống kê tỉnh Hòa Bình 2019.
Bản đồ địa chất Việt Nam phần Miền Bắc tỉ lệ 1:500.000
Nguyễn Thế Công (1988). Báo cáo thăm dò mỏ nước khoáng Mớ Đá, Hạ Bì.
Vũ Ngọc Kim (1986), Tình hình khai thác và sử dụng nước khoáng Kim Bôi, Hà Sơn.
Bình, Báo cáo của tại hội nghị khoa học về nước khoáng năm 1986.
Hà Như Phú (1974), Một số ý kiến sử dụng nước khoáng Mỏ Đá, Hà Sơn Bình.
Xamonop, Phương pháp chỉnh lý tài liệu hút nước thí nghiệm. Tài liệu dịch nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật in năm 1980.
Phan Ngọc Cừ - Tôn Sỹ Kinh (1981). Động lực lọc nước dưới đất, Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp)
Bộ TN&MT, 2014. Thông tư số 52/2014/TT-BTNMT.
Đỗ Văn Bình (2020), Báo cáo nghiên cứu chất lượng nước khoáng LK7 Mớ Đá, Kim Bôi, Hòa Bình.

ASSESSMENT OF EXPLOITATION CAPABILITY IN LK7 BOHOLE OF MINERAL WATER MINE MO DA, KIM BOI, HOA BINH

Do Van Binh, Do Cao Cuong, Tran Thi Kim Ha, Do Thi Hai

Hanoi University of Mining and Geology

Tran Van Long

University of Transportation Technology

ABSTRACT

Mineral water source Mo Da, Kim Boi, Hoa Binh is being exploited and used for many purposes. This is a source of hot mineral water with good quality, the analyzed criteria are of the quality of drinking mineral water. At present, in LK7 drilling well is exploiting mineral water to drink bottled water with capacity from 80 to 100m3/ng. In the near future, the amount of water exploited will increase to suply of the needs of production to serve the society. Therefore, the exploitation capacity assessment is very necessary and is a scientific basis for the management agencies to license exploitation. From quality research documents, the reserve can evaluate the amount of mineral water exploited from LK7 much larger than at present. Reserve level B reached 527m3/ ng, which is 5 times larger than the current mining reserve. Research results also show that the quality of mineral water is quite good and stable over time. When exploiting with capacity equal to reserve level B, it will create a bridge to lower the water level with a radius of nearly 100m, so it will not affect the surrounding structures.