Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu cải tạo, phục hồi môi trường trong hoạt động khai thác than Lộ Thiên tại mỏ ngã hai của Công ty trách nhiệm hữu hạn Một thành viên than Quang Hanh – Vinacomin, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:92

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là xác lập cơ sở khoa học dựa trên kết quả đánh giá tổng hợp hiện trạng khu vực khai thác than lộ thiên mỏ than Ngã Hai của Công ty TNHH MTV than Quang Hanh - Vinacomin, nghiên cứu các công nghệ cải tạo, phục hồi mỏ lộ thiên từ đó đề xuất các giải pháp cải tạo, phục hồi môi trường đối với khu vực khai thác than lộ thiên mỏ than Ngã Hai của Công ty TNHH MTV than Quang Hanh - Vinacomin.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu cải tạo, phục hồi môi trường trong hoạt động khai thác than Lộ Thiên tại mỏ ngã hai của Công ty trách nhiệm hữu hạn Một thành viên than Quang Hanh – Vinacomin, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG NGUYỄN QUANG DŨNG TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN: NGHIÊN CỨU CẢI TẠO, PHỤC HỒI MÔI TRƢỜNG TRONG HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC THAN LỘ THIÊN TẠI MỎ NGÃ HAI CỦA CÔNG TY TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN MỘT THÀNH VIÊN THAN QUANG HANH – VINACOMIN, THÀNH PHỐ CẨM PHẢ, TỈNH QUẢNG NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Hà Nội- Năm 2013
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TÁC GIẢ LUẬN VĂN: NGUYỄN QUANG DŨNG TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CẢI TẠO, PHỤC HỒI MÔI TRƢỜNG TRONG HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC THAN LỘ THIÊN TẠI MỎ NGÃ HAI CỦA CÔNG TY TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN MỘT THÀNH VIÊN THAN QUANG HANH – VINACOMIN, THÀNH PHỐ CẨM PHẢ, TỈNH QUẢNG NINH Chuyên ngành: Môi trƣờng trong phát triển bền vững (Chƣơng trình đào tạo thí điểm) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. ĐẶNG KIM CHI Hà Nội- Năm 2013
LỜI CÁM ƠN Qua việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu Cải tạo, phục hồi môi trƣờng trong hoạt động khai thác than lộ thiên tại mỏ Ngã Hai của Công ty Trách nhiệm Hữu hạn Một thành viên than Quang Hanh - Vinacomin, Thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh”. Tác giả muốn gửi lời cảm ơn tới cô giáo GS.TS. Đặng Kim Chi. Cô đã giúp đỡ tận tình, chỉ bảo sát sao trong việc định hƣớng đề tài và hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tác giả xin trân trọng cảm ơn những tình cảm và sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị đồng nghiệp trong Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên và Môi trƣờng, Đại học Quốc gia Hà Nội. Xin cảm ơn sự giúp đỡ quý báu về tài liệu của Công ty Trách nhiệm Hữu hạn Một thành viên than Quang Hanh – Vinacomin. Do thời gian và trình độ còn nhiều hạn chế nên luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đƣợc sự đóng góp tích cực của quý thầy cô và các bạn để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! i
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn “Nghiên cứu cải tạo, phục hồi môi trƣờng trong hoạt động khai thác than lộ thiên tại mỏ Ngã Hai của Công ty Trách nhiệm Hữu hạn Một thành viên than Quang Hanh - Vinacomin, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, với các số liệu, tài liệu trung thực, không sử dụng số liệu của các tác giả khác chƣa đƣợc công bố. Kết quả nghiên cứu không trùng lặp với công trình nghiên cứu nào đã công bố trƣớc đây. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu theo danh mục tài liệu tham khảo của luận văn. Quảng Ninh, tháng 11 năm 2013 Học viên Nguyễn Quang Dũng ii
MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN .................................................................................................................. i LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... ii MỤC LỤC ......................................................................................................................iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ........................................................... v DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................. vi DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... vii MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết ............................................................................................................... 1 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nhiên cứu ................................................................................. 2 3. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................... 3 5. Cấu trúc luận văn ........................................................................................................ 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................................. 5 1.1 Cơ sở lý luận ............................................................................................................. 5 1.2 Tổng quan về cải tạo, phục hồi môi trƣờng trong khai thác than lộ thiên trên thế giới................................................................................................................................... 6 1.3 Tổng quan về cải tạo, phục hồi môi trƣờng trong khai thác than lộ thiên tại Việt Nam ............................................................................................................................... 16 1.4 Tổng quan về cải tạo, phục hồi môi trƣờng đối với mỏ than Ngã Hai ................... 20 CHƢƠNG 2: ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................. 22 2.1 Địa điểm nghiên cứu ............................................................................................... 22 2.2 Thời gian nghiên cứu .............................................................................................. 22 2.3 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 22 2.4 Phƣơng pháp luận và phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................... 23 2.4.1 Phương pháp luận ....................................................................................... 23 2.4.2 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 26 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................................... 29 3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực mỏ than Ngã Hai ................................ 29 3.1.1. Điều kiện tự nhiên khu vực mỏ than Ngã Hai ............................................ 29 3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội ............................................................................ 34 3.2 Hiện trạng công tác khai thác và và đổ thải tại các lộ vỉa mỏ Ngã Hai của Công ty TNHH MTV than Quang Hanh - Vinacomin ........................................................... 36 iii
3.2.1 Khái quát chung về khu vực khai thác khoáng sản ..................................... 36 3.2.2 Phương pháp khai thác................................................................................ 43 3.3 Tác động của khai thác lộ thiên mỏ than Ngã Hai đến chất lƣợng môi trƣờng khu vực nghiên cứu ....................................................................................................... 52 3.3.1. Tác động của khai thác lộ thiên đến môi trường không khí ....................... 52 3.3.2 Tác động của khai thác lộ thiên đến môi trường nước ............................... 53 3.3.3 Tác động của khai thác lộ thiên đến môi trường đất .................................. 55 3.3.4 Tác động của khai thác lộ thiên đến hệ sinh thái ........................................ 56 3.3.5 Tác động của khai thác lộ thiên đến kinh tế - xã hội................................... 56 3.3.6 Các rủi ro, sự cố môi trường do hoạt động khai thác lộ thiên gây ra ........ 57 3.4 Đề xuất giải pháp, phƣơng án cải tạo, phục hồi môi trƣờng cho mỏ than Ngã Hai 58 3.4.1 Lựa chọn phương án.................................................................................... 58 3.4.2 Nội dung, khối lượng công việc để cải tạo, phục hồi môi trường ............... 60 3.4.3 Kế hoạch phòng ngừa, ứng phó với sự cố trong quá trình cải tạo, phục hồi môi trường ...................................................................................................... 76 3.5 Kinh phí thực hiện cải tạo, phục hồi môi trƣờng mỏ than Ngã Hai ........................ 77 3.5.1 Cơ sở tính toán ............................................................................................ 77 3.5.2 Chi phí cải tạo phục hồi môi trường bãi thải và moong khai thác ............. 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................... 79 Kết Luận ........................................................................................................................ 79 Kiến Nghị ...................................................................................................................... 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 81 PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 83 iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng CBCNV Cán bộ công nhân viên CHLB Cộng hòa liên bang CTNH Chất thải nguy hại CP Cổ phần HL Hầm lò KTKT Kết thúc khai thác MBSCN Mặt bằng sân công nghiệp MXTLGN Máy xúc thủy lực gàu ngƣợc LK Lỗ khoan LV Lộ vỉa QCVN Quy chuẩn Việt Nam QCCP Quy chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCCP Tiêu chuẩn cho phép THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông TKCS Thiết kế cơ sở TNHH Trách nhiệm hữu hạn VAC Vƣờn, ao, chuồng VINACOMIN Tập đoàn Than – Khoáng sản Việt Nam VLXD Vật liệu xây dựng VSLĐ Vệ sinh lao động XDCB Xây dựng cơ bản TNHH MTV Trách nhiệm hữu hạn một thành viên v
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Đánh giá ưu, nhược điểm các phương án cải tạo, phục hồi môi trường ..13 Bảng 1.2 Sự khác biệt trong công tác đổ thải tại Việt Nam và các nước công nghiệp phát triển ...................................................................................................................19 Bảng 3.1 Tọa độ ranh giới mỏ than Ngã Hai - Quang Hanh ...................................29 Bảng 3.2 Lịch khai thác than ....................................................................................39 Bảng 3.3 Khối lượng than (tấn) và đất (m3) theo tầng .............................................41 Bảng 3.4 Các yếu tố hệ thống khai thác của phương án ..........................................44 Bảng 3.5 Hộ chiếu khoan nổ mìn ..............................................................................45 Bảng 3.6 Thông tin về các bãi thải dự án sử dụng đổ thải .......................................48 Bảng 3.7 Khối lượng đất đá thải, lịch đổ thải và khu vực đổ thải của mỏ ...............49 Bảng 3.8 Lưu lượng nước chảy vào khai trường ......................................................51 Bảng 3.9 Bảng tổng hợp khối lượng công tác cải tạo, phục hồi môi trường............69 Bảng 3.10 Chi phí cải tạo, phục hồi môi trường bãi thải và mong khai thác...........83 Bảng 3.11 Tổng tiền ký quỹ có tính đến yếu tố trượt giá ..........................................83 vi
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Gia cố sườn bãi thải tại CHLB Đức ............................................................9 Hình 1.2 Sườn đồi và các ô bê tông đã trồng cỏ.......................................................10 Hình 1.3 Khả năng xói mòn bãi thải khi không có thực vật che phủ ........................11 Hình 1.4 Hạn chế xói mòn đất sau cải tạo phục hồi môi trường mỏ ........................11 Hình 1.5 Quá trình phát triển thiết kế bãi thải .........................................................12 Hình 1.6 Khai thác than ở Quảng Ninh ....................................................................17 Hình 1.7 Khai thác Titan ở Bình Thuận ....................................................................17 Hình 1.8 Khai thác quặng sắt ở Thái Nguyên ...........................................................17 Hình 1.9 Khai thác Apatit ở Lào Cai ........................................................................17 Hình 3.1 Khu trung tâm mỏ than Ngã Hai ................................................................31 vii
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Công nghiệp khai thác than xuất hiện rất sớm và đƣợc phát triển từ nửa sau thế kỷ XIX. Sản lƣợng khai thác than là rất khác nhau giữa các thời kỳ, giữa các khu vực và các quốc gia. Mặc dù việc khai thác và sử dụng than có thể gây hậu quả xấu đến môi trƣờng (đất, nƣớc, không khí...), song nhu cầu than không vì thế mà giảm đi. Trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh, môi trƣờng bị suy giảm chủ yếu do hoạt động khai thác than bằng phƣơng pháp lộ thiên. Trong công nghệ khai thác lộ thiên, để lấy đƣợc 01 tấn than phải tiến hành khoan nổ mìn, làm tơi đất đá, xúc lên phƣơng tiện rồi vận chuyển và đổ thải sẽ làm phát sinh từ 07 ÷ 13m3 đất đá. Các công đoạn này đã làm cho môi trƣờng sinh thái bị tác động rất lớn, xâm hại đến hệ động, thực vật, suy giảm chất lƣợng môi trƣờng đất, nƣớc, không khí trong khu vực, ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khoẻ con ngƣời. Bên cạnh đó, một số mỏ lƣợng nƣớc thải có pH thấp, hàm lƣợng một số kim loại nặng cao (Fe, Mn) trong quá trình khai thác chảy tràn trên bề mặt làm ảnh hƣởng đến môi trƣờng đất, mất khả năng sản xuất của đất. Vì vậy, vấn đề bảo vệ môi trƣờng trong khai thác than cần đƣợc nhận thức một cách khoa học, quản lý một cách bài bản, quy hoạch các vùng khai thác, vùng đổ thải hợp lý và đòi hỏi những ngƣời thực hiện có đủ trình độ chuyên môn, kỹ thuật. Những phƣơng pháp xử lý đất truyền thống (rửa đất, xử lý nhiệt, trao đổi ion, cố định chất ô nhiễm…) tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuật và hạn chế về diện tích. Trong khai thác lộ thiên, diện tích đất cần đƣợc cải tạo, phục hồi lớn, việc áp dụng các công nghệ truyền thống sẽ rất tốn kém về kinh phí nên khó có thể đƣa vào áp dụng tại các khu vực này. Bên cạnh những mặt tích cực, hoạt động khai thác than gây ra không ít những tác động tiêu cực đối với các thành phần môi trƣờng tự nhiên của khu vực khai thác và vùng phụ cận, đặc biệt là các hoạt động khai thác lộ thiên với diện khai thác rộng, trữ lƣợng đất đá đổ thải lớn... Trong quá trình khai thác và sau khi kết thúc khai thác khai thác than lộ thiên sẽ tạo ra các moong khai thác và bãi thải đất đá thải 1
làm ảnh hƣởng tới cảnh quan, môi trƣờng, thảm thực vật khu vực. Bên cạnh đó, đất đá bãi thải thuộc loại nghèo chất dinh dƣỡng làm cho thực vật khó phát triển tự nhiên dẫn đến làm cho bề mặt và sƣờn bãi thải gần nhƣ trơ trụi, không có thảm thực vật bao phủ, vào mùa khô thƣờng gây bụi trên diện rộng và mùa mƣa thƣờng xảy ra hiện tƣợng sạt lở, xói mòn đất đá gây bồi lấp hệ thống thoát nƣớc khu vực. Vì vậy, cải tạo và phục hồi môi trƣờng sau khai thác than lộ thiên là một trong những vấn đề cần phải đƣợc thực hiện nhằm hạn chế đến mức tối đa các ảnh hƣởng tiêu cực đến môi trƣờng. Ở nƣớc ta, công tác cải tạo, phục hồi môi trƣờng sau khai thác cũng đã đƣợc quan tâm kể từ khi có Luật môi trƣờng ra đời, tuy nhiên hiệu quả mang lại chƣa nhiều, thƣờng chỉ mang tính giải pháp tình thế. Do vậy, việc nghiên cứu, vận dụng, ứng dụng các thành tựu khoa học, các kinh nghiệm đã có trong công tác cải tạo và phục hồi môi trƣờng của các nƣớc trên thế giới là rất cần thiết để áp dụng cho phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam. Cũng chính vì các lý do trên, tôi đã quyết định chọn đề tài luận văn “Nghiên cứu Cải tạo, phục hồi môi trƣờng trong hoạt động khai thác than lộ thiên mỏ Ngã Hai của Công ty TNHH MTV than Quang Hanh – Vinacomin thuộc thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh” với mục đích nghiên cứu các phƣơng án cải tạo, phục hồi môi trƣờng đã và đang áp dụng cho các mỏ lộ thiên trên thế giới và ở Việt Nam, từ đó đề xuất phƣơng án cải tạo, phục hồi môi trƣờng phù hợp với điều kiện khai thác cho các mỏ lộ thiên tại Việt Nam. Hƣớng đến mục tiêu bảo vệ môi trƣờng, phát triển bền vững ở Việt Nam cũng nhƣ trên toàn thế giới. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nhiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu Xác lập cơ sở khoa học dựa trên kết quả đánh giá tổng hợp hiện trạng khu vực khai thác than lộ thiên mỏ than Ngã Hai của Công ty TNHH MTV than Quang Hanh - Vinacomin, nghiên cứu các công nghệ cải tạo, phục hồi mỏ lộ thiên từ đó đề xuất các giải pháp cải tạo, phục hồi môi trƣờng đối với khu vực khai thác than lộ thiên mỏ than Ngã Hai của Công ty TNHH MTV than Quang Hanh - Vinacomin. 2
2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu, đánh giá các giải pháp công nghệ áp dụng cho việc cải tạo, phục hồi môi trƣờng cho các mỏ khai thác than lộ thiên trong đó có mỏ than Ngã Hai của Công ty TNHH MTV than Quang Hanh - Vinacomin. - Khảo sát, đo đạc hiện trạng môi trƣờng khu vực khai thác than lộ thiên mỏ than Ngã Hai để đánh giá mức độ ảnh hƣởng cũng nhƣ những tác động khác do khai thác mỏ lộ thiên gây ra. - Đề xuất các phƣơng án, biện pháp để cải tạo, phục hồi môi trƣờng cho khu vực khai thác than lộ thiên mỏ than Ngã Hai. 3. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu 3.1 Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi không gian: Toàn bộ khu vực mỏ than Ngã Hai thuộc xã Dƣơng Huy, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh. - Phạm vi khoa học: Đề tài tập trung đánh giá hiện trạng công tác cải tạo, phục hồi môi trƣờng từ đó đƣa ra các biện pháp, phƣơng án để cải tạo, phục hồi môi trƣờng đối với khu vực khai thác than lộ thiên mỏ than Ngã Hai. 3.2 Đối tượng nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu là khu vực khai thác than lộ thiên mỏ than Ngã Hai thuộc xã Dƣơng Huy, thành phố Cẩm Phả. Trong khu vực khai thác than lộ thiên mỏ than Ngã Hai bao gồm mặt bằng sân công nghiệp, khu khai thác và các bãi thải phục vụ cho việc đổ thải của Công ty TNHH MTV than Quang Hanh - Vinacomin. 4. Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Tìm hiểu phƣơng pháp luận đã đƣợc xây dƣng để nghiên cứu cải tạo và phục hồi môi trƣờng đối với các mỏ than khai thác lộ thiên để lựa chọn đƣợc giải pháp phù hợp đối với việc cải tạo, phục hồi môi trƣờng của các mỏ than lộ thiên tại Việt Nam. - Ý nghĩa thực tiễn: Dựa trên các giải pháp cải tạo, phục hồi môi trƣờng phù hợp với điều kiện khai thác của các mỏ than lộ thiên ở Việt Nam, áp dụng vào xây dựng đƣợc mô hình 3
cải tạo, phục hồi môi trƣờng cho khu vực khai thác than lộ thiên mỏ than Ngã Hai của Công ty TNHH MTV than Quang Hanh – Vinacomin. + Xây dựng đƣợc mô hình cải tạo, phục hồi môi trƣờng khu vực khai thác than lộ thiên mỏ Ngã Hai của Công ty TNHH MTV than Quang Hanh - Vinacomin. 5. Cấu trúc luận văn Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, Luận văn gồm có 3 chƣơng nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chƣơng 2: Địa điểm, thời gian, nội dung, phƣơng pháp luận và phƣơng pháp nghiên cứu. Chƣơng 3: Kết quả nghiên cứu 4
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở lý luận 1.1.1 Khái niệm về cải tạo, phục hồi môi trường Cải tạo, phục hồi môi trƣờng trong khai thác khoáng sản là hoạt động đƣa môi trƣờng, hệ sinh thái (đất, nƣớc, không khí, cảnh quan thiên nhiên, thảm thực vật...) tại khu vực khai thác khoáng sản và các khu vực bị ảnh hƣởng do hoạt động khai thác khoáng sản về trạng thái môi trƣờng gần với trạng thái môi trƣờng ban đầu hoặc đạt đƣợc các tiêu chuẩn, quy chuẩn về an toàn, môi trƣờng và phục vụ các mục đích có lợi cho con ngƣời. (Trích: Mục 1, Điều 2, Chƣơng I của Quyết định số 18/2013/QĐ-TTg ngày 29/03/2013 của Thủ tƣớng chính phủ quy định về cải tạo, phục hồi môi trƣờng và ký quỹ cải tạo, phục hồi môi trƣờng đối với hoạt động khai thác khoáng sản). [7] Đề án cải tạo, phục hồi môi trƣờng do tổ chức, cá nhân khai thác khoáng sản lập nhằm xác định phƣơng án cải tạo, phục hồi môi trƣờng và tổng số tiền ký quỹ cải tạo, phục hồi môi trƣờng đối với khai thác khoáng sản trình cơ quan có thẩm quyền phê duyệt. (Trích: Mục 3, Điều 2, Chƣơng I của Quyết định số 18/2013/QĐ- TTg ngày 29/03/2013 của Thủ tƣớng chính phủ quy định về cải tạo, phục hồi môi trƣờng và ký quỹ cải tạo, phục hồi môi trƣờng đối với hoạt động khai thác khoáng sản). [7] 1.1.2 Khái niệm về khai thác than lộ thiên Khai thác than lô ̣ thiên (open pit mining) là tổng hợp tất cả các hoạt động khai thác mỏ than tiế n hành nhằ m thu hồ i khoáng sả n tƣ̀ lòng đấ t (lòng đất đƣợc hiểu là cả trên mặt đất và dƣới đất). Khai thác mỏ lộ thiên là một hình thức khai thác mỏ mà theo đó cần phải bóc lớp đất đá phủ trên loại khoáng sản cần khai thác. Một hình thức khai thác khác ngƣợc lại là khai thác hầm lò, theo đó không có việc bóc lớp phủ mà ngƣời ta đào các hầm bên dƣới mặt đất để lấy quặng. [1] 5
Khai thác mỏ là hoạt động khai thác khoáng sản hoặc các vật liệu địa chất từ lòng đất, thƣờng là các thân quặng, mạch hoặc vỉa than. Các vật liệu đƣợc khai thác từ mỏ nhƣ kim loại cơ bản, kim loại quý, sắt, urani, than, kim cƣơng, đá vôi, đá phiến dầu, đá muối và kali cacbonat. Bất kỳ vật liệu nào không phải từ trồng trọt hoặc đƣợc tạo ra trong phòng thí nghiệm hoặc nhà máy đều đƣợc khai thác từ mỏ. Khai thác mỏ ở nghĩa rộng hơn bao gồm việc khai thác các nguồn tài nguyên không tái tạo (nhƣ dầu mỏ, khí thiên nhiên, hoặc thậm chí là nƣớc). [2] 1.2 Tổng quan về cải tạo, phục hồi môi trường trong khai thác than lộ thiên trên thế giới Đối với các nƣớc công nghiệp phát triển trên thế giới vấn đề tận thu tài nguyên và áp dụng công nghệ thân thiện môi trƣờng để phục vụ cho công tác cải tạo, phục hồi môi trƣờng mỏ lộ thiên sau khai thác rất đƣợc quan tâm và thực hiện từ lâu. Việc thiết kế phƣơng án cải tạo, phục hồi môi trƣờng để hoàn nguyên và tái tạo cảnh quan tại các vùng khai thác than thƣờng đƣợc thực hiện đồng thời với khai thác mỏ, phù hợp với mục đích tái sử dụng khu vực đã khai thác hoặc theo mục đích sử dụng đất. Hiện nay trên thế giới mỗi quốc gia đều có phƣơng án cũng nhƣ giải pháp cải tạo, phục hồi môi trƣờng khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện kinh tế, địa hình, địa chất, địa mạo, chế độ thủy văn... Tuy nhiên ở một số nƣớc Tây âu và điển hình là Anh, Pháp và Cộng hòa Liên bang Đức đã có giải pháp cải tạo, phục hồi môi trƣờng trong hoạt động khai thác than lộ thiên tiên tiến và có nhiều ƣu điểm hơn so với những nƣớc khác. - Cải tạo, phục hồi môi trường trong khai thác than lộ thiên tại Pháp Thiết kế cải tạo, phục hồi môi trƣờng luôn là điều kiện bắt buộc đối với một dự án khai thác mỏ tại Pháp, trong đó có các nội dung: Quy hoạch sử dụng đất: Trong kế hoạch sử dụng đất phải xác định đƣợc phạm vi, quy mô sử dụng đất, chất lƣợng đất trƣớc khi giao cho mỏ tiến hành khai thác, đồng thời có những nghiên cứu về đặc điểm nhƣ độ dốc, bề mặt đất đai, loại đất và thảm thực vật của các khu vực ƣu tiên cho khai thác. 6
Cung cấp các tài liệu liên quan: Có đầy đủ bản đồ, thông tin về thành phần đất, cấu trúc địa chất và công nghệ khai thác… Đây chính là cơ sở để lựa chọn các phƣơng thức cải tạo, phục hồi môi trƣờng cho một dự án. Lựa chọn các điểm đổ thải: Xem xét địa hình, địa mạo, chế độ thủy văn khu vực để có các giải pháp cải tạo, phục hồi môi trƣờng nhƣ chống xói mòn, san lấp, kè cống, nắn dòng… Kế hoạch cải tạo, phục hồi: Trong kế hoạch cải tạo, phục hồi phải phân định đƣợc thời gian, khu vực và cách thức phục hồi. Các điều kiện nhất quán trong công tác cải tạo, phục hồi bao gồm lựa chọn mục đích sử dụng đất cuối cùng, cải tạo, phục hồi các vị trí các khu vực đổ thải, thoát nƣớc, trồng cây và chăm bón để duy trì thảm thực vật. Các ứng dụng máy tính và thiết kế địa mạo: Sau khi đã có những số liệu về hoạt động khai thác, về tác động có thể ảnh hƣởng tới môi trƣờng và các giải pháp cải tạo, phục hồi môi trƣờng đƣợc đề xuất. Các dữ liệu này đƣợc mô hình hóa trên các phần mềm máy tính quản lý để có đƣợc một thiết kế về địa mạo cho khu vực lúc khai thác cũng nhƣ kế hoạch cải tạo, phục hồi sau khai thác. Phủ xanh bắt buộc: Công tác phủ xanh không những đƣợc thực hiện sau khi kết thúc khai thác mà còn phải đƣợc thực hiện ngay sau khi xây dựng và trong quá trình hoạt động khai thác mỏ. Việc giữ thảm thực vật tại các bờ suối hay trồng cây trên các bờ mỏ cũng luôn đƣợc chú trọng, tránh việc xói mòn trong quá trình khai thác. Thoát nước mỏ và kiểm soát bùn lắng: Trong quá trình khai thác, thảm thực vật bị mất đi để lại những bề mặt hở. Quá trình mƣa chảy tràn sẽ mang theo một lƣợng bùn cát khá lớn vào các con sông. Nƣớc thải từ các mỏ than cũng là một nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc cũng nhƣ môi trƣờng đất khu vực. Thông thƣờng việc giảm thiểu tải lƣợng bùn cát và các chất ô nhiễm vào các thủy vực xung quanh đƣợc thực hiện bằng cách thiết lập các đầm và hồ lắng theo cấu trúc của địa hình. 7
Kiểm soát xói mòn: Để tránh xói mòn và rửa trôi theo gió và mƣa, cần trồng cỏ hay các loại cây phát triển nhanh tại những khu vực này. Sau khi kết thúc khai thác ngƣời ta có những biện pháp trồng rừng hay những mục đích sử dụng đất khác hoàn cải lại hiện trạng môi trƣờng đất cho khu vực. Các bƣớc kiểm soát xói mòn bao gồm đánh giá nguyên nhân xói mòn đất, kiểm soát xói mòn cấu trúc; thiết kế công trình kiểm soát xói mòn, phủ xanh... Các bƣớc tiến hành quá trình cải tạo, phục hồi môi trƣờng mỏ: Xác định đặc tính của đất đai: Đặc tính của đất đƣợc xác định trƣớc khi có kế hoạch khai thác, cũng nhƣ chất lƣợng đất sau khi khai thác. Phân loại đất: Để phục hồi nguyên trạng hoặc chuyển đổi sang mục đích sử dụng đất đai khác, việc phân loại đất là rất quan trọng để chọn lựa các giống cây trồng phù hợp và đề xuất mục đích sử dụng hợp lý cho khu vực sau khai thác. Đánh giá từng loại đất để có những biện pháp cải tạo, phục hồi môi trường thích hợp: Sau khi đã phân loại đất thì công việc cải tạo, phục hồi môi trƣờng đất đƣợc lập kế hoạch và thực hiện theo sự đánh giá quỹ đất và các loại cây phù hợp. Dự trữ và hoàn trả lớp đất màu: Để khai thác than, đặc biệt là khai thác lộ thiên, ngƣời ta phải bóc lớp đất phủ, trong đó có lớp đất màu. Lƣợng đất này sẽ đƣợc dự trữ tại những vùng thích hợp và sau khi khai thác xong sẽ hoàn trả lại. Tái tạo cảnh quan: Việc tái tạo cảnh quan tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng khu vực khai thác đã đƣợc hoàn thổ (hồ nƣớc, rừng, công viên, phát triển đô thị…). - Cải tạo, phục hồi môi trƣờng trong khai thác than lộ thiên tại CHLB Đức Tại các vùng khai thác than nâu đã dừng khai thác ở CHLB Đức, các mỏ than nâu đƣợc cải tạo và phục hồi nhằm tái sử dụng đất cho các cơ sở công nghiệp mới, thậm chí biến thành bảo tàng vùng than, các khu vui chơi, các địa điểm du lịch sinh thái... Phƣơng pháp phổ biến trong cải tạo và phục hồi môi trƣờng tại CHLB Đức là san gạt các bãi thải, trồng cây, cải tạo các moong sau khai thác bằng phƣơng pháp đổ bãi thải trong hoặc đƣợc cải tạo thành hồ chứa nƣớc, hệ thống các hồ nƣớc liên 8
hoàn. Bờ moong đƣợc gia cố và trồng cây, vừa tạo khu dự trữ nƣớc vừa tạo cảnh quan. a) Giải pháp kỹ thuật trong cải tạo, phục hồi môi trƣờng mỏ: Giải pháp kỹ thuật trong cải tạo, phục hồi môi trƣờng mỏ tại CHLB Đức tập trung chủ yếu vào vấn đề gia cố sƣờn bãi thải. Giải pháp kỹ thuật bao gồm: Phương pháp che phủ bằng thực vật Phƣơng pháp này sử dụng một lƣợng lớn các loại thực vật, các loại hạt hay các bộ phận của thực vật để che phủ sƣờn bãi thải. Lớp phủ thực vật sẽ bảo vệ lớp đất mặt khỏi bị gây hại bởi những tác động cơ học nhƣ mƣa, mƣa đá, gió, cải thiện độ ẩm và cân bằng nhiệt trong đất để thúc đẩy phát triển các loại cỏ sống trong đất và trong các lớp không khí sát mặt đất. Kỹ thuật che phủ sƣờn bãi thải bằng thực vật đƣợc thực hiện nhƣ sau: Các lớp cành đƣợc trải sát bên nhau trên sƣờn bãi thải (các cành cây phải đƣợc chôn một phần xuống đất, lớp cành cây dƣới phải gối lên lớp trên ít nhất 30 cm). Cố định các lớp cành cây bằng dây thép theo chiều đứng cách nhau từ 80 tới 100 cm, sau đó gieo hạt cỏ hoặc trồng cỏ, lựa chọn các thực vật phổ biến tại địa phƣơng (gieo tại các thời điểm thích hợp cho sự phát triển của thực vật). Hình 1.1 Gia cố sườn bãi thải tại CHLB Đức Ƣu điểm của phƣơng pháp này là khả năng chống xói mòn ngay sau khi thiết lập, do sử dụng các loại cành có thể phát triển nên duy trì hiệu quả lâu dài. Nếu vật liệu khô và độ thấm cao sẽ tốt cho rễ cây ăn sâu xuống đất, mật độ cây dày và hệ rễ chắc chắn. Tuy nhiên nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là khối lƣợng vật liệu lớn và số lƣợng nhân công cao. 9
Phương pháp bố trí của các ô cỏ bê tông Giải pháp kỹ thuật sử dụng vật liệu che phủ sƣờn bãi thải bằng các ô cỏ bê tông bao gồm bố trí các ô cỏ bê tông tại mép sƣờn dốc, cố định xuống mặt đất bằng đinh và bu-lông (trung bình khoảng một bu-lông/m2), phủ đầy các ô bằng đất mặt hay các loại thực vật. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là ổn định sƣờn ngay và sử dụng các ô cỏ làm sẵn nên che phủ rất tốt và lâu dài, mỗi loại ô cỏ khác nhau có mức độ thành công khác nhau. Tuy nhiên nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là chỉ có thể áp dụng với một số loại đá và chi phí cao. Do đó phƣơng pháp này chỉ đƣợc ứng dụng để bảo vệ các phần sƣờn dốc không ổn định và bảo vệ các bờ sông, hồ. Hình 1.2 Sườn đồi và các ô bê tông đã trồng cỏ b) Giải pháp ngăn ngừa bụi, giảm thiểu xói mòn: Nguyên nhân dẫn đến hiện tƣợng xói mòn tại các bãi thải chủ yếu do ảnh hƣởng của nƣớc bề mặt và do ảnh hƣởng của gió. Trong đó cụ thể nhƣ: Các yếu tố gây xói mòn do ảnh hưởng của nước bề mặt: Phụ thuộc chủ yếu do đặc tính của mƣa nhƣ động năng mƣa, cƣờng độ mƣa, đặc tính của bề mặt bãi thải và thành phần đất đá. Nếu thành phần đất đá ít sét, chất hữu cơ và đá tảng sẽ dẫn tới khả năng tránh tác động của mƣa kém, tính dịch chuyển tăng lên trong khi khả năng hút nƣớc của các vật liệu rời kém đi. Bên cạnh nếu độ dốc bãi thải lớn thì tốc độ rửa trôi cao, sự tách rời và dịch chuyển của các hạt trong đất tăng lên. 10
Hình 1.3 Khả năng xói mòn bãi thải khi Hình 1.4 Hạn chế xói mòn đất sau cải tạo không có thực vật che phủ phục hồi môi trường mỏ c) Các biện pháp thiết kế bãi thải: Dựa trên địa hình thực tế khu vực, thành phần đất đá thải và cấu tạo địa chất…tại CHLB Đức ngƣời ta đã tiến hành đổ thải theo các dạng sau: - Đổ thải lấp thung lũng Bề mặt bãi thải thƣờng đƣợc làm dốc nhằm tránh đọng nƣớc, bắt đầu đổ thải từ phía thƣợng nguồn của thung lũng sau đó đổ thải xuôi dần theo mặt hạ nguồn của thung lũng. Biện pháp này dễ thực hiện và tận dụng đƣợc địa hình hiện có. - Đổ thải cắt ngang thung lũng Đối với biện pháp này phần thƣợng nguồn thung lũng không đƣợc đổ đầy hoàn toàn và thƣờng đƣợc thiết kế nhằm khống chế việc lƣu giữ hoặc xả dòng nƣớc lũ. Bên cạnh đó nó còn đƣợc sử dụng nhƣ đập chắn giữ than cám hoặc bùn thải. - Đổ thải sƣờn đồi Vị trí đổ thải thƣờng nằm dọc sƣờn đồi hoặc thung lũng, không cắt ngang đáy thung lũng và quá trình thiết kế cần chú trọng đến vấn đề thoát nƣớc bãi thải nhằm 11