1.Tính cấp thiết đề tài: Khai thác lộ thiên có lịch sử phát triển lâu đời, gắn liền với lịch sử phát triển xã hội loài người, chính vì vậy nó có tác động và ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường sống của con người, động vật, và thực vật làm thay đổi hiện trạng ban đầu, dẫn đến mất cân bằng sinh thái, gây ô nhiễm môi trường nước, môi trường không khí, ô nhiễm tiếng ồn do quá trình khai thác lộ thiên sử dụng các thiết bị máy móc hoặc sử dụng khoan nổ mìn để phá vỡ đất đá phủ bề mặt, gây phá hủy các công trình bề mặt như nhà cửa …(do nổ mìn gây ra các song chấn động), thay cấu trúc của các địa tầng trái đất, làm gia tăng các hiện tượng sụt lún ở bề mặt đất tại các vị trí gần khu vực khai thác khoáng sản, các hiện sạt lỡ trượt vào mưa tại các khu vực chứa đất đá thải .. 2.Mục tiêu, nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu các ảnh hưởng của mặt đất do khai thác lộ thiên sử dụng các thiết bị máy móc hoặc nổ mìn để khai thác khoáng sản gây ra. Để đạt được mục tiêu này đề tài đã tập trung nghiên cứu những nội dụng sau: Nội dung 1: Tổng quan về quá trình khai thác lộ thiên. Nội dung 2: Các ảnh hưởng của mặt đất do quá trình khai thác lộ thiên Nội dung 3: Các biện pháp khắc phục bề mặt đất khi khai thác lộ thiên
Trang 2MỤC LỤC
Trang 3PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết đề tài:
Khai thác lộ thiên có lịch sử phát triển lâu đời, gắn liền vớilịch sử phát triển xã hội loài người, chính vì vậy nó có tác động vàảnh hưởng không nhỏ tới môi trường sống của con người, độngvật, và thực vật làm thay đổi hiện trạng ban đầu, dẫn đến mấtcân bằng sinh thái, gây ô nhiễm môi trường nước, môi trườngkhông khí, ô nhiễm tiếng ồn do quá trình khai thác lộ thiên sửdụng các thiết bị máy móc hoặc sử dụng khoan nổ mìn để phá vỡđất đá phủ bề mặt, gây phá hủy các công trình bề mặt như nhàcửa …(do nổ mìn gây ra các song chấn động), thay cấu trúc củacác địa tầng trái đất, làm gia tăng các hiện tượng sụt lún ở bề mặtđất tại các vị trí gần khu vực khai thác khoáng sản, các hiện sạt lỡtrượt vào mưa tại các khu vực chứa đất đá thải
Nghiên cứu các ảnh hưởng của mặt đất do khai thác lộ thiên
sử dụng các thiết bị máy móc hoặc nổ mìn để khai thác khoángsản gây ra
Để đạt được mục tiêu này đề tài đã tập trung nghiên cứu những nội dụng sau:
Nội dung 1: Tổng quan về quá trình khai thác lộ thiên.
Nội dung 2: Các ảnh hưởng của mặt đất do quá trình khai
Về lý luận : đề xuất các biện pháp khắc phục mặt dokhai thác đào lộ thiên
Về thực tiễn: đã giải quyết được một phần nào đó ảnhhưởng của mặt đất do quá trình khai thác lộ thiên gây ra
Trang 4CHƯƠNG 1 Tổng quan về quá trình khai thác lộ thiên.
Khai thác lộ thiên được áp dụng để khai thác nhữngkhoáng sàng có vỉa lùi lấp không sâu dưới mặt đất, cho phép thuhồi khoáng sản có ích bằng những công trình mỏ đào trực tiếptrên mặt đất, trong những điều kiện kinh tế kĩ thuật nhất định.Công tác mỏ lộ thiên gồm hai dạng chính: bóc đá ( bóc, vậnchuyển và thải đá trên bãi thải) và khai thác ( bóc, vận chuyển vàcông tác trên kho chứa)
Khai thác lộ thiên còn bao gồm cả công tác chuẩn bị mặt đất, cácbiện pháp nhằm ổn định bờ mỏ, tầng và bãi thãi, bảo về lòng đất
đá và khoáng sản, sự biến dạng mặt đất và sự khôi phục đấttrồng
Đặc điểm nổi bật của phương pháp khai thác lộ thiên là lấykhoáng sản phải bóc đi một lượng lớn đất phủ trên vỉa và đá baoquanh thân vỉa Khối lượng đá phải bóc và vận chuyển vào bãithãi phụ thuộc vào khối lượng khoáng sản khai thác và hệ số bócđất giới hạn Hế số này thay đổi trong một phạm vi rất lớn, tùythuốc vào các điều kiện địa chất mỏ, kinh tế kỹ thuậ mỏ của từngvùng và theo thời gian
thế giới.
Tại việt nam hiện nay công ty cổ phần than cọc sáu, Mộttrong số các đơn vị khai thác than lộ thiên, hạ lòng moong sâunhất, của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam -
Trang 5TKV Diện tích khai trường, trên 4km2 Không rộng, so với các mỏ
lộ thiên ở vùng than Quảng Ninh Nhưng đi bộ nửa ngày khônghết Bởi lòng moong sâu hun hút Từ trên miệng moong, nomxuống đáy, những con đường vòng thúng xoáy trôn ốc tới vỉa thanthấp hơn mực nước biển 215m
Hình 1 Moong khai thác công ty cổ phần than cọc sáu cách 215
m so với mực nước biển.
Ở thế giới có Mỏ vàng lộ thiên lớn nhất Australia, dùng thuốc nổ
phá đá rồi tách vàng khỏi lớp đá và tạp chất, đóng góp hàng triệuUSD mỗi ngày cho xứ sở chuột túi
Hình 2 Mỏ vàng lộ thiên lớn nhất Australia
Mỏ Udachny, ở đông bắc nước Nga, là mỏ kim cương lộ thiên lớnnhất thế giới, đang được khai thác bởi công ty khai thác đá quýAlrosa (Nga) Mỏ Udachny đã sản xuất khoảng 10 triệu carat kimcương trong năm 2011 Việc sản xuất đã giảm xuống còn 5,6 triệu
Trang 6carat trong năm 2012 Sản xuất trong nửa đầu năm 2013 dừng ởmức 2,8 triệu carat
Hình 3 mỏ kim cương lộ thiên lớn nhất thế giới
CHƯƠNG 2 Các ảnh hưởng của mặt đất do quá trình khai thác lộ thiên
Quá trình khai thác than lộ thiên hiện nay đã hủy hoại rừng
và đất đai một cách nhanh chóng Khu mỏ mở rộng không ngừng
và rừng cứ lùi dần, nhường chỗ cho các khu khai thác và nhữngbãi thải mới Hàng loạt các bãi thải ra đời với các diện tích lớn đãbao phủ toàn bộ lớp phủ thực vật Các bãi thải đá vùng Hòn Gai,Cẩm Phả có khối lượng tổng cộng trên 400 triệu m3 đất đá, đếnkhi kết thúc mỏ có thể thải tới hàng tỷ m3 Hầu hết các bãi thải lộthiên đều tiếp giáp với khu dân cư như bãi thải Tây Lộ Phong, Nam
Lộ Phong (Hà Tu), bãi thải Nam Đèo Nai, Cọc 6 tiếp giáp với thị xãCẩm phả và vịnh Bái Tử Long, bãi thải của nhà sang Cửa Ôngngay trên bờ vịnh Bái Tử Long và thị trấn cửa ông Các bãi thải lộthiên thường là bãi thải cao, ô tô vận chuyển và đổ dọc theo sườnnúi tạo thành các bãi thải cao từ 60 đến 80m có nơi tới 200m vàkéo dài tới hàng nghìn mét Bãi thải Nam mỏ Đèo Nai, Cọc 6 códung lượng vài trăm triệu mét khối đất đá thải Bãi thải đổ dọctheo sườn núi, chiếm hơn 100 ha ruộng vườn màu mỡ, ngoài rađất đá thải bị dòng nước cuốn trôi phá hoại hơn 200 ha ruộng ở
Trang 7vùng kế cận chân bãi thải, phá hoại quốc lộ 18 đoạn Cẩm Phả Cọc 6 và bồi đắp Vịnh Bái Tử Long Lớp đất phủ(đất trồng trọt)trong khu vực khai thác mỏ hoàn toàn không được thu hồi màđược đổ đi cùng với đất đá thải theo trình tự khai thác.
-Qua bản đồ địa hình từ năm 1969 đến năm 1985 cho thấyđường bờ biển đã thay đổi rất nhiều Năm 1969, khoảng cách từđường sa bồi đến đảo Hòn một, hòn Hai là 400m thì tới nay thìkhoảng cách này không còn tồn tại nữa, sa bồi đã lấn ra tận đảonày Từ năm 1969 đến năm 1988 đường bờ biển lấn rat rung bình300m đến 400m, riêng thị trấn Cọc Sáu đường bờ biển lấn ra600m đến 700m và chiếm diện tích đổ thải trên biển tới vài chụcnghìn mét vuông Tại nhà máy sang Cửa Ông, một ngày đêm nhàmáy thải ra biển 3000 tấn đất đá và nó đã góp phần to lớn cùngvới sa bồi để lấp biển Bãi thải đá Cửa Ông đã tiến gần Trung tâmthực hiện khai thác mỏ - Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất, bãi thảinày đã lấp mất song cửa ông và hình thành một số hồ nhân tạo,nước bị ứ đọng
Hình 4 Công trường khai thác lộ thiên tàn phá bề mặt địa hình
1.1. Môi trường nước.
Môi trường nước bị ô nhiễm do hai nguồn nước chính lànước chảy trên bề mặt, nước mưa và nước thải từ các khu mỏ.Hầu hết các đơn vị khai thác, sang tuyển và chế biến đều thải ramột lượng nước thải rất lớn Đặc biệt các hoạt động khai thácthan đều nằm trong khu vực có hệ sinh thái rừng, hệ sinh thái cáclưu vực, môi trường đất… và nằm xen kẽ các khu vực dân cư Dođặc thù của loại hình khai thác nên nước thải bị axit mạnh, có
Trang 8chất rắn lơ lửng cao, có hàm lượng các kim loại mạnh như Fe, Cu,
Mn, Zn… do việc sử dụng các dung dịch tuyển Các nguồn thảinày không được xử lý cộng với nước mưa lớn tạo ra dòng chảy bềmặt đổ thải trực tiếp vào nguồn nước mặt là các sông, suối, ao hồchứa nước, gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường nước Đất đá từcác bãi thải bị mưa lớn bào mòn cuốn trôi theo dòng chảy mặtlàm bồi lấp sông suối, làm cạn kiệt nguồn nước mặt về mùa khô
Do đặc điểm khí hậu nước ta là nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm,mưa lớn và tập trung, do đặc điểm bãi thải đất đá bao gồm cácnham thạch rời rạc, bề mặt sườn dốc gồ ghề, không có thực vậtbao phủ nên tạo điều kiện thuận lợi hình thành dòng chảy tậptrung bào mòn sườn bãi thải Đất đá trên sườn dốc bãi thải bịnước mưa cuốn trôi đi, bồi lấp, phá hoại khu vực kế cận chân bãithải Bồi lấp đất đá ở vùng kế cận chân bãi thải xảy ra trong mùamưa lũ dưới hai hình thức bồi lấp do dòng chảy mặt và bồi lấp tậptrung gây nên
+ Bồi lấp do dòng chảy mặt gây nên, xảy ra trên diệntích lớn, lấn dần từ chân bãi thải ra khu vực xung quanh, đất đá
do dòng chảy mặt bồi lấp là các loại nham thạch có kích thướcnhỏ, chủ yếu là bụi cát, dăm sỏi cỡ nhỏ
+ Dòng chảy tập trung có lưu lượng, vận tốc lớn, sứccông phá mạnh, cuốn theo nhiều loại đất đá từ các loại bùn, dăm,sỏi đến đá hòn đường kính tới 10cm Dọc theo dòng chảy tậptrung sức công phá hoại nghiêm trọng, ở những nơi mà dòng chảy
đi qua mặt đất bị bào xói thành các khe rãnh sâu, cuốn trôi đất
đá, cát sỏi bồi lấp, phá hoại mùa màng ruộng vườn, nhà cửa, cầucống và đường sá Các long song, hồ cấp nước sinh hoạt cho cácvùng dân cư và công nghiệp mỏ ngày càng hạ thấp mực nước,khô kiệt và ô nhiễm như Diễm Vọng, Yên Lập
- Nước trong mạng song vùng Cẩm Phả bị nhiễm bẩn, nhiềudòng song trở nên đục ngầu do ảnh hưởng của các chất thải.Sông Diễm Vọng với chiều dài 20km, hàng năm cung cấp 360triệu m3 nước cho thị trấn xã Cẩm Phả Năm 1989 do lượng bùn,rác, bụi than trong nước tăng lên quá nhiều mà nhà máy nướcphải tạm ngừng hoạt động một thời gian Chất lượng nước ở HồDiễm Vọng qua phân tích được cho ở bảng sau:
Trang 9hồ và có nguy cơ tràn vào một khu dân cư thuộc Thị xã Cẩm Phả,nơi vùng tài nguyên do công ty Đông Bắc quản lý Trong phóng sựđiều tra phát trong chuyên mục “Vấn đề hôm nay” (1/8/1998) củađài truyền hình Trung Ương đã nói nhiều tới việc mỏ than Thùng
và Yên Tử đã làm mất cảnh quan môi trường khu chùa Yên Tử vàgây ô nhiễm sông, suối trong vùng
Nhìn chung cho đến nay chưa có phương án hữu hiệu bảo vệ nướcđầu nguồn và kế hoạch xử lý nước thải trước khi đưa ra sông vàbiển Mỏ Cọc 6 mỗi năm thải ra môi trường biển 2 triệu m3 nướcthải không qua xử lý, tương đương với liều lượng thải là 5.500 đến
6000 m3 ngày đêm, trong khi đó ở khu sang tuyển cửa ông là
3000 m3 ngày đêm
Hình 5 Nguồn nước ở các dòng sông bị ô nhiễm do khai thác than
ở thị xã Uông Bí- Cẩm Phả- Quảng Ninh
1.2. môi trường không khí
Trang 10Bụi, đây là vấn đề trở nên bức thiết cho mỗi người dânQuảng Ninh Môi trường không khí bị ô nhiễm nghiêm trọng do bụikhông khí ở những khu vực khai thác mà cả ở ác khu vực dân cư,trong các làng mạc và các khu đô thị Bụi bao phủ lên khắp cáclàng mái nhà, ruộng vườn, trên các thảm thực vật, cây xanh dọctheo đường vận chuyển than Bụi tích tụ trên lá cây làm giảm khảnăng quang hợp, ảnh hưởng đến sự phát triển của cây xanh do cócác độc tố chứa trong bụi… Bụi gây tác hại đến các công trình vàvật liệu sẽ gây ra các phản ứng hóa học, làm hư hỏng các côngtrình máy móc thiết bị Bụi gây ảnh hưởng đến sức khỏe của cộngđồng Bụi gây bệnh bụi phổi và các bệnh đường hô hấp Kết quảkhám định kỳ cho 1700 công nhân ngành than cho thấy trên 40%người mắc bệnh viêm mũi, viêm họng; 17% mắc bệnh viêmxoang sau 5 năm làm việc; 40% mắc bệnh phế quản sau 5 nămlàm việc Số công nhân ngành than bị bệnh bụi phổi chiếm 85%tổng số người mắc bệnh của cả khối công nghiệp.
Mức độ ô nhiễm bụi theo mùa và cường độ hoạt động khai thácliên quan Nguồn sinh bụi chủ yếu là do các khâu khoan nổ mìn,sang tuyển tại các nhà máy tuyển than, bốc rót than tại các bếncảng, bụi từ các bãi thải mỏ lộ thiên cao hàng tram mét, dài chục
km theo dọc bờ biển từ vịnh Hạ Long đến Bái Tử Long do gió cuốntheo, bụi do vận chuyển than và đất đá bằng ô tô từ khu vực khaithác qua các khu dân cư đến nhà máy tuyển, kho chứa hoặc đếncác bến cảng
Ngoài bụi từ các mỏ than còn có lượng lớn khí độc như khí CO,
SO2, H2S, NOx, CH4… Tại các khu vực sang tuyển, nghiền, chế biếnthan còn xảy ra quá trình ô xy hóa dấn đến suy giảm nồng độ ô
xy cần thiết để hô hấp(<12%)
Bụi mỏ sinh ra trong quá trình khi thác không khí các khu vựcdân cư quanh khi vực mỏ Bụi mỏ không những làm ảnh hưởng tớisức khỏe công nhân, tới năng suất lao động mà còn là mối nguyhiểm cháy nổ phá hủy các công trình mỏ Bụi được sinh ra trongquá trình xúc bốc, do nổ mìn do khi thác lộ thiên và bụi sinh ratrong các nhà máy trong vùng Xe chở than chạy với cường độ caovới sức chở lớn đã gây hỏng đường và sinh ra bụi rất nhiều khókhan trong các hoạt động giao thong của dân cư Lượng bụi tăngdần theo thời gian trong ngày Qua nghiên cứu, đo đạc thấy rằng:
Trang 11buổi trưa cao gấp 2 lần buổi sang, buổi chiều cao gấp 1,5 lần buổitrưa Nhìn chung bụi vượt quá mức cho phép từ 10 đến 20 lần ởkhu sản xuất và khoảng 10 lần ở khu dân cư( nồng độ bụi giới hạncho phép là 2mg/m3)
Hình 6 Lượng bụi phát sinh ra trong quá trình nổ mìn
1.3. Tiếng ồn và sóng chấn động
Độ ồn, rung do các hoạt động trong khai thác lộ thiên, các nhàmáy tuyển, các nhà máy cơ khí gây nên nhờ các máy khoan, xegoòng, các thiết bị, bãi nổ mìn, máy xúc, máy gạt, xe vận tải lớn,sóng chấn động sinh ra trong quá trình nổ mìn đã ảnh hưởng tớicác công trình nhà dân ở khu vực lân cận
Trang 12Hình 7 số lượng xe vận tải lớn gây tiếng ồn cho công trường và
sóng trấn động làm hỏng nhà cửa người dân
Trang 132. Ô nhiễm và các tác hại góp phần gây ô nhiễm môi trường
Suy giảm môi trường là hậu quả của tợp hợp nhiều nguyênnhân, trong đó có nguyên nhân trực tiếp và cũng có nguyên nhângián tiếp gây tác hại
Ví dụ mở khai trường và đổ thải làm thay đổi địa mạo khu vực vàxâm phạm thảm thực vật hoặc diện tích canh tác, nhưng đồngthời cũng là nguyên nhân gián tiếp làm suy giảm môi trường thủyvăn và môi trường không khí
Nước mưa và lũ sẽ không gây tác hại lớn nếu không có sự cônghưởng của sự biến đổi thủy lực dòng chảy, sự thay đổi của địamạo do khoảng trống khai thác, do đất đá đổ thải
Những tác hại gây ra do khai thác lộ thiên làm suy giảm môitrường khu vực có
nhiều dạng khác nhau và mức độ ảnh hưởng cũng khác nhau.Theo bản chất lý
hóa của chúng có thể phân theo 5 dạng:
a) Các tại hại có tính địa cơ học như làm biến đổi địa hình mặtđất, biến đổi cấu trúc địa chất mỏ, làm bùng nền, biến đổinền móng, tạo nên vùng đất sa mạc hóa, phá hủy cây cối vàlớp phủ rừng,…
Nguyên nhân là do xây dựng khai trường, đổ đất đá thải và
xây dựng các công trình mỏ khác, do tác động của các thiết
bị nặng khi hoạt động,…
b) Các tác hại có tính thủy văn như làm thay đổi mực nướcngầm và sự vận động của nó, làm hỏng chất lượng nước ởtầng chứa nước tương đối nông cũng như hệ số ổn định thủyvăn của nền móng và chế độ nước trong nền; giảm thiểu trữlượng nước ngầm, gây hiện tượng rắn cơ học của đất, biếnđổi hình thái động lực của sông suối, thay đổi diện tích vàdình dạng bồn thu nước đầu nguồn, thay đổi lưu lượng nướctrên các sông suối, gây nạn bồi cát ở sông,…
Trang 14Nguyên nhân là do tháo và thoát nước mỏ, tháo khô khoángsàng, di chuyển hồ chứa nước và các công trình thủy khác,xây dựng các công trình khai thác, đổ thải đất đá.
c) Các tác hại có tính hóa học như làm biến đổi các thành phầnhóa học và đặc tính của khí trời, của nước, của nền đất (gâychua, mặn, các thành phần có hại cho thực vật,…)
Nguyên nhân là do khí thải của nổ mìn, của các thiết bị mỏthải ra khi hoạt động, do xả bụi có hoạt tính hóa học, do thảinước bẩn từ mỏ ra,…
d) Các tác hại có tính cơ lý như làm biến đổi các thành phần cơhọc và đặc tính lý học của nước và không khí, biến đổi đặctính nền mòng, tính chất cơ lý của đất đá, thay đổi lòng sôngsuối,…
Nguyên nhân là do xả bụi, khói, tháonước và cặn bẩn từ mỏ
ra, do các hoạt động của khai thác mỏ
e) Các tác hại có tính nhiệt như làm biến đổi vi khí hậu, biến đổiquá trình sinh hóa trong nước,…
Nguyên nhân là do làm bẩn không khí trong quá trình nổmìn, do các thiết bị tỏa nhiệt khi hoạt động, do khoảng trốngkhai thác có độ sâu lớn và thông gió không tốt,…
Theo cách phân loại trên thì khâu khoan nổ mìn gây ra tác hạitương đối lớn về địa cơ học và hóa học
Khoan nổ mìn gây chấn động đối với độ ổn định nền móng.Khối lượng một lần nổ cho một máy xúc 15 m3 làm việc trong 10ngày là 12 tấn thuốc nổ thì sóng địa chất có thể lan truyền và làmchấn động nền móng công trình trên khoảng cách 2 ÷ 3 km Vớikhối lượng chất nổ mà ngành mỏ nước ta phải dùng là 17.000 ÷20.000 t/năm thì hàng năm xả vào khí quyển khoảng hơn 30 triệum3 khí các loại
Khâu xúc bốc trực tiếp tạo ra khoảng trống khai thác, gâymất ổn định các bờ dốc, xâm phạm tới diện tích thảm thực vật vàphần nào tạo tiền đề cho xói lở, bồi lấp làm thay đổi địa mạo khuvực, do vậy có thể coi khâu này gây ra các tác hại có tính địa cơhọc Ngoài ra khâu xúc bóc còn tạo nên các đáy moong sâu, gâythất thoát nước ngầm, làm ảnh hường phần nào đến sự biến đổidòng chảycủa hệ nước mặt,…Đó là tác hại có tính thủy văn
