Nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghệ an – hà tĩnh và xây dựng giải pháp giảm thiểu

DANH MỤC CÁC TỪ VIỆT TẮT TRONG LUẬN ÁNAHP Phương pháp phân tích thứ bậc Analytic Hierarchy Process CHASM Mô hình kết hợp Thủy văn và ổn định Combined Hydrology and Stability Model CP KST

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Thị Hòa

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN ĐẾN HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN KHU VỰC NGHỆ AN - HÀ TĨNH VÀ XÂY DỰNG

GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI - 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Thị Hòa

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN ĐẾN HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN KHU VỰC NGHỆ AN - HÀ TĨNH VÀ XÂY DỰNG

GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU

Ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã số: 9520320

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 TS.TRỊNH THÀNH

2 PGS.TS NGUYỄN PHƯƠNG

HÀ NỘI - 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong các công trình nghiên cứu nào

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Trịnh Thành và PGS.TS.Nguyễn Phương người Thầy đã hướng dẫn và giúp tôi định hướng trong nghiên cứukhoa học trong suốt thời gian thực hiện luận án

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể cán bộ bộ môn Kỹ thuật môitrường, Khoa Môi trường, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đây không chỉ là nơi đào tạo giúptôi trưởng thành hơn trong hoạt động nghiên cứu khoa học mà còn là nơi để tôi chia sẻ nhữngkhúc mắc gặp phải trong quá trình thực hiện luận án Lãnh đạo bộ môn đã tạo điều kiện vềmặt thời gian và trang thiết bị để tôi thực hiện trong suốt quá trình làm luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến chủ nhiệm đề tài cấp bộ B2014-02-212, TS NguyễnQuốc Phi, khoa Môi trường, trường Đại học Mỏ - Địa chất đã hỗ trợ kinh phí và tàiliệu cho các nội dung nghiên cứu thực hiện luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn đến các Thầy Cô của Viện Khoa học và Công nghệ Môitrường, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, những kiến thức mà tôi được tiếp thu, tích lũytrong suốt thời gian học tập tại đây từ khi là học viên cao học là nền tảng không thể thiếu đểtôi có đủ khả năng tiếp thu, trau dồi kiến thức mới phục vụ cho các nghiên cứu trong luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô của phòng đào tạo trường Đại học Báchkhoa Hà Nội đã giúp đỡ và hướng dẫn tận tình cho tôi các mẫu giấy tờ văn bản trongsuốt quá trình học tập và hoàn thành luận án

Để hoàn thành luận án này không thể không nhắc tới sự hỗ trợ và khuyến khích

về tinh thần của những người thân trong gia đình và bạn bè

Tôi xin Chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng…… năm 2020

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thị Hòa

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIỆT TẮT TRONG LUẬN ÁN v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TAI BIÊN MÔI TRƯỜNG VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 7

Một số khái niệm, tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án 7

Một số khái niệm 7

Một số tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án 7

Tổng quan các tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác 8

Tổng quan tình hình nghiên cứu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản trong nước và ngoài nước 9

Trên thế giới 9

Tại Việt Nam 14

Nguyên tắc lựa chọn các phương pháp phân tích nguy cơ tai biến môi trường 18

Khái quát chung và hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu 19

Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, nhân văn 19

Khái quát đặc điểm địa chất - khoáng sản vùng nghiên cứu 21

Hiện trạng khai thác, chế biến khoáng sản 23

Hiện trạng môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản đặc trưng của vùng nghiên cứu 28

Kết luận chương 1 35

CHƯƠNG 2 CÁCH TIẾP CẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

Cách tiếp cận trong nghiên cứu tai biến môi trường 37

Phương pháp nghiên cứu 41

Phương pháp thu thập, xử lý và tổng hợp tài liệu 41

Phương pháp nghiên cứu khảo sát địa chất môi trường 41

Phương pháp phân tích ảnh viễn thám kết hợp GIS 42

Phương pháp nghiên cứu địa động lực 43

Phương pháp mô hình hóa môi trường 43

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57

3.1 Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản 57

3.1.1 Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu các vị trí khai thác khoáng sản 57

3.1.2 Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu các điều kiện môi trường 59

3.1.3 Kết quả xây dựng CSDL nền phân tích nguy cơ xảy ra tai biến 62

3.2 Kết quả xác định các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ xảy ra tai biến tại vùng 64

3.2.1 Nhóm các yếu tố tự nhiên 64

3.2.2 Nhóm các yếu tố liên quan đến công nghệ khai thác , chế biến khoáng sản 67

3.3 Kết quả đánh giá nguy cơ tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu 70

3.3.1 Kết quả đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến trượt lở liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu (Vùng Quỳ Hợp và vùng Tương Dương Nghệ An) 71

3.3.2 Kết quả phân vùng lũ bùn đá tại vùng Nghiên cứu (Quỳ Hợp - Nghệ An) 100

3.3.3 Kết quả mô phỏng quá trình lan truyền một số chất gây ô nhiễm môi trường tại một số bãi thải quặng đuôi các khu vực khai thác, chế biến khoáng sản 104

3.3.4 Kết quả phân vùng dự báo nguy cơ ô nhiễm môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản 115

3.4 Phân tích đặc điểm tai biến môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu 118

3.4.1 Đặc điểm tai biến môi trường liên quan đến công nghệ khai thác 118

3.4.2 Đặc điểm tai biến liên quan đến điều kiện địa chất và loại hình khoáng sản 120

3.5 Phân tích nguyên nhân gây tai biến môi trường tại khu vực Nghiên cứu 121

3.5.1 Nguyên nhân tự nhiên 121

3.5.2 Các nguyên nhân liên quan đến hoạt động nhân sinh 123

3.5.3 Công tác quản lý nhà nước về khoáng sản và môi trường 128

3.6 Xây dựng giải pháp giảm thiểu và phòng ngừa tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản 130

3.6.1 Xây dựng và hoàn thiện các giải pháp tổng thể 132

3.6.2 Các giải pháp cụ thể đối với hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực 133

3.6.3 Xây dựng các giải pháp giảm thiểu các tác nhân gây tai biến 138

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 141

TÀI LIỆU THAM KHẢO 144

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 150

DANH MỤC CÁC TỪ VIỆT TẮT TRONG LUẬN ÁN

AHP Phương pháp phân tích thứ bậc Analytic Hierarchy Process

CHASM Mô hình kết hợp Thủy văn và ổn định Combined Hydrology and Stability Model

CP KSTM Cổ phần khoáng sản thương mại Commercial and mineral joint stocks

(company)

DDA Phương pháp phân tích biến dạng Discontinuous Deformation Analysis

không liên tục

CooperativeIPCC Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí Intergovernmental Panel on Climate

JTC1 Ủy ban Hỗn hợp tai địa chất

LSI Chỉ số nhạy cảm trượt lở đất

NDVI Chỉ số thảm thực vật chuẩn hóa Normalized Difference Vegetation Index

QCKTVMT Quy chuẩn kỹ thuật về môi trường Environmental technical regulationsSINMAP Mô hình Khoanh vẽ chỉ số ổn định Stability Index MAPping

TCCLMT Tiêu chuẩn chất lượng môi trường Environmental quality standards

TRIGRS Mô hình ước tính lượng mưa xâm nhập Transient Rainfall Infiltration and

Grid-và tính toán ổn định sườn dốc của vùng Based Regional Slope-Stability Modeltheo sơ đồ lưới

TT-BTNMT Thông tư - Bộ tài nguyên Môi tường Circular, Ministry of Natural Resources

and Environment

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Khả năng áp dụng các phương pháp phân tích tai biến……… 19

Bảng 1.2 Tổng hợp số lượng, sản lượng các mỏ đang khai thác trên khu vực 26

Bảng 1.3 Tóm tắt điểm mạnh, điểm yếu của các nhóm phương pháp 36

Bảng 2.1 Chỉ tiêu của Saaty so sánh cặp đôi các yếu tố 49

Bảng 2.2 Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố 49

Bảng 2.3 Giá trị RI ứng với từng số lượng chỉ tiêu n 50

Bảng 3.1 Các thành phần môi trường và yếu tố ảnh hưởng liên quan đến tai biến 63

Bảng 3.2 Kết quả tính toán trọng số cho các yếu tố độ dốc 82

Bảng 3.3 Kết quả tính toán trọng số cho các yếu tố vỏ phong hóa 82

Bảng 3.4 Kết quả tính toán trọng số cho các yếu tố thạch học 83

Bảng 3.5 Kết quả tính toán trọng số cho các yếu tố phân cắt sâu 84

Bảng 3.6 Ma trận sai số 85

Bảng 3.7 Độ tin cậy của các phương pháp dự báo 86

Bảng 3.8 Kết quả tính toán trọng số cho độ cao địa hình………

92

Bảng 3.9 Kết quả tính toán trọng số cho độ dốc địa hình 93

Bảng 3.10 Kết quả tính toán trọng số cho hướng dốc địa hình 93

Bảng 3.11 Kết quả tính toán trọng số cho mật độ dòng chảy 93

Bảng 3.12 Kết quả tính toán trọng số cho yếu tố chỉ số thực vật - NDVI 94

Bảng 3.13 Kết quả tính toán trọng số cho yếu tố địa chất 94

Bảng 3.14 Kết quả tính toán trọng số cho điều kiện ĐCCT 95

Bảng 3.15 Kết quả tính toán trọng số cho điều kiện ĐCTV 95

Bảng 3.16 Kết quả tính toán trọng số cho mật độ đứt gãy 96

Bảng 3.17 Kết quả tính toán trọng số cho đặc điểm vỏ phong hoá 96

Bảng 3.18 Kết quả tính toán trọng số cho yếu tố lượng mưa 97

Bảng 3.19 Kết quả tính toán trọng số cho loại hình đất 97

Bảng 3.20 Kết quả tính toán trọng số cho chiều dày tầng đất 97

Bảng 3.21 Kết quả tính toán trọng số cho thành phần cơ giới 97

Bảng 3.22 Ngưỡng phân bậc nguy cơ trượt lở tại khu vực nghiên cứu……… 99

Bảng 3.23 Bảng phân bậc nguy cơ trượt lở theo phương pháp Thống kê Bayes 99

Bảng 3.24 Bảng phân bậc nguy cơ trượt lở theo phương pháp Hệ số tin cậy 99

Bảng 3.25 Kết quả phân tích mức độ tin cậy của các phương pháp được tổng hợp 100

Bảng 3.26 Ma trận so sánh mức độ quan trọng của các yếu tố 101

Bảng 3.27 Ma trận chuẩn hoá và tính toán trọng số 101

Bảng 3.28 Kết quả tính toán trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng giữa các yếu tố theo ý kiến các chuyên gia 102

Bảng 3.29 Kết quả tính toán trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng trong từng yếu tố 102

Bảng 3.30 Tổng hợp khối lượng lấy mẫu môi trường tại mỏ thiếc sa khoáng Bản Cô 105

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1-1 Hệ các phương pháp phân tích tai biến……… 19

Hình 1-2 Sơ đồ vị trí khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An 29

Hình 1-3 Sơ đồ vị trí khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 32

Hình 2-1 Sơ đồ nguyên tắc tiếp cận nghiên cứu thực hiện trong luận văn 37

Hình 2-2 Các bước trong phân tích tai biến môi trường 38

Hình 2-3 Các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ xảy ra tai biến 38

Hình 2-4 Mô hình biểu diễn xác suất xuất hiện vị trí xảy ra tai biến theo mô hình thống kê Bayes… 44

Hình 2-5 Cấu trúc mạng nơron phân tích trượt lở 47

Hình 2-6 Sơ đồ mô tả sự lan truyền của chất ô nhiễm trong đất 53

Hình 2-7 Quy trình tính toán lan truyền của chất ô nhiễm sử dụng bộ phần mềm GeoStudio 2012 56 Hình 3-1 Các vị trí khai thác khoáng sản (sáng màu và loang lổ) tại Quỳ Hợp trên ảnh Landsat 8 OLI (10/02/2017) 57

Hình 3-2 Vị trí các điểm mỏ tại khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An đến năm 2017 Hình tròn thể hiện các vị trí khai thác thiếc, hình vuông thể hiện các vị trí khai thác đá hoa, hình tam giác thể hiện các vị trí khai thác đá xây dựng thông thường và hình chữ nhật thể hiện các xưởng chế biến khoáng sản 58

Hình 3-3 Một phần cơ sở dữ liệu các điểm mỏ tại khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An 58

Hình 3-4 Một phần cơ sở dữ liệu các điểm mỏ tại khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 59

Hình 3-5 Cấu trúc các trường dữ liệu các điểm mỏ tại Thạch Khê, Hà Tính 59

Hình 3-6 Các vị trí có kết quả phân tích mẫu nước mặt (a), nước ngầm (b) và nước thải (c) tại khu vực nghiên cứu 60

Hình 3-7 Minh họa về cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích mẫu nước mặt 60

Hình 3-8 Minh họa một phần về cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích mẫu nước ngầm 61

Hình 3-9 Minh họa về một phần cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích mẫu nước thải 61

Hình 3-10 Các vị trí có kết quả phân tích mẫu đất (a) và chất thải rắn (b) tại khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 61

Hình 3-11 Minh họa một phần về cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích mẫu đất 62

Hình 3-12 Minh họa một phần về cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích chất thải rắn 62

Hình 3-13 Ảnh Landsat tổ hợp kênh 541 các khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 63

Hình 3-14 Sơ đồ thành phần thạch học khu vực nghiên cứu 73

Hình 3-15 Sơ đồ mật độ đứt gãy và lineament 74

Hình 3-16 Sơ đồ vỏ phong hóa 74

Hình 3-17 Sơ đồ địa chất công trình khu vực nghiên cứu 75

Hình 3-18 Sơ đồ địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu 76

Hình 3-19 Sơ đồ loại hình đất (a), độ dày tầng đất (b) và thành phần cơ giới đất (c) khu vực 77

Hình 3-20 Sơ đồ hướng dốc địa hình……… 78

Hình 3-21 Sơ đồ hệ thống sông suối khu vực nghiên cứu 79

Hình 3-22 Sơ đồ lớp phủ thực vật khu vực nghiên cứu 79

Hình 3-23 Sơ đồ phân bố mưa lớn nhất trong 24h (a), sơ đồ biểu thị số ngày mưa >75mm (b) và Sơ đồ biểu thị số ngày mưa >100mm (c) 80

Hình 3-24 Sơ đồ hệ thống giao thông khu vực nghiên cứu 81

Hình 3-25 Sơ đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu 81

Hình 3-26 Các vị trí khai thác khoáng sản tại khu vực Quỳ Hợp 81

Hình 3-27 Sơ đồ dự báo nguy cơ và vị trí các điểm xảy ra tai biến theo kết quả tính toán của mô hình ANN 87

Hình 3-28 Biểu đồ phân bố nguy cơ xảy ra tai biến theo chỉ số nhạy cảm (LSI) 87

Hình 3-29 Phương pháp phân bậc theo phân phối chuẩn 87

Hình 3-30 Sơ đồ phân vùng nguy cơ xảy ra tai biến 88

Hình 3-31 Bản đồ địa hình (a) và độ dốc (b) khu vực nghiên cứu 90

Hình 3-32 Sơ đồ mạng lưới sông suối (a) và mật độ sông suối (b) 91

Hình 3-34 Sơ đồ thảm thực vật khu vực nghiên cứu 91

Hình 3-35 Sơ đồ dự báo nguy cơ trượt lở theo mô hình Thống kê Bayes (a) và phương pháp Hệ số tin cậy (b) 98

Hình 3-36 Kết quả phân bậc nguy cơ trượt lở theo mô hình Thống kê Bayes (a) và phương pháp Hệ số tin cậy (b) 99

Hình 3-37 Sơ đồ dự báo nguy cơ lũ bùn đá: a) hàng năm, b) mùa mưa và c) mùa khô 103

Hình 3-38 Sơ đồ dự báo nguy cơ lũ bùn đá: a) Lượng mưa lớn nhất trong 24h, b) số ngày mưa lớn trên 75mm và c) số ngày mưa lớn trên 100mm 103

Hình 3-39 Sơ đồ vị trí khai thác và các khu bị ô nhiễm tại mỏ thiếc sa khoáng, xã Châu Thành, Quỳ Hợp, Nghệ An 105

Hình 3-40 Quy trình xác định đường cong đặc trưng đất - nước và hàm hệ số thấm 108

Hình 3-41 Hàm hệ số thấm và lực hút dính 108

Hình 3-42 Hàm khối lượng nước và lực hút dính 109

Hình 3-43 Các điều kiện biên và lưới tính toán cho mặt cắt bãi thải mỏ thiếc sa khoáng Bản Cô 109 Hình 3-44 Áp lực nước trong đất sau khi mô phỏng 109

Hình 3-45 Kết quả mô phỏng phát tán sau 250 ngày (a), 500 ngày (b), 750 ngày (c), 1000 ngày (d), 1250 ngày (e) và 1500 ngày (f) 110

Hình 3-46 Sơ đồ vị trí bãi thải và các diện tích ô nhiễm môi trường tại mỏ Đá vôi Châu Hồng, xã Châu Tiến, Quỳ Hợp, Nghệ An 112

Hình 3-47 Các điều kiện biên và lưới tính toán cho mặt cắt bãi thải mỏ đá vôi trắng Châu Hồng 113 Hình 3-48 Áp lực nước trong đất sau khi mô phỏng 113

Hình 3-49 Kết quả mô phỏng phát tán sau 250 ngày (a), 500 ngày (b), 750 ngày (c), 1000 ngày (d), 1250 ngày (e), 1500 ngày (f), 1750 ngày (g) và 2000 ngày (h), 114

Hình 3-50 Các vùng dự báo nguy cơ ô nhiễm môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản tại Quỳ Hợp, Nghệ An 116

Hình 3-51 Các vùng dự báo nguy cơ ô nhiễm môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản tại Thạch Khê, Hà Tĩnh 117

Hình 3-52 Các chiến lược giảm thiểu rủi ro tai biến liên quan đến các hoạt động khoáng 130

Hình 3-53 Một số vị trí xảy ra tai biến liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản .137 Hình 3-54 Nguy cơ vỡ đập hồ lắng và bãi thải quặng đuôi tại khu vực bản Na Kỳ, xã Liên Hợp .137

Hình 3-55 Các vị trí có nguy cơ tai biến tại các xã a) Châu Hồng và b) Châu Lộc……… .138

Hình 3-56 Sơ đồ bố trí bãi nổ mìn vi sai phi điện điển hình 139

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Ngành công nghiệp khai thác mỏ đã và đang ngày càng chiếm vị trí quan trọng trongnền kinh tế của nước ta và là nguồn lực quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa đất nước.Tuy nhiên, bên cạnh mặt tích cực, thì hoạt động khai thác khoáng sản cũng gây ra nhiều tácđộng xấu ảnh hưởng tới môi trường sinh thái và cả tính mạng, tài sản của con người Hoạtđộng khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên khoáng sản nói chung đều có tác động mạnh mẽđến môi trường tự nhiên; trong đó có môi trường sống Bên cạnh đó, do công tác đánh giánguy cơ tai biến môi trường chưa được quan tâm và thực hiện tốt Vì vậy, vấn đề ô nhiễm môitrường trong hoạt động khai thác mỏ ngày càng gia tăng cả về số lượng và quy mô; trong đó,đặc biệt nghiêm trọng tại khu vực Nghệ An - Hã Tĩnh, một trong những khu vực tập trung lớn

và đa dạng các hoạt động khai thác khoáng sản của nước ta Yếu tố chính gây tác động đếnmôi trường là các dạng tai biến từ khai trường khai thác khoáng sản, các bãi thải, khí độc hại,bụi và nước thải mỏ làm phá vỡ cân bằng điều kiện sinh thái vốn đã được hình thành từhàng chục triệu năm, gây ra sự ô nhiễm nặng nề đối với môi trường đất, nước, không khí… vàảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của con người

Trên thế giới, việc nghiên cứu các tai biến môi trường do hoạt động khai tháckhoáng sản được chú ý từ rất sớm và hiện đã áp dụng nhiều phương pháp có tính khoahọc cao vào việc ước lượng và dự báo nguy cơ Nhưng ở nước ta, vấn đề này mới chỉđược chú trọng trong khoảng 10 năm trở lại đây khi các hoạt động tai biến xảy ra liêntục hàng năm và gây ra rất nhiều thiệt hại nghiêm trọng về người và của Các thiệt hại

về tính mạng con người và tài sản do các dạng tai biến môi trường gây ra thườngnghiêm trọng hơn so với nhận thức và đánh giá hiện nay của xã hội Sự quan tâm củacộng đồng về các sự cố môi trường chỉ được chú ý sau khi các thảm hoạ nghiêm trọng

đã diễn ra cho thấy các nguy cơ về tai biến môi trường chưa được đánh giá đúng mức,chưa được nghiên cứu một cách bài bản, hệ thống; đặc biệt công tác nghiên cứu dự báotai biến và rủi do liên quan khai thác khoáng sản gần như còn bỏ ngỏ

Tình hình thực tế trong những năm gần đây cho thấy vấn đề ảnh hưởng và nguy cơ ônhiễm môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản diễn ra ngày càng phức tạp,hiện tượng tai biến môi trường do khai thác khoáng sản xảy ra với tần suất, cường độ và mật

độ ngày càng cao, gây thiệt hại lớn và ngày càng nghiêm trọng hơn Đi kèm với sự tăngtrưởng cao về công suất khai thác là các nguy cơ xảy ra tai biến môi trường tại các khaitrường, khu chế biến khoáng sản, bãi thải, các đường lò trong khai thác hầm lò…, nguy cơphá vỡ các đập quặng đuôi cũng như khả năng sụt, lún trong khai thác hầm lò và hậu quả củachúng lên bề mặt đất còn có khả năng gây ra sự phát tán các chất độc hại ra môi trường xungquanh, gây ô nhiễm môi trường tại các diện tích khai thác trong khu vực nghiên cứu Tuynhiên, vấn đề nghiên cứu nhận dạng và dự báo mức độ ô nhiễm môi trường trong khai tháckhoáng sản và đề xuất các biện pháp phòng ngừa trên cơ sở định lượng hoá mối quan hệ giữatai biến môi trường và các yếu tố liên quan ở nước ta chưa được quan tâm đúng mức Các

công trình nghiên cứu về tai biến môi trường đã tiến hành chủ yếu mang tính khu vực,

đa số mới đề cập được các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ tai biến, chưa có các ướclượng về mức độ tổn thương môi trường cũng như đánh giá thiệt hại từ các rủi ro môitrường Do vậy, các giải pháp phòng ngừa nêu ra còn mang tính định hướng chung,khả năng áp dụng vào thực tế khó khăn và hiệu quả không cao

Vì vậy, để khắc phục được những hạn chế nêu trên, việc nghiên cứu đặc điểmphân bố, các tác nhân làm phát tán các chất độc hại vào môi trường sống nhằm khoanhvùng nguy cơ tai biến môi trường và dự báo nguy cơ tai biến môi trường, xây dựnggiải pháp phòng ngừa và biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng của chúng đến môi trường

do hoạt động khai thác khoáng sản là hết sức cần thiết Đây là vấn đề có tính khoa học

và ý nghĩa thiết thực, làm cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch phục vụ phát triểnbền vững kinh tế-xã hội của vùng nghiên cứu nói chung và các khu vực có hoạt độngkhai thác khoáng sản nói riêng, giúp cơ quan quản lý nhà nước trong công tác cấp giấyphép hoạt động khoáng sản (thẩm định các Dự án đầu tư, thiết kế mỏ, luận án đánh giátác động môi trường (ĐTM), lập đề án cải tạo, phục hồi môi trường sau khai thác mỏhoặc kiến nghị các khu vực không đủ điều kiện để tiến hành hoạt động khoáng sản

Từ những vấn đề nêu trên việc nghiên cứu nguy cơ tai biến môi trường liên quan đếnhoạt động khai thác khoáng sản có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao Vì vậy, đề tài

“Nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh và xây dựng giải pháp giảm thiểu” là hết sức cấp thiết, từ đó

có kế hoạch sử dụng và các biện pháp quản lý môi trường một cách hợp, phục vụ mục tiêu

phát triển kinh tế bền vững cho khu vực nghiên cứu nói riêng và xã hội nói chung

2 Mục tiêu của luận án

- Mục tiêu chung:

Xác định được các yếu tố nguy cơ và phân tích khả năng xảy ra tai biến từ đókhoanh vùng nguy cơ xảy ra tai biến môi trường do hoạt động khai thác khoáng sảnkhu vực Nghệ An – Hà Tĩnh và xây dựng các giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu

+ Nghiên cứu xây dựng các giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu

3 Nội dung nghiên cứu

- Xây dựng cơ sở dữ liệu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực nghiên cứu

- Nghiên cứu xác định các dạng tai biến địa chất do hoạt động khai thác khoángsản (sạt lở sườn tầng khai thác, bãi thải, sập đường lò, bục nước trong khai thác hầm

lò, sự phá vỡ các hồ chứa quặng đuôi, biến dạng bề mặt địa hình,…)

- Đánh giá nguy cơ tai biến môi trường đặc trưng (đất, nước, không khí ) tạimột số khu vực khai thác khoáng sản ở khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh và ảnh hưởng củachúng đến hệ sinh thái và sức khoẻ cộng đồng

- Đánh giá các yếu tố nguy cơ và phân tích khả năng xảy ra tai biến môi trườngbằng phương pháp chuyên gia và các bài toán định lượng do hoạt động khai tháckhoáng sản tại khu vực nghiên cứu

- Dự báo mức độ ô nhiễm môi trường dựa trên việc xây dựng các mô hình dựbáo khả năng biến động địa chất, phân tích mức độ ổn định đối với các khai trường,bãi thải, hồ chứa quặng đuôi và khu vực chế tuyển quặng; cũng như khả năng phát táncác chất gây ô nhiễm vào môi trường

- Khoanh định các diện tích có khả năng gây tai biến liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản

- Xây dựng các giải pháp giảm thiểu tai biến môi trường do các hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực Nghệ An - Hã Tĩnh

4 Phương pháp nghiên cứu

a Phương pháp thu thập, xử lý và tổng hợp tài liệu:

-Thu thập tổng hợp kết quả đo vẽ bản đồ địa chất và khoáng sản khu vực nghiêncứu bao gồm đặc điểm địa chất khoáng sản, các điều kiện địa chất công trình, thuỷvăn, địa mạo, vỏ phong hoá, điều kiện khai thác mỏ;

- Tài liệu về thăm dò và khai thác khoáng sản;

- Các tài liệu về khí tượng thủy văn khu vực, địa hình, ảnh viễn thám các khu vực xung quanh các khu mỏ;

- Thu thập, phân tích tổng hợp tài liệu đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai khoáng tới môi trường trong khu vực nghiên cứu

b Phương pháp nghiên cứu khảo sát địa chất môi trường:

Phương pháp này được tiến hành nhằm xác định sự phân bố trong không giancủa các tai biến môi trường đã xảy ra, các vị trí, đặc điểm địa hình, địa mạo, cấu trúcđịa chất bất lợi; từ đó xác định các yếu tố nguy cơ ảnh hưởng đến việc hình thành cáctai biến Thu thập các loại mẫu phân tích

Các phương pháp khảo sát thực địa bao gồm:

- Lộ trình địa chất môi trường tổng quan trên toàn bộ diện tích nghiên cứu và lộ trình nghiên cứu chi tiết trong các khu mỏ đang khai thác được lựa chọn;

-Tiến hành quan trắc (định kỳ) môi trường không khí, đất, nước theo các quy chuẩn về chất lượng môi trường hiện hành tại một số các mỏ trong khu vực nghiên cứu;

- Lấy, gia công và phân tích các chỉ tiêu môi trường các loại mẫu đất, nước, thực vật và mẫu bụi cho một số mỏ đại diện tại khu vực nghiên cứu

c Phương pháp phân tích ảnh viễn thám và nghiên cứu địa mạo cảnh quan:

Phương pháp phân tích viễn thám được áp dụng nhằm xác định các yếu tố kiếntạo, biến đổi lớp phủ thực vật, mạng lưới thủy văn trên mặt và mối liên quan của chúngvới các dạng tai biến địa chất Phương pháp này được áp dụng cho cả nghiên cứu kháiquát và nghiên cứu chi tiết Đây là phương pháp có hiệu quả rất cao với các khu vực có

độ che phủ kém, địa hình phân cắt mạnh, khó khăn trong quá trình khảo sát Đồngthời, dựa vào điều kiện địa hình khu vực nghiên cứu, vị trí phân bố của mỏ và điểmquặng khoáng sản tiến hành phân tích dự báo mức độ phát tán của chất ô nhiễm trên cơ

sở ứng dụng công nghệ GIS và phân tích ảnh viễn thám

d Phương pháp nghiên cứu địa động lực:

Phương pháp nghiên cứu này được tiến hành nhằm xác định mối liên quan giữa cácđiều kiện thủy văn và tính chất cơ lý của đất đá đến các tai biến động lực có trong vùngnghiên cứu Các tài liệu địa chất thủy văn, địa chất công trình chủ yếu thu thập và tổnghợp từ các công việc đã được tiến hành trước đây Các tài liệu về các tầng chứa nước, chấtlượng nước… các tính chất cơ lý của đất đá, quặng sẽ được bổ sung thông qua việc khảosát tổng quan trên toàn diện tích và cho từng khu vực lựa chọn nghiên cứu chi tiết

e Phương pháp mô hình hóa môi trường:

Đây là phương pháp nghiên cứu xuyên suốt luận án thông qua việc xây dựng cơ sở dữliệu về hiện trạng tai biến cũng như các yếu tố liên quan như địa chất, địa hình, địa mạo, điềukiện thảm phủ, khí hậu thủy văn… và được phân tích bằng các mô hình tính toán định lượnggồm mô hình thống kê Bayes (WoE), mô hình hồi quy logic (LG), mô hình mạng nơron nhântạo (ANN), mô hình hệ số tin cậy (CF), mô hình đánh giá đa chi tiêu (MCDA) và biểu diễnkết quả trên nền GIS nhằm xác định hiện trạng cũng như phân vùng nguy cơ xảy ra tai biến.Ngoài ra, NCS còn tiến hành xây dựng các mô hình địa môi trường cụ thể là mô hình phân tửhữu hạn CTRAN/W với mục đích làm sáng tỏ cơ chế phát tán các chất gây ô nhiễm đến môitrường xung quanh do các hoạt động khai thác khoáng sản tại các khu vực nghiên cứu và mốiliên quan của các dạng tai biến với cấu trúc địa chất, đặc điểm địa hình-địa mạo, đặc điểmquặng hoá và phương pháp khai thác, chế tuyển quặng

f Phương pháp chuyên gia:

Luận án trải rộng trên nhiều lĩnh vực như địa chất khoáng sản, địa hóa môi trường

và cảnh quan địa mạo, khai thác khoáng sản, kỹ thuật môi trường; do vậy để xử lý, luậngiải, tổng hợp tài liệu đưa ra các luận án, đánh giá rủi ro môi trường trong khai thác, cũngnhư các khuyến cáo về ảnh hưởng của các quá trình khai thác đối với môi trường, khuyếncáo về quy hoạch dân cư, sản xuất nông nghiệp, khai khoáng, bảo vệ môi trường cần tranhthủ được sự đóng góp của các chuyên gia thuộc các lĩnh vực trên Phương pháp chuyêngia được thể hiện dưới các hình thức tổ chức các buổi hội thảo chuyên đề, mời các chuyêngia phân tích xử lý, luận giải tổng hợp tài liệu đưa ra sản phẩm dưới dạng chuyên đề

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng nghiên cứu

* Các dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khoáng sản

- Tai biến địa chất tại các khu vực khai thác, chế biến:

+ Sạt lở sườn tầng khai thác, bãi thải, sập đường lò, bục nước trong khai thác hầm lò +Sự phá vỡ của các hồ chứa quặng đuôi.

+Sập, lún, sụt trong khai thác hầm lò và hậu quả của chúng lên bề mặt đất

- Tích tụ và phát tán chất thải rắn và chất thải nguy hại.

- Ô nhiễm đất, nước và không khí, cũng như tiềm năng về dòng thải mỏ:

+ Sự ô nhiễm môi trường không khí, đất và nước (mặt, ngầm) do sự phát táncủa các hạt bụi, các hợp chất kim loại; đặc biệt kim loại độc hại (kim loại nặng, phóngxạ) và dòng thải acid

+Sự lan truyền các chất gây ô nhiễm có hại cho con người và môi truờng tự nhiên.+ Sự acid hoá các thuỷ vực và đất, đặc biệt các khu vực sản xuất nông nghiệp vàkhu tập trung dân cư sinh sống

* Các sự cố môi trường khác ảnh hưởng đến tính mạng và sức khoẻ con

người b Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu là các vùng có hoạt động khai thác khoáng sản khai tháckhoáng sản, trong đó tập trung nghiên cứu chi tiết tại một số mỏ tiêu biểu theo loại hìnhkhoáng sản và công nghệ khai thác ở khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh; trọng tâm là vùng khaithác đá làm vật liệu xây dựng, đá ốp lát, khai thác khoáng sản kim loại như thiếc tại QuỳHợp (Nghệ An), khai thác khoáng sản ven biển Thạch Hà - Cẩm Xuyên (Hà Tĩnh)

6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án

- Ý nghĩa thực tiễn:

+Cung cấp cho các nhà quản lý và các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực khoáng sản

hệ phương pháp xác định các yếu tố gây tai biến môi trường liên quan hoạt động khoáng sản

+ Là tài liệu tham khảo cho công tác đánh giá ảnh hưởng của tai biến môi trường

do hoạt động thăm dò khai thác khoáng sản, phục vụ quy hoạch thăm dò, khai thác chếbiến khoáng sản khu vực nghiên cứu nói riêng và trên phạm vi toàn quốc nói chung

7 Tính mới của luận án

1 Luận án đã sử dụng kết hợp phương pháp nghiên cứu định lượng (toán thống kê) và

mô hình số trong dự báo và khoanh vùng nguy cơ xảy ra tai biến môi trường, bao gồm môhình thống kê Bayes (W0E), phương pháp Hệ số tin cậy (CF), mô hình hồi quy logic (LG) vàmạng nơron nhân tạo (ANN) để đánh giá nguy cơ trượt lở; đánh giá nguy cơ xảy ra lũ bùn đákhi có sự cố vỡ các đập quặng đuôi bằng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu (MCDA) và mô

hình phần tử hữu hạn CTRAN/W để mô phỏng quá trình di chuyển của các chất gây ô nhiễm từ các bãi thải ra môi trường.

2 Luận án đã tích hợp nhiều tư liệu mới, xây dựng cơ sở dữ liệu về tác động của hoạtđộng khai thác khoáng sản tới môi trường tự nhiên tại khu vực nghiên cứu Các yếu tố ảnhhưởng tới các dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản đượcxác định dựa trên các phương pháp phân tích ảnh viễn thám và công nghệ GIS Trong đó,nguồn tư liệu ảnh viễn thám đa thời gian đã được sử dụng để phân tích sự biến động củacác diện tích khai thác khoáng sản, các khu vực khai thác trái phép không được cập nhậttrong các báo cáo của các cơ quan quản lý nhà nước Kết quả tổng hợp về các dạng taibiến môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực nghiên cứu

đã được xác định với 4 dạng nguy cơ chính gồm: i) khả năng phát tán khói bụi trongkhông khí; ii) khả năng phát tán các chất ô nhiễm theo mạng lưới sông suối; iii) nguy cơxảy ra trượt lở tại các sườn tầng khai thác và các vị trí đổ thải và iv) nguy cơ xảy ra lũ bùn

đá khi có sự cố sạt lở bãi thải và vỡ các hồ chứa quặng đuôi

3.Từ kết quả nghiên cứu, luận án đã xây dựng và đề xuất 03 nhóm giải phápnhằm giảm thiểu tai biến môi trường do các hoạt động khai thác khoáng sản tại khuvực Nghệ An - Hã Tĩnh, gồm i) Nhóm giải pháp công trình; ii) Nhóm giải pháp phicông trình và iii) nhóm giải pháp về cơ chế chính sách

8 Cấu trúc của luận án

Luận án gồm 143 trang, 36 bảng, 66 hình, 85 tài liệu tham khảo và phụ lục Luận

án bao gồm các phần chính sau: Mở đầu (06 trang), Chương 1 - Tổng quan về tai biến môitrường và hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu (30 trang), Chương 2 - Phương phápnghiên cứu (20 trang), Chương 3 - Kết quả và thảo luận (84 trang) và Kết luận,kiến nghị(03 trang) Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận án được trình bày thành 03 chương:

Chương 1 Tổng quan về tai biến môi trường trong hoạt động khai thác khoáng sản và hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu

Chương 2 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên

cứu Chương 3 Kết quả và thảo luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TAI BIÊN MÔI TRƯỜNG VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHU

VỰC NGHIÊN CỨU Một số khái niệm, tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận ánMột số khái niệm

- Tai biến môi trường: Tai biến môi trường là biểu hiện về điều kiện, hoàn cảnh, hiện

tượng, vụ việc hoặc quá trình, được xuất hiện, diễn biến trong thiên nhiên, trong xã hội, cótiềm năng gây hại, gây nguy hiểm đe dọa đối với an toàn sức khỏe, tính mạng con người, tàisản kinh tế, tài sản văn hóa - xã hội của một bộ phận cộng đồng loài người, hoặc có nguy cơ

đe dọa, thậm chí phá vỡ tính ổn định, an toàn một bộ phận, cho đến toàn cục mang tính hệthống môi trường tự nhiên, môi trường văn hóa xã hội và môi trường nhân sinh ([1], [2])

-Tai biến môi trường trong hoạt động khoáng sản: là các dạng tai biến môi trường nêu trên được xuất hiện, diễn biến có liên quan hoạt động thăm dò, khai thác và

chế biến khoáng sản

- Khoáng sản: khoáng sản là khoáng vật, khoáng chất có ích được tích tụ tự nhiên

hàng ngàn, hàng nghìn năm ở thể rắn, thể lỏng, thể khí tồn tại trong lòng, trên mặt đất.Khoáng sản là tài nguyên hầu hết không tái tạo được, là tài sản quan trọng của quốc gia

-Hoạt động khoáng sản: Theo quy định của pháp luật về Khoáng sản (Điều 2, Luật Khoáng sản) thì Hoạt động khoáng sản bao gồm hoạt động thăm dò khoáng sản,

hoạt động khai thác khoáng sản và chế biến khoáng sản

-Thăm dò khoáng sản là hoạt động nhằm xác định trữ lượng, chất lượng

khoáng sản và các thông tin khác phục vụ khai thác khoáng sản.

-Khai thác khoáng sản là hoạt động nhằm thu hồi khoáng sản, bao gồm xây dựng cơ bản mỏ, khai đào, phân loại, làm giàu và các hoạt động khác có liên quan.

-Chế biến khoáng sản: Chế biến khoáng sản là quá trình sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp các phương pháp cơ-lý-hóa để làm thay đổi tính chất của khoáng sản sau

khi khai thác nhằm tạo ra các sản phẩm có quy cách, chỉ tiêu kỹ thuật phù hợp với yêucầu sử dụng và có giá trị thương mại cao hơn khoáng sản sau khai thác

+ Quặng đuôi: Quặng đuôi, còn được gọi là tailings, quặng cuối, là vật liệu được

thải ra trong quá trình chế biến khoáng sản Trong quặng đuôi vẫn còn hàm lượng khoángsản có ích vì quá trình chế biến khoáng sản không bao giờ đạt hiệu quả 100%

+ Bãi thải: Bãi thải (waste dump) là khu vực dùng để chứa đất đá thải và các tạp chất khác trong quá trình khai thác, sàng tuyển và chế biến khoáng sản (theo Quy

chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 04:2017/BCT an toàn trong khai thác mỏ)

+ Đứt gãy: Đứt gãy (còn gọi là biến vị, đoạn tầng hoặc phay) là một hiện tượng

địa chất liên quan tới các quá trình kiến tạo trong vỏ trái đất Đứt gãy chia làm nhiềuloại: Đứt gãy thuận, đứt gãy nghịch, đứt gãy trượt bằng

Một số tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án

Theo Luật Bảo vệ Môi trường mới nhất ban hành năm 2014, tiêu chuẩn môitrường là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, vềhàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyềnquy định làm căn cứ để bảo vệ môi trường

- Môi trường không ô nhiễm: là môi trường có các thông số nằm trong trong mức cho phép của tiêu chuẩn về chất lượng môi trường (TCCLMT).

- Môi trường ô nhiễm: là môi trường có một hoặc nhiều chất gây ô nhiễm vượt

quá TCCLMT

- Môi trường ô nhiễm nghiêm trọng: là môi trường có hàm lượng của 1 hoặc

nhiều hóa chất, kim loại nặng vượt quá TCCLMT từ 3 lần trở lên hoặc nhiều chất ônhiễm khác vượt quá TCCLMT từ 5 lần trở lên

- Môi trường ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng (hàm lượng của 1 hoặc nhiều hóa

chất, kim loại nặng vượt quá TCCLMT từ 5 lần trở lên, hoặc nhiều chất ô nhiễm khácvượt quá TCCLMT từ 10 lần trở lên

Mức độ ô nhiễm môi trường được xác định chi tiết cho từng thông số dựa trên

cơ sở so sánh giữa kết quả phân tích mẫu với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia vềTCCLMT Đối với nước mặt so sánh theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT; nước ngầmtheo QCVN 09-MT:2015/BTNMT; nước thải công nghiêp theo QCVN40-2011/BTNMT; đất và chất thải rắn theo QCVN 03-MT:2015/BTNMT; môi trườngkhông khí xung quanh theo QCVN 05:2013/BTNMT và QCVN 26:2010/BTNMT Cụthể, hàm lượng xác định các mức ô nhiễm của các thông số môi trường được trình bày

cụ thể tại bảng 1 phần phục lục của luận án

Tổng quan các dạng tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản

Công nghiệp khai thác khoáng sản tăng trưởng mới cả về quy mô và việc áp dụng cáccông nghệ tiên tiến đã góp phần quan trọng vào công cuộc đổi mới đất nước Tuy vậy, hoạtđộng khoáng sản đã gây tiêu cực đến môi trường, làm cạn kiệt tài nguyên, gây ảnh hưởngkhông tốt đến sức khỏe và an toàn của người lao động Có nhiều cách để phân chia các dạngtai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản tuy nhiên với đặc thù của vùngnghiên cứu nên vấn đề tác động môi trường tự nhiên do hoạt động khai thác khoáng sản đượcchia ra 3 dạng: Các tai biến vật lý, tai biến hóa học và tai biến sinh thái [3]

- Tai biến vật lý: Các dạng tai biến vật lý liên quan đến quá trình khai thác khoáng sản bao gồm các hiện tượng như đổ lở, trượt tại các moong khai thác, lũ bùn đá

do các bãi thải mỏ bị phá vỡ

- Các dạng tai biến hóa học:

Với đặc thù là khai thác và chế biến đá, các dự án khi đi vào hoạt động sẽ phátsinh các nguồn ô nhiễm như bụi và khí thải phát sinh chủ yếu từ các hoạt động củaphương tiện vận chuyển, từ quá trình nổ mìn, nghiền sang, bốc xúc…

Sự phá vỡ cấu trúc của đất đá chứa quặng khi tiến hành đào bới và khoan nổ sẽthúc đẩy các quá trình hoà tan, rửa lũa các thành phần chứa trong quặng và đất đá, quátrình tháo khô mỏ, đổ các chất thải vào nguồn nước, chất thải rắn, bụi thải không đượcquản lý, xử lý chặt chẽ, tham gia vào thành phần nước mưa, nước chảy tràn cung cấpcho nguồn nước tự nhiên là những tác động hoá học làm thay đổi tính chất vật lý vàthành phần hoá học của nguồn nước xung quanh các khu mỏ Việc khai thác và tuyểnquặng vàng phải dùng đến thuốc tuyển chứa Hg, ngoài ra, các nguyên tố kim loại nặngnhư asen, antimoan, các loại quặng sunfua, có thể rửa lũa hoà tan vào nước

- Các tai biến sinh thái liên quan đến môi trường:

Hoạt động khai thác khoáng sản và các hoạt động liên quan ảnh hưởng đến hệ sinhthái dưới với mức độ khác nhau: Bị phá huỷ hoàn toàn hoặc bị ảnh hưởng xấu đến sự sinhtrưởng và phát triển Không những thế, các chất thải của quá trình khai thác như bụi, khí thải,chất thải rắn cũng có ảnh hưởng nhất định tới hệ thực vật khu vực xung quanh do khả nănglan truyền trong môi trường Bụi là một trong những tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm, nhưđối với thực vật, bụi lắng đọng trên lá làm giảm khả năng quang hợp của cây, làm giảm năngsuất cây trồng Chất thải rắn và khí độc hại làm ảnh hưởng tới sự sinh sản của các loài độngvật Tiếng ồn và chấn động khi nổ mìn cũng ảnh hưởng đến sức khỏe tinh thần của người dân.Bên cạnh đó, quá trình khai thác khoáng sản chiếm dụng đất nông nghiệp và lâm nghiệp

Tổng quan tình hình nghiên cứu tai biến môi trường liên quan đếnhoạt động khai thác khoáng sản trong nước và ngoài nước

Trên thế giới

Trên thế giới công tác nghiên cứu về tai biến và rủi ro môi trường do hoạt động khaithác khoáng sản thường được tiến hành cùng với quá trình điều tra, thăm dò và khai tháckhoáng sản Trong đó, các nghiên cứu tập trung đánh giá sự ảnh hưởng của quá trình khai tháctới môi trường tự nhiên cũng như nhân sinh, đặc biệt là sau Thập kỷ Quốc tế về Giảm thiểuThiên tai (1990), các nghiên cứu, điều tra về tai biến và rủi ro đã được các nhà khoa học, cácnhà quản lý quan tâm thúc đẩy và đã thể hiện sự phát triển rất mạnh mẽ ở nhiều quốc gia Các

dự án lớn mang tính toàn cầu có thể kể đến như: Dự án kết hợp của UNESCO và Liên đoànđịa chất quốc tế (IUGS) về đánh giá tác động môi trường và sức khoẻ con người do khai tháckhoáng sản tại Châu Phi [4], Chương trình Giảm thiểu thiệt hại sau khai thác mỏ tại Mỹ [5],Nhật Bản [6], Dự án giảm thiểu nguy cơ tai biến từ năm 2004 đến 2012 của Ngân hàng Thếgiới (WB) [7], Chương trình Giảm thiểu và Ứng phó với tai biến và rủi ro của Quỹ Môitrường Toàn cầu (GEF) [8] ….đều có đánh giá về các tai biến liên quan đến hoạt động khaikhoáng Thành quả đạt được của các dự án này là đã cung cấp cho cộng đồng nhận thức vềcác dạng tai biến cũng như nguy cơ rủi ro môi trường do khai thác khoáng sản gây ra, giúpcho các chính quyền địa phương và các cơ quan quản lý nhà nước có những chiến lược hiệuquả trong phòng tránh thiên tai, giảm thiểu hậu quả và tìm kiếm những biện pháp khắc phục

Các tai biến môi trường liên quan đến hoạt động thăm dò, khai thác và chế biếnkhoáng sản diễn ra khá phổ biến, nguy hiểm và đôi khi gây ra những thảm họa nghiêm trọng

về tính mạng con người, phá hủy nhiều công trình dân sinh kinh tế Trên thế giới, việc nghiêncứu, xác định mức độ ảnh hưởng nhằm hướng tới mục tiêu phòng tránh các thiệt hại do taibiến gây ra luôn được đặc biệt quan tâm trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội Nhiềunghiên cứu về tai biến và đánh giá rủi ro môi trường đã được tiến hành chi tiết, đặc biệt tạimột số quốc gia như Mỹ, Canada, Anh, Pháp, Úc, Ấn Độ, Đức, Nhật, Trung Quốc nơi hàngnăm những thiệt hại do các tai biến địa chất và môi trường gây lên tới hàng tỷ USD Từ năm

2000, Mỹ đã xây dựng “Chiến lược quốc gia 10 năm giảm nhẹ tai biến địa chất”, trong đó các

tai biến liên quan đến khai thác khoáng sản đóng một phần rất quan trọng

Tại Trung Quốc, từ những năm 1989-1990, đã tiến hành xây dựng atlas về phòng ngừacác tai biến địa chất, trong đó nghiên cứu về nguyên nhân hình thành, các đặc trưng, mức độnguy hại và cách phòng trị Năm 1992, Viện Điều tra cơ bản về Địa chất thủy văn - Địa chấtcông trình Trung Quốc cũng đã tiến hành điều tra nghiên cứu xây dựng bản đồ phân

loại, phân bố và phân vùng dự báo tai biến địa chất cho toàn lãnh thổ Hiện nay, tạiTrung Quốc, các nghiên cứu đã đi sâu theo hướng lượng hoá các yếu tố nguyên nhân

và dự báo tai biến với sự hỗ trợ của công nghệ địa không gian kết hợp GIS, viễn thám

và các hệ thống quan trắc tự động Trung Quốc đang tiến hành thành lập bộ bản đồ taibiến môi trường toàn quốc và hiện đang tích cực thành lập các bản đồ tai biến môitrường cho từng tỉnh và từng khu vực quan trọng, trong đó đặc biệt chú ý đến các khuvực đang có các hoạt động khai thác khoáng sản ([9], [10], [11])

Tại Nga, các nghiên cứu đang đi sâu phân tích mối quan hệ của các hiện tượng tai biếnđịa chất với các chuyển động hiện đại vỏ Trái đất, đặc biệt là đứt gẫy hoạt động Các yếu tốảnh hưởng như lượng mưa, độ che phủ rừng và hoạt động kinh tế của con người cũng đượcnhấn mạnh Do điều kiện khí hậu khắc nghiệt và dân cư phân bố thưa thớt nên các dự ánnghiên cứu tai biến địa chất tại Nga không thực hiện trên diện rộng mà chỉ được tiến hànhđánh giá cho từng khu vực dự án cụ thể Nhiệm vụ chủ yếu bao gồm việc xây dựng các bản đồ

dự báo, đánh giá rủi ro tại các vùng lãnh thổ khác nhau và đặc biệt đã áp dụng cụ thể cho một

số đô thị, đối tượng kinh tế xã hội quan trọng như trong quy hoạch vùng thủ đô Moscow, khuliên hợp Olympic Sochi hay các vùng băng vĩnh cửu ([12], [ 13], [14])

Tại Hàn Quốc, người ta đã xây dựng đề án nghiên cứu trượt lở liên quốc gia(2003-2005) thuộc Ủy ban các chương trình Khoa học Trái đất ở Đông Á và ĐôngNam Á (CCOP) do Viện Địa chất và Tài nguyên Hàn Quốc (KIGAM) tài trợ Đề ánnày đã giúp đỡ các nước thành viên phát triển các kỹ thuật đánh giá tai biến trượt lở ởnước mình Khi thực hiện đề án này nhiều phương pháp và kỹ thuật được nghiên cứu

áp dụng (hệ thống thông tin địa lý - GIS, phân tích không gian, viễn thám ) để thuthập, quản lý và nghiên cứu phân vùng tai biến trượt lở ([15])

Tại Mỹ, từ năm 2000 chính phủ đã đề ra chương trình nghiên cứu tai biến trượt

lở và chiến lược giảm nhẹ thiệt hại do Cục Địa chất Mỹ (USGS) quản lý Trong chiếnlược phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại do trượt lở gây ra, USGS đề xuất thành lập 4 dạngbản đồ: bản đồ thống kê trượt lở, bản đồ nhạy cảm trượt lở, bản đồ nguy cơ tai biến vàbản đồ đánh giá rủi ro [16]

Trước những năm 1990, hầu hết các nghiên cứu về tai biến địa chất nói chung trên thế giớiđều sử dụng phương pháp thống kê và tổng hợp thông tin về hiện trạng tai biến Phương pháp nàyđòi hỏi sự quan trắc thường xuyên và nhiều công sức khảo sát thực địa Năm 1972, Nemcok vànnk nghiên cứu về cách phân loại các dạng trượt lở đất đá và thành lập bản đồ kiểm kê trượt đất tỷ

lệ 1:1.000.000 cho toàn bộ Tiệp Khắc [17], Năm 1974, Hatano và nnk thành lập bản đồ địa mạo1:200.000 của vùng Sendai (Nhật Bản) [18], qua đó chỉ ra các đặc điểm địa mạo dễ xảy ra cácdạng tai biến địa chất Sự phát triển của các phương pháp đo vẽ trực tiếp và phân tích địa mạođược phát triển liên tục như trong các nghiên cứu của Kienholz năm 1978, Rupke năm 1988 đãgiúp đã tìm ra các dấu hiệu sườn có quan hệ trực tiếp với các dạng tai biến liên quan đến điều kiệnđịa hình, Seijmonsbergen năm 1992 và Cardinal năm 2002 đã thảo luận về ảnh hưởng của sự phân

bố dòng chảy cũng như các yếu tố địa chất nền ảnh hưởng như thế nào đến việc hình thành taibiến Việc ứng dụng các kết quả nghiên cứu đã cho phép nhiều nhà nghiên cứu xây dựng nên cácsản phẩm đánh giá tai biến như năm 1980 Conway thành lập bản đồ phân bố trượt lở tỷ lệ1:50.000 cho các vùng than tại phía nam Xứ Wales (Anh) [19], năm

1984, Sorriso-Valvo đã tổng hợp thông tin về các khối trượt lở sâu và xây dựng đượcbản đồ tai biến địa chất cho vùng Calabria (Italy) tỷ lệ 1:400.000 [20].

Sau năm 1990, cùng với sự phát triển của công nghệ GIS và các phương pháp phântích không gian, các nghiên cứu về tai biến trên thế giới ngoài việc kiểm kê số lượng còn có

xu hướng phân tích về quy luật phát triển địa hình và đưa ra những cảnh báo về nguy cơ xảy

ra tai biến trong tương lai Sự kết hợp của công nghệ GIS, viễn thám và GPS với độ chính xáccao được đưa vào áp dụng nghiên cứu nguy cơ xảy ra tai biến đã làm tăng mức độ chính xáccho các kết quả dự báo Các nghiên cứu của Barredo năm 2000 và Van Westen năm 2000 đãthảo luận chi tiết về khả năng sử dụng các kết quả phân tích ảnh với nguồn ảnh cả từ viễnthám hoặc ảnh hàng không, trong đó đề cập đến việc sử dụng các dữ liệu ảnh đa thời gianthành lập cơ sở dữ liệu các vị trí đã từng xảy ra tai biến, phục vụ rất đắc lực cho việc tính toántrọng số sử dụng các phương pháp thống kê sau này Năm 2002 Pair và Kappel đã tiếp cậnnghiên cứu các hiện tượng tai biến địa chất tại khu vực thung lũng Tully trên cơ sở nghiên cứuđịa mạo lịch sử và phân tích thống kê mức độ thiệt hại do tai biến gây ra [21] Từ các tài liệulịch sử về những tai biến đã xảy ra, các tác giả đã phân nhóm các yếu tố ảnh hưởng, làm cơ sởtiền đề cho việc đánh giá và dự báo khả năng xảy ra tai biến trong tương lai tại khu vựcnghiên cứu Năm 2002, Cardinali và nnk đã trình bày một phương pháp địa mạo trong dự báorủi ro trượt lở đất Cơ sở của phương pháp dựa trên sự xác định các vụ trượt lở đất trong mộtkhu vực hiện tại và trong quá khứ có liên quan đến cấu trúc địa chất và địa hình khu vực [22]

Cơ sở dữ liệu gồm các thống kê lịch sử về tai biến trượt lở được thực hiện trên các website vànhững ghi chép, đồng thời phân tích, giải đoán ảnh viễn thám trong giai đoạn 1941-1999 chotoàn bộ vùng Umbria, miền trung Italy Nghiên cứu đã phân tích những thay đổi về quy mô,phân bố các vụ trượt lở có thể cho ra mô hình sự phát triển tiến hóa địa hình, và lấy đó làm cơ

sở cho công tác dự báo phòng tránh tai biến trượt lở trong tương lai Việc kết hợp các yếu tốảnh hưởng được các tác giả Ayalew năm 2005 và Castellanos and Van Westen năm 2007 sửdụng phương pháp phân tích đa mục tiêu không gian (SMCA), sử dụng ý kiến chuyên gia đểcho điểm đối với từng thông số như trong phương pháp phân tích thứ bậc (AHP/ANP) đãđược sử dụng khá phổ biến Đồng thời, với các khu vực chưa có đủ cơ sở dữ liệu về vị trícũng như thời gian xảy ra tai biến, việc lượng hóa các thông số đầu vào khó khăn, nhiều tácgiả như Ercanoglu and Gokceoglu năm 2001và Chung and Fabbri năm 2001 đã sử dụng cácphương pháp toán logic mờ nhằm tránh cách ngưỡng cứng trong việc ước tính các trọng số

Cùng với sự phát triển của GIS và mở rộng các công cụ tính toán dựa trên máy tính cánhân, các phương pháp sử dụng toán thống kê cũng được sử dụng từ rất sớm Trong công bốcủa Lan và nnk (2004), tập thể tác giả đã nghiên cứu tai biến trượt lở đất tại các lưu vực sôngXiaojiang trên cơ sở xây dựng cơ sở dữ liệu không gian quan trọng của các vụ lở đất bằngcách sử dụng kỹ thuật GIS [23] Các mối quan hệ định lượng giữa lở đất và các yếu tố ảnhhưởng đến sạt lở đất được thành lập bởi các mô hình thống kê Bayes, phương pháp hệ số tincậy (CF) được Chung và Fabbri năm 2001 cho kết quả mang tính khách quan dựa trên số liệu.Các yếu tố đầu vào ảnh hưởng như: thạch học, cấu trúc, độ dốc, hướng sườn, độ cao… đãđược sử dụng, từ đó, làm cơ sở thành lập bản đồ tai biến trượt lở đất trong khu vực nghiêncứu Năm 2014, Christos Chalkias và nnk đã nghiên cứu các tai biến địa chất tại bán đảoPeloponnese, Hy Lạp trên cơ sở ứng dụng GIS chồng ghép, phân tích đánh giá các yếu tố ảnhhưởng như: độ cao, độ dốc, hướng sườn, thạch học, lớp phủ, lượng mưa… Sau khi phân cấp

và tính trọng số của các chỉ tiêu rồi tích hợp chúng lại với nhau để xây dựng chỉ sốnhạy cảm trượt lở đất (LSI) [24] Qua đó, các tác giả đã thành lập bản đồ phân cấpnhạy cảm tai biến trượt lở đất của khu vực.

Qua các nghiên cứu trên có thể thấy, về cơ bản các yếu tố ảnh hưởng chính đếnnguy cơ xảy ra tai biến bao gồm nhóm các yếu tố về điều kiện địa hình (độ cao, độdốc, hướng sườn…), nhóm các yếu tố địa chất nền như đặc điểm thạch học, cấu trúc vànhóm các yếu tố tự nhiên và nhân sinh khác như lượng mưa, lớp phủ, hiện trạng sửdụng đất… Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu gồm các phương pháp định tính dựatrên kiến thức chuyên gia (phân tích địa mạo, ảnh máy bay, AHP) và các phương pháptoán thống kê (CF, LSI) sử dụng trên nền GIS

Một trong các nội dung nghiên cứu về các tai biến liên quan đến hoạt độngkhoáng sản là xác định được nguy cơ xảy ra của chúng trong tương lai Nhìn chung,các công trình nghiên cứu đều xác định nguy cơ tai biến bằng các mô hình lý thuyết,

đó là cách tiếp cận giả định với các điều kiện như trong thực tế với các yếu tố đầu vàobao gồm các yếu tố tự nhiên cũng như hoạt động của con người Kết quả nghiên cứuthường được thể hiện dưới dạng các bản đồ nguy cơ tai biến với các mức độ cao thấpphân bố trong không gian Việc đánh giá được thể hiện qua các nội dung như sau:

- Thành lập các bản đồ yếu tố ảnh hưởng: Các yếu tố ảnh hưởng thường được

sử dụng như là các lớp thông tin trong mô hình đánh giá, bao gồm việc xác định các

không gian phân bố và mức độ tác động đến quá trình xảy ra tai biến [25] Dựa vàokiến thức chuyên gia và việc phân tích hiện trạng tai biến, các yếu tố có thể đánh giá ởcác tầm quan trọng khác nhau bằng việc gán trọng số cho chúng Tuy nhiên, việc xácđịnh các yếu tố ảnh hưởng cũng rất khác nhau, có thể chú trọng các thông số liên quanđến phần nền địa chất công trình hoặc các yếu tố ngoại sinh và nhân tạo

-Xác định các yếu tố gây mất ổn định: Nếu như các tai biến tại các khu vực khai thác

khoáng sản có thể xác định được một cách rõ ràng thì cách tiếp cận tốt nhất trong việc thànhlập các sơ đồ dự báo là xác định và phân tích các yếu tố gây bất ổn định (Rice et al., 1969) Cụthể như vấn đề trượt lở tại các moong khai thác và bãi thải quặng đuôi, ta có thể xác định mộtcách rõ ràng các giá trị độ dốc sườn, độ cao, mức độ nứt nẻ của đất đá… đối với những vị tríthường xuyên xuất hiện tai biến Đó là cơ sở cho việc xác định các không gian không có điềukiện điều tra trực tiếp thông qua những phân tích cụ thể này Ngoài ra, các đánh giá dựa vàotài liệu trong quá khứ, sự thay đổi của các nhân tố, cường độ tác động của chúng cũng phảiđược đưa vào tính toán như lượng mưa, hoạt động nổ mìn phá đá, vận chuyển

- Các phương pháp mô phỏng, mô hình hóa môi trường: Mô hình động năng khối

trượt và dòng chảy có thể mô phỏng bởi các máy tính dựa trên các phương trình toán học như

mô hình SINMAP, CHASM dựa trên phân tích các tham số định tính gữa động năng dòngchảy và độ dốc Điều đáng nói ở mô hình này là có thể xác định được thời gian chuyển độngtrên sườn dốc dựa trên việc quan trắc cường độ mưa, trong những điều kiện độ dốc sườn cụthể Việc mô phỏng dựa trên các mô hình số và mô hình địa kỹ thuật như SLOPE/W,CTRAN/W (GEO-Slope, 2018), GALENA của Kumar và Sanoujam năm 2006, CLARA-Wcủa Gilson năm 2008, cho phép đưa ra được các kịch bản ứng với từng điều kiện đầu vào vàcác điều kiện biên khác nhau, đồng thời có thể tính toán được chính xác các hệ số an toàn củatừng phương án Tuy nhiên, những mô hình như thế này đòi hỏi thông tin đầu vào rất chi tiết

như lượng mưa, cường độ mưa, khả năng bão hòa của đất, sử dụng đất… những thông

số rất khó quan trắc được chính xác Một hướng khác của các mô hình số sử dụngtrong đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến, đặc biệt liên quan đến các khối đá cứng như tạicác vùng khai thác mỏ là sử dụng mô hình Lý thuyết khối (Block Theory Việc phânchia các khối đất đá ra thành các cấu trúc riêng biệt cho phép phân tích chi tiết khôngchỉ về nguy cơ xảy ra tai biến mà còn giúp ước lượng được kích thước của các khốitrượt, giúp cho việc đề xuất các giải pháp xử lý có độ chính xác cao hơn Các phươngpháp tiếp cận tương tự đã được sử dụng để mô phỏng cho cả một khu vực lớn hoặc chomột vùng mỏ cụ thể, nơi có các hoạt động khai khoáng với độ phân giải cao [26]

Thời gian gần đây, với sự trợ giúp của công nghệ viễn thám, khả năng đánh giá rủi rođối với các khu vực có nguy cơ xảy ra tai biến đã tỏ rõ những hiệu quả đáng kể Cùng với sựphát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, hầu hết các công tác quan trắc đã được tự độnghoá để có thể phát hiện và đưa ra các cảnh báo các sự cố một cách chính xác và kịp thời và đãgóp phần không nhỏ để giảm thiểu thiệt hại về tính mạng và tài sản do các hiện tượng tai biếngây ra Hiện nay, nguồn thông tin dữ liệu về vị trí xảy ra tai biến, và các yếu tố nền được thuthập nhiều và chi tiết hơn sử dụng công nghệ GIS, viễn thám, ảnh hàng không hay từ các trạmquan trắc môi trường tự động, các trạm khí tượng thủy văn… đã trở nên khá dễ dàng và chínhxác Với lượng dữ liệu rất lớn và phong phú đó, các kỹ thuật khai phá dữ liệu (data mining)cũng đã được sử dụng để xây dựng các mô hình dự báo tai biến Các nghiên cứu được thựchiện cho nhiều đối tượng và loại hình tai biến khác nhau như đánh giá tổng quát về nguy cơ ônhiễm môi trường do khai thác khoáng sản ([27], [28], [29], [30])

Bên cạnh đó có một số nhà khoa học đã nghiên cứu và đánh giá các dạng tai biếnliên quan đến biện pháp khai thác ([23], [24]), các nghiên cứu về tổn thương và ước lượngrủi ro ([31]; [32], [33], [34], [35]), phương pháp đánh giá tai biến ([36], [37], [38], [39]).Nhóm phương pháp phân tích thống kê kết hợp phân tích ảnh viễn thám và công nghệ GISđang được xem là một trong những hệ phương pháp có hiệu quả cao nhất trong điều tra,nghiên cứu và đánh giá các tai biến môi trường Trong các phương pháp thống kê, việcđánh giá nguy cơ xảy ra tai biến (susceptibility) được đánh giá định lượng thông qua tíchhợp mức độ nhạy cảm của các yếu tố thành phần thể hiện thông qua tỷ số tần suất Trong

mô hình sử dụng xác suất, việc tính toán tỷ số tần suất (frequency ratio) là cách tiếp cậnrất cơ bản, được dựa trên cơ sở phân tích quan hệ giữa sự phân bố các vị trí xảy ra tai biến

và từng yếu tố ảnh hưởng nhằm tìm ra mối tương quan trong phạm vi khu vực nghiên cứu.Các yếu tố ảnh hưởng được thể hiện dưới dạng bản đồ với các lớp khác nhau và được tíchhợp trong các phần mềm GIS Tỷ số tần suất của một lớp là tỷ số giữa tỷ lệ phần trăm diệntích (hoặc điểm) các vị trí xảy ra tai biến của lớp đó so với tổng số diện tích (hoặc điểm)các vị trí xảy ra tai biến trong cả vùng nghiên cứu và tỷ lệ phần trăm diện tích lớp đó sovới tổng diện tích vùng nghiên cứu Nói một cách khác tỷ số tần suất của một lớp là tỷ sốgiữa mật độ tai biến của lớp đó so với mật độ tai biến trung bình của toàn bộ vùng Tỷ sốtần suất thể hiện tỷ số diện tích tai biến xảy ra trong toàn bộ diện tích nghiên cứu và cũng

là tỷ số giữa xác suất xảy ra trượt đất và không trượt đất [40]

Các mô hình tính toán thông kê sử dụng GIS thực chất là việc chồng chập có trọng sốcác bản đồ yếu tố thành phần gây ra tai biến với các giá trị số thể hiện trọng số để tạo ra bản

đồ chỉ số nguy cơ xảy ra tai biến Việc phân chia các giá trị này theo các lớp sẽ cho bức tranh

về nguy cơ trượt lở trong khu vực nghiên cứu Theo Schuster (1996), có thể chọn ra ítnhất là 20 nhân tố để nghiên cứu trượt đất tùy theo quy mô mức độ chi tiết của nguồntài liệu thu thập được Bên cạnh đó, việc đánh giá xác suất xảy ra tai biến theo thờigian được dựa trên các giả thiết: xác suất xuất hiện tai biến có liên quan đến xác suấtxuất hiện ngưỡng mưa hoạt động tai biến không xảy ra hoặc hiếm xảy ra khi mà lượngmưa nằm dưới ngưỡng mưa [41] Đánh giá xác suất trượt đất theo thời gian thườngdựa vào hai phân phối xác suất: phân phối nhị thức và phân phối Poisson.

Các phương pháp nghiên cứu hiện đại được tập trung vào việc định lượng hoácác thông số đầu vào và ước lượng mức độ rủi ro đã đạt được nhiều kết quả khả quan.Trong số này, có thể kể đến các mô hình được xây dựng trên nền GIS để phân tích và

dự báo khả năng hình thành và phát triển của các dạng tai biến địa chất và môi trường([42], [ 43], [44]) Việc xử lý ảnh kết hợp với các thông tin nền về địa chất, địa mạo,hoạt động kiến tạo, vỏ phong hóa, điều kiện thủy văn dưới tác động của hoạt độngkhai khoáng cho phép tạo ra các mô hình tổng hợp, phục vụ rất tốt cho công tác điềutra, đánh giá tai biến địa chất và bảo vệ môi trường Các phương pháp đánh giá nguy

cơ xảy ra tai biến thường được xây dựng dựa trên 2 giả thiết ([45], [46])

- Quá khứ là chìa khóa cho tương lai, các khu vực đã từng xảy ra các tai biến sẽ thường cónguy cơ tiếp tục xảy ra trong tương lai Do vậy, việc thu thập các số liệu chi tiết về đặc

điểm của từng vị trí đã xảy ra tai biến là rất quan trọng trọng bất cứ một dự án đánh giánguy cơ tai biến nào

-Các vùng có cùng điều kiện môi trường (như đặc điểm địa hình, địa chất, thổnhưỡng, địa mạo, hiện trạng sử dụng đất ) với vùng đã từng xảy ra tai biến thì cũng

có nguy cơ xảy ra trong tương lai

Bên cạnh đó, hàng năm, các tổ chức quốc tế nghiên cứu về tai biến địa chất và môitrường cũng thường tổ chức nhiều hội nghị, đưa ra các hướng dẫn, trong đó giới thiệu cácnghiên cứu chuyên đề cụ thể, xác định các dạng tai biến địa chất, xác định các vùng tổnthương cũng như khả năng chịu tổn thương do tai biến môi trường liên quan đến các hoạtđộng khai thác khoáng sản, đánh giá thiệt hại từ rủi ro môi trường, đặc biệt là việc áp dụngcác phương pháp và công nghệ mới ([47], [48], [49], [50]) Các hội nghị này thường được tổchức tại các điểm nóng về tai biến môi trường như Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Thụy Sỹ, Nepal…Kết quả đạt được của các nghiên cứu, hướng dẫn này có thể được học hỏi và áp dụng cho tình hình thực tế cụ thể tại Việt Nam

Như vậy, có thể thấy số lượng các công trình nghiên cứu về tai biến môi trường trênthế giới là rất lớn và được triển khai từ sớm, tập trung chủ yếu ở các nước phát triển Việcứng dụng những công nghệ hiện đại, các phương pháp và mô hình tính toán mới đãcho phép các nhà nghiên cứu xây dựng được các sản phẩm có độ tin cậy cao trong việc

dự báo các nguy cơ xảy ra tai biến

Tại Việt Nam

Trong những năm gần đây, các tai biến môi trường liên quan đến khai thác khoáng sản

đã và đang xảy ra rộng khắp, liên tục ở nhiều vùng ở nước ta, gây nhiều thiệt hại nghiêmtrọng về người và của Các hoạt động khai thác đã phá vỡ thế cân bằng tự nhiên tại các khu

mỏ, đồng thời dưới tác động của các điều kiện địa chất nội, ngoại sinh, sự biến đổi khí hậutoàn cầu đi kèm với sự biến đổi thời tiết thất thường gây mưa lớn đã thúc đẩy quá trình tai

biến ngày càng phát triển mạnh mẽ, quy mô ngày càng lớn và với mức độ thiệt hại ngày càngtăng, đe dọa đến tính mạng con người và sự phát triển kinh tế bền vững Điều kiện địa hìnhcác tỉnh Nghệ An - Hà Tĩnh thường có độ dốc lớn, có năng lượng địa hình lớn, đồng thời vớimạng lưới sông suối dốc, khả tích luỹ nước nhanh Các vùng tập trung tài nguyên và khai tháckhoáng sản thường phân bố tại các khu vực có địa hình cao như sườn núi, núi có độ dốc lớnnên rất dễ bị tác động bởi các hiện tượng trượt lở đất đá, lũ bùn thải do mưa lớn kéo dài nhiềungày Tại các khu mỏ khai thác đá và quặng, việc đổ bỏ đất đá thải tạo tiền đề cho mưa lũ bồilấp các sông suối, các thung lũng và đồng ruộng phía chân bãi thải và các khu vực lân cận.Khi có mưa lớn thường gây ra các dòng bùn di chuyển xuống vùng thấp, vùng đất canh tác,gây tác hại tới hoa màu, ruộng vườn, nhà cửa Vào mùa mưa lũ thường gây ra lũ bùn đá, gâythiệt hại tới môi trường và các hoạt động kinh tế-xã hội khác Việc khai thác đá vật liệu xâydựng gây phá hoại cảnh quan môi trường, gây ô nhiễm không khí cùng nguy cơ đá lở ảnhhưởng đến tính mạng con người Tại các vùng khai thác khoáng sản ven biển, rất dễ bị tácđộng bởi nước lũ, nước biển dâng, đặc biệt vùng sa khoáng titan lộ trên mặt cát dễ bị ngậptrong nước biển khi đưa vào khai thác, đồng thời việc bóc đất phủ khai thác sâu để lại nhiều

hồ chứa nước mặt bị ô nhiễm Ngoài ra, việc khai thác cát lòng sông gây xói lở bờ, ảnh hưởngcác công trình giao thông, gây ô nhiễm nguồn nước ([51], [52])

Các nghiên cứu chủ yếu liên quan đến khả năng ô nhiễm môi trường đất, nước, khôngkhí do sự phát tán của các kim loại nặng và phóng xạ ([53], [54]), nghiên cứu phương phápcải tạo, xử lý nguy cơ tai biến môi trường, sử dụng hợp lý tài nguyên và môi trường, phục vụphát triển bền vững ([55], [56], [57], [58], [59], [60]) Các nghiên cứu chủ yếu đánh giá chung

về nguy cơ xảy ra tai biến địa chất tại các khai trường, khu chế biến khoáng sản, bãi thải…,nguy cơ phá vỡ các đập quặng đuôi cũng như khả năng sụt, lún và hậu quả của chúng lên bềmặt địa hình Đồng thời, đánh giá khả năng tích tụ và phát tán chất thải rắn, nguy cơ gây ônhiễm môi trường do sự phát tán của các hạt bụi, các hợp chất kim loại và dòng thải mỏ, cũngnhư sự axit hoá các thuỷ vực và đất, đặc biệt các khu vực sản xuất nông nghiệp và tập trungdân cư Ngoài ra còn có các công trình khoa học đánh giá về tai biến địa chất chung, trong đónghiên cứu về các hoạt động của con người như khai thác khoáng sản là một trong những tácnhân quan trọng ([61], [62], [63], [64]) Trong đó đề án nghiên cứu tổng hợp có thể kể đến đềtài “Nghiên cứu đánh giá tổng hợp các loại hình tai biến địa chất trên lãnh thổ Việt Nam” củaTrần Trọng Huệ năm 2004 Đây là công trình nghiên cứu ở quy mô cấp lãnh thổ với tỷ lệ1:1.000.000 Đề tài đã tiến hành nghiên cứu các dạng tai biến từ các hoạt động trượt lở, lũquét, tai biến địa hoá… cho toàn bộ lãnh thổ bao gồm cả các khu vực khai thác khoáng sản vàkết quả phân vùng với tỷ lệ nghiên cứu nhỏ Hiện nay, nước ta đang tiến hành thực hiện đề ánChính phủ về “Điều tra, đánh giá và phân vùng cảnh báo nguy cơ trượt lở đất đá các vùngmiền núi Việt Nam” Đề án kéo dài từ 2012-2022 và đã thực hiện khảo sát thu thập cơ bản vềhiện trạng tai biến, trong đó bao gồm cả số liệu tại các khu vực khai thác khoáng sản Do đượcnghiên cứu ở các tỷ lệ nhỏ, các kết quả phân vùng chủ yếu sử dụng các phương pháp chuyêngia như phương pháp phân tích thứ bậc AHP/ANP, phương pháp chồng chập chỉ số (indexoverlay)

Các nghiên cứu này đáp ứng được công tác quy hoạch vùng, lãnh thổ, định hướng chonhững nghiên cứu tiếp theo, giúp một số địa phương lập kế hoạch phòng tránh tai biến trongquy hoạch chung về phát triển kinh tế và xây dựng công trình Tuy nhiên các kết quả này

chưa có khả năng sử dụng phục vụ cho quy hoạch chi tiết đối với khu vực nhỏ hơn như từ cấphuyện trở xuống Đặc biệt đối với các khu vực có hoạt động khoáng sản tập trung thường chỉtương đương với diện tích của cấp hành chính thôn, bản hoặc cấp xã Bên cạnh đó, các nghiêncứu này chỉ tiến hành điều tra, khảo sát ảnh hưởng của môi trường tự nhiên, chủ yếu mangtính chất điều tra hiện trạng, đáp ứng được phần nào công tác định hướng quy hoạch phát triểnvùng và lãnh thổ mà chưa nghiên cứu đánh giá mức độ ảnh hưởng đến môi trường xungquanh, khả năng chịu tổn thương của môi trường, cũng như đánh giá thiệt hại từ các rủi romôi trường của quá trình khai thác khoáng sản Đồng thời, mối quan hệ giữa các dạng tai biến

và các yếu tố nguy cơ bằng các phương pháp tính toán định lượng trên cơ sở ứng dụng côngnghệ GIS chưa được nghiên cứu bài bản và hệ thống

Các nghiên cứu về nguy cơ tai biến môi trường liên quan đến các hoạt động khoángsản [65] đã được nghiên cứu chi tiết hơn ở tỷ lệ vùng cho từng khu vực cụ thể và làm sáng tỏ

về hiện trạng, nguyên nhân và đánh giá các nguy cơ xảy ra tai biến Tại một số khu vực cụ thể

đã xây dựng được các bản đồ cảnh báo về nguy cơ xảy ra tai biến và đưa ra các kiến nghị giảipháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại [66] Nghiên cứu về các tai biến môi trường liên quanđến hoạt động khoáng sản dần được tiến hành theo một trình tự thống nhất gồm các bước:Nghiên cứu lịch sử hiện trạng; các nguyên nhân gây phát sinh; phân vùng cảnh báo nguy cơ,

đề xuất các giải pháp phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại, tuy nhiên riêng phần đánh giá các đốitượng chịu tổn thương và lượng hóa thiệt hại còn tương đối hạn chế Tại các nghiên cứu này,phương pháp tính toán định lượng sử dụng toán thống kê đã được sử dụng như phương phápchỉ số thống kê (statistical index), hệ số tin cậy (certainty factor), thống kê Bayes (Bayesstatistics) ([67], [68], [69]), phương pháp hồi quy tuyến tính (linear regression), hồi quy đabiến (multivariate regression) … để ước lượng các trọng số sử dụng trong phân tích mối quan

hệ giữa khả năng xảy ra tai biến và các yếu tố môi trường liên quan Các nghiên cứu cũng chothấy, đối với mỗi loại tai biến, mức độ tác động của mỗi yếu tố nguyên nhân có những biểuhiện khác nhau; Ở mỗi khu vực, vai trò của mỗi yếu tố nguyên nhân đối với một loại tai biếncũng thể hiện khác nhau; Mỗi loại tai biến hình thành thường bởi một nhóm các yếu tốnguyên nhân gây nên; Các yếu tố có mối quan hệ khăng khít và tác động qua lại với nhau làmgia tăng độ nhạy cảm của tai biến Trong đó đặc biệt cho thấy, các hoạt động phát triển kinh tếcủa con người, cụ thể là các hoạt động khai thác mỏ, đóng vai trò thúc đẩy việc hình thànhmột số tai biến

Các nghiên cứu khác về đánh giá tai biến môi trường gần đây chủ yếu nghiên cứu vềđánh giá những thiệt hại về môi trường sinh thái do các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp,sinh hoạt và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu Liên quan đến đánh giá rủi do liên quan đến hoạtđộng khai thác khoáng sản, các kết quả nghiên cứu bước đầu đã đạt được những thành tựuđáng kể, đã thành lập các bản đồ hiện trạng tai biến môi trường với quy mô khác nhau, đánhgiá cụ thể tác động của khai thác khoáng sản đến môi trường đồng thời cũng đã xác định cácyếu tố tự nhiên cũng như nhân sinh ảnh hưởng đến nguy cơ tai biến môi trường Trong nhiềucông trình nói trên đã khoanh vùng dự báo nguy cơ tiềm ẩn tai biến và đã đưa ra những biệnpháp trước mắt cũng như lâu dài phục vụ sự phát triển bền vững cho nền kinh tế-xã hội ởnước ta Các nghiên cứu này ngoài mục tiêu góp phần quy hoạch và sử dụng hợp lý tàinguyên lãnh thổ còn có ý nghĩa trong việc định hướng xây dựng kinh tế xã hội bền vững cácđịa phương cũng như các khu vực đang khai thác khoáng sản

Các nghiên cứu cập nhật hơn gần đây, các tác giả đã sử dụng cả các phương phápphân tích dữ liệu lớn (big data) trong đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến tại các khu vực cócác hoạt động khoáng sản Hướng nghiên cứu sử dụng các giải pháp học máy (marchinelearning) và khai phá dữ liệu (data mining) trong xây dựng các mô hình dự báo nguy cơxảy ra tai biến đang được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng [70, 71, 72] Nhóm nghiên cứu vềtai biến môi trường mà NCS là một trong những thành viên chính cũng đang ứng dụng cáckiến thức về trí tuệ nhân tạo (AI) và các thuật toán tối ưu bầy đàn (Particle SwarmOptimization - PSO) phục vụ cho việc xây dựng các bản đồ nguy cơ xảy ra tai biến.Phương pháp được sử dụng chủ yếu bao gồm các phương pháp khai phá dữ liệu (datamining) như mô hình cây quyết định (decision tree), mạng nơron nhân tạo (artificialneural network), phương pháp vectơ hỗ trợ (support vector machine), thuật toán Apriori.Hiện nay, các phương pháp tối ưu hóa (optimization) sử dụng các thuật toán phỏng sinhhọc (bioinspired algorithms) như mô hình tối ưu đàn kiến (ant colony), thuật toán tối ưubầy ong (Artificial Bee Colony - ABC), thuật toán bầy đom đóm (Firefly algorithm), tiếnhóa vi phân (differential evolution)… cũng đã được các tác giả trong nhóm nghiên cứu sửdụng nhằm giúp việc ước lượng các trọng số hội tụ nhanh hơn.

Từ các nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam, có thể nhận xét một số kết quảchính như sau:

- Các dạng tai biến chính liên quan đến hoạt động khoáng sản chủ yếu bao gồmhiện tượng sạt lở sườn tầng tại các moong khai thác, bãi thải, nguy cơ vỡ đập quặng đuôi,gây khả năng tích tụ và phát tán chất thải rắn, ô nhiễm môi trường do sự phát tán của cáchạt bụi, các hợp chất kim loại và dòng thải mỏ, cũng như sự acit hoá các thuỷ vực và đất

- Nguy cơ xảy ra các tai biến môi trường chủ yếu xảy ra dưới tác động của 2 nhóm yếu

tố chính gồm nhóm các yếu tố tự nhiên như điều kiện địa chất nền, đặc điểm thạch học, cấutrúc, kiến tạo, đặc điểm địa hình, độ dốc, lượng mưa… và nhóm các yếu tố nhân sinh nhưphương thức khai thác mỏ, độc dốc sườn tầng, các hoạt động vận chuyển, nổ mìn phá đá…

- Các phương pháp phân tích định tính đã dần thay thế bằng nghiên cứu định lượngbởi các phương pháp tính toán hiện đại, sử dụng phối hợp giữa các mô hình tính toánthống kê và GIS, viễn thám, sử dụng dữ liệu lớn (big data) trong phân tích mối quan hệgiữa nguy cơ xảy ra tai biến và các yếu tố môi trường liên quan Các phương pháp nàyđược thực hiện với nhiều đối tượng tai biến, ở nhiều tỷ lệ nghiên cứu khác nhau và dầnđược đưa vào trong nghiên cứu ảnh hưởng môi trường của các hoạt động khai khoáng

-Các nghiên cứu về tai biến môi trường trên thế giới đang được nghiên cứutoàn diện, từ phân tích hiện trạng tai biến (hình thái, nguồn gốc, cơ chế và yếu tố phátsinh, cường độ, tần suất và hậu quả ), độ nhạy cảm của môi trường do cả tự nhiên vàcác hoạt động của con người đối với nguy cơ xảy ra tai biến, lập bản đồ phân vùng taibiến, cuối cùng là đánh giá tổn thương và phân tích rủi ro

- Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu đã tiến hành xây dựng mạng lưới quan trắc vớiphương tiện kỹ thuật nghiên cứu hiện đại, giám sát và cảnh báo phù hợp cũng đã được tiếnhành ở các nước phát triển Việc tăng cường sử dụng công nghệ địa không gian bao gồmnguồn tư liệu ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) cũng như mô hình hoá cácquá trình tai biến nhằm dự báo chính xác hơn về diễn biến của các tai biến này

- Việc nghiên cứu phòng tránh giảm nhẹ tai biến đã trở thành nhiệm vụ toàn cầu,được nhiều nước quan tâm Trong đó, việc nghiên cứu và lập bản đồ tai biến là một bướckhông thể thiếu trong quá trình quy hoạch tổng thể của nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ Ởnhiều nước, đã xây dựng chiến lược quốc gia về nghiên cứu phòng tránh giảm nhẹ taibiến, bao gồm cả các khu vực hoạt động khai thác khoáng sản, nhiều cách tiếp cận và các

tổ hợp phương pháp mới đã được áp dụng thành công Các kiến thức thường xuyên đượccập nhật, chia sẻ tai các hội nghị, hội thảo khoa học lớn trong ngành, giúp cho việc tiếpcận và áp dụng thực tế tại Việt Nam trở nên dễ dàng hơn

Nguyên tắc lựa chọn các phương pháp phân tích nguy cơ tai biến môi trường

Kết quả của quá trình tích hợp thông tin của nhiều lớp nhạy cảm là việc xâydựng bản đồ phân vùng tai biến cũng như thống kê không gian phân bố để dự báo cáckhu vực có khả năng xảy ra tai biến trong tương lai Các bản đồ dự báo nguy cơ xảy ratai biến được xây dựng dưới dạng xác suất Xác suất xảy ra tai biến chính là khả năngxảy ra sự cố tại một khu vực cụ thể nào đó dựa trên việc phân tích mối quan hệ giữa sựxuất hiện các vị trí xảy ra tai biến với các yếu tố liên quan với nó

Các hệ phương pháp đánh giá và phân vùng tai biến cũng đã phát triển khá phong phú, cóthể kể đến như: Các phương pháp đo vẽ trực tiếp (đo vẽ địa mạo hoặc phân tích tài liệu viễnthám, ảnh hàng không), các phương pháp kinh nghiệm (hệ chuyên gia, AHP), các phươngpháp này phù hợp với những nghiên cứu ban đầu, tỷ lệ nhỏ (1:100.000-1:1.000.000), số liệuchưa đầy đủ hoặc chưa có kết quả khảo sát thực địa Các phương pháp tính toán định lượng cóthể kể đến phương pháp chỉ số (mô hình thống kê Bayes, phân tích cặp, chỉ số thống kê), cácphương pháp toán thống kê (phương pháp xác suất, hồi quy đa biến, hồi quy logic, cácphương pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo như mạng nơron thần kinh, logic mờ, cây quyếtđịnh…), đây là các phương pháp đòi hỏi nguồn số liệu khảo sát chi tiết, đánh giá kết quả dựatrên sự tương tác giữa nhiều thông số, phù hợp với nghiên cứu tai biến ở tỷ lệ trung bình(1:25.000-1:50.000) Cuối cùng là các phương pháp dựa trên các đặc tính địa kỹ thuật (các môhình khoanh vẽ chỉ số ổn định (SINMAP), mô hình ước tính lượng mưa xâm nhập và tínhtoán ổn định sườn của vùng theo sơ đồ lưới (TRIGRS), phương trình cân bằng giới hạn, hệcác phương pháp số như phương pháp phân tử hữu hạn (FEM), mô hình số độ cao (DEM),phương pháp phân tích biến dạng không liên tục (DDA), lý thuyết phân tích khối…), đây làcác phương pháp mô hình hoá chi tiết, áp dụng cho một diện tích nhỏ hoặc từng vị trí cụ thể

và kết quả thường được mô tả dưới dạng hệ số an toàn, tuy nhiên để áp dụng các phương phápnày cần nhiều thời gian và tiền bạc để thu thập số liệu chi tiết, thích hợp cho nghiên cứu taibiến địa chất ở các tỷ lệ lớn (>1:10.000)

Hình 1-1 Hệ các phương pháp phân tích tai biến

Việc lựa chọn phương pháp phân tích tai biến nói chung phụ thuộc vào nguồn số liệuban đầu cũng như đặc điểm cụ thể của hiện tượng tai biến trong khu vực nghiên cứu

Bảng 1.1 Khả năng ứng dụng các phương pháp phân tích tai biến

Tỷ lệ nghiên cứu

Hệ phương pháp Nhỏ Trung bình Lớn Chi tiết

(< 1:100.000) (1:25.000 đến (1:5.000 đến (> 1:5.000)

Các phương pháp kinh nghiệm Tốt Tốt Trung bình Trung bình Các phương pháp phân tích chỉ số Trung bình Tốt Tốt Trung bình

Các phương pháp địa kỹ thuật Không tốt Không tốt Trung bình TốtTùy từng nguồn số liệu thu thập được của từng khu vực cụ thể sẽ lựa chọnphương pháp phù hợp cho việc đánh giá vai trò ảnh hưởng của các yếu tố liên quan tớicác hiện tượng tai biến thể hiện khác nhau và quá trình tích hợp thông tin sẽ tìm ra cácvùng hội tụ các yếu tố gây ra tai biến

Khái quát chung và hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứuĐiều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, nhân

văn a Vị trí địa lý

Khu vực nghiên cứu là 2 tỉnh có diện tích lớn nhất Việt Nam thuộc vùng BắcTrung Bộ, có tọa độ địa lý từ 7o53'50'' đến 20o00' vĩ độ Bắc và từ 103o52' đến

106o30'20'' kinh độ Đông [73]

b Đặc điểm địa hình, địa mạo

Khu vực nghiên cứu nằm ở Đông Bắc dãy Trường Sơn, địa hình đa dạng, phức tạp

và bị chia cắt bởi các hệ thống đồi núi, sông suối hướng nghiêng từ Tây sang Đông

Địa hình đồi núi chiếm trên 80% diện tích tự nhiên, đồng bằng có diện tích nhỏ, bịchia cắt bởi các dãy núi, sông suối, có 4 dạng địa hình sau [73]: Núi trung bình uốn nếpkhối nâng lên mạnh, Núi thấp uốn nếp nâng lên yếu, Thung lũng kiến tạo - xâm thực,Vùng đồng bằng Hà Tĩnh nằm dọc theo ven biển với có địa hình trung bình trên dưới 3m,

bị uốn lượn theo mức độ thấp ra cửa biển từ vùng đồi núi phía Tây, càng về phía Namcàng hẹp Nhìn chung, địa hình tương đối bằng phẳng nhất là vùng hình thành bởi phù sacác sông suối lớn trong tỉnh, đất có thành phần cơ giới từ thịt trung bình đến nhẹ

c Đặc điểm khí tượng - thủy văn

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu sự tácđộng trực tiếp của gió mùa Tây - Nam khô và nóng (từ tháng 4 đến tháng 8) và giómùa Đông Bắc lạnh, ẩm ướt (từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau)

Nhiệt độ đất bình quân mùa đông thường từ 18-22oC, ở mùa hè bình quân nhiệt

độ đất từ 25,5 - 33oC Tuy nhiên nhiệt độ đất thường thay đổi theo loại đất, màu sắcđất, độ che phủ và độ ẩm của đất

Khu vực nghiên cứu có lượng mưa nhiều, trừ một phần nhỏ ở phía Bắc, còn lại các vùngkhác có lượng mưa bình quân hàng năm đều trên 2000 mm, cá biệt có nơi trên 3000 mm

d Đặc điểm mạng lưới thủy văn

- Sông, suối:Tổng chiều dài sông suối trên địa bàn tỉnh Nghệ An là 10.005 km, mật

độ trung bình là 10,05 km/km2 Sông lớn nhất là sông Cả (sông Lam) bắt nguồn từ huyệnMường Pẹc tỉnh Xieng Khoảng (Lào), có chiều dài là 532 km (riêng trên đất Nghệ An cóchiều dài là 361 km), diện tích lưu vực 27.200 km2 (riêng ở Nghệ An là 17.730 km2).Tổng lượng nước hàng năm khoảng 28.109 m3 trong đó 14,4.109 là nước mặt [73]

Nhìn chung nguồn nước khá dồi dào, đủ để đáp ứng cho sản xuất và phục vụ cho đời sống sinh hoạt của nhân dân địa phương

e Điều kiện kinh tế - xã hội

và khai thác thủy sản ước đạt 154,99 ngàn tấn, tăng 8,63% so với cùng kỳ

Sản xuất công nghiệp - xây dựng: Giá trị sản xuất công nghiệp - xây dựng năm 2015 ước tăng 12,2% so với năm 2014; trong đó giá trị sản xuất công nghiệp ước tăng 14,05%

Giáo dục, đào tạo: Tiếp tục gặt hái nhiều thành tích trong các kỳ thi học sinh giỏi quốcgia, khu vực, quốc tế, tuyển sinh đại học, cao đẳng với 99 học sinh đạt giải học sinh giỏi quốc

gia (đứng thứ 3 cả nước), 03 lượt học sinh đạt giải quốc tế và khu vực Tổ chức Kỳ thi THPTquốc gia năm 2015 Đến cuối năm 2015, có 933 trường đạt chuẩn quốc gia, đạt tỷ lệ 61,38%.

Lĩnh vực y tế: Kiểm soát tốt dịch bệnh; đảm bảo công tác khám, cấp cứu vàđiều trị bệnh nhân ở các tuyến; tiếp tục áp dụng thành công nhiều kỹ thuật mới trongkhám và điều trị Công tác dân số - kế hoạch hoá gia đình và đảm bảo an toàn vệ sinhthực phẩm được quan tâm chỉ đạo

Hoạt động văn hóa, thể thao: Chỉ đạo tổ chức tốt các hoạt động văn hoá, vănnghệ chào mừng các dịp lễ, tết, ngày kỷ niệm lớn

* Hà Tĩnh

- Đặc điểm kinh tế: Tính đến năm 2010, tốc độ tăng trưởng kinh tế đạt trên11,5%, trong đó: Nông, lâm, ngư nghiệp tăng 1,92%, Công nghiệp - xây dựng tăng22,3%, Thương mại dịch vụ tăng 9,5%, tổng sản phẩm trong tỉnh đạt 6.747 tỉ đồng,GDP bình quân đầu người đạt 10,5 triệu đồng/năm Cơ cấu kinh tế: Nông nghiệp:35,01%; Công nghiệp - xây dựng: 34,56%; Dịch vụ: 30,43% [73]

Cơ cấu kinh tế tỉnh Hà Tĩnh nhìn chung khá cân đối, tỉnh Hà Tĩnh đang từng bước chuyển dịch theo hướng tỉ trọng công nghiệp, dịch vụ ngày một tăng, tỉ trọng nông nghiệp giảm

- Đặc điểm dân cư: Hà Tĩnh hiện có 1 thành phố, 1 thị xã, 10 huyện với 235 xã,

15 phường và 12 thị trấn Theo kết quả điều tra ngày 1/4/1999, tỉnh Hà Tĩnh có1.268.968 người, năm 2006 dân số đạt mức 1.245.670 người, năm 2009 đạt 1.226.360người và tính đến năm 2010 dân số Hà Tĩnh đạt mức 1.227.673 người Về dân số, HàTĩnh đứng thứ 21 trong 63 tỉnh, thành phố của cả nước và đứng thứ 3 trong các tỉnhvùng Bắc Trung Bộ (sau Thanh Hóa và Nghệ An)

Mật độ dân số năm 2010 của Hà Tĩnh là 205 người/km2, là tỉnh có mật độ dân số cao

ở vùng Bắc Trung Bộ Tuy nhiên, dân cư phân bố không đều giữa thành thị và nông thôn, giữa các huyện, thị trong tỉnh

Trong những năm gần đây, tỉ lệ tăng dân số của tỉnh Hà Tĩnh có xu hướng giảm dần.Tuy vậy, hàng năm dân số vẫn tăng lên hàng nghìn người, tỉ lệ tăng dân số tự nhiên bình quânhàng năm xấp xỉ 0,65%, năm 2010 tỉ lệ gia tăng dân số tự nhiên của tỉnh là 0,6%

Khái quát đặc điểm địa chất - khoáng sản vùng nghiên

cứu 1.5.2.1 Đặc điềm địa chất

Về cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu nằm trong đới Thanh - Nghệ Tĩnh vàven rìa đới nâng Phu Hoạt Đới Thanh - Nghệ Tĩnh nằm giữa các đứt gãy sâu: đứt gãySông Mã về phía đông bắc, đứt gãy Rào Nậy về phía tây nam và đứt gãy Điện Biên -Lai Châu về phía tây Tham gia vào cấu trúc có rất nhiều các thành tạo địa chất tuổi từProterozoi muộn đến Đệ Tứ, thành phần gồm các đá trầm tích, magma, biến chất [74]

-Các đá biến chất lộ ra ở phần trung tâm của đới Phu Hoạt thuộc hệ tầng Bản Khạng, tuổiProterozoi muộn - Cambri sớm Thành phần gồm đá phiến thạch anh 2 mica chứa silimalit, disten,granat, quaczit, plagiogneis Ngoài ra, rìa các khối magma xâm nhập có khối lượng khá lớn các đábiến chất nhiệt, biến chất trao đổi như đá phiến thạch anh - mica - felspat,

đá sừng có granat - silimalit - epidot, đá hoa thuộc diện phân bố của các đá biến chất

đã phát hiện các loại khoáng sản như thiếc, đá quý…([74], [75])

-Các đá trầm tích lục nguyên phân bố trên phần lớn diện tích của tỉnh Các đá này làthành phần chủ yếu trong các hệ tầng Sông Cả, Huổi Nhị, Nậm Tầm, Huổi Lôi, La Khê, Đồng

Trầu, Qui Lăng, Đồng Đỏ tuổi từ Ordovic đến Trias Thành phần gồm cuội, sạn kết,cát kết, bột kết, đá phiến sét Các trầm tích này thường có chiều dày khá lớn, có khi tớivài nghìn mét Trong điều kiện thuận lợi, các đá có thành phần hạt mịn như đá phiếnsét, bột kết phong hoá thành sét có chất lượng tốt, đạt yêu cầu sét xi măng, sét gạchngói như ở Anh Sơn, Cồn Vang, Nam Thái Riêng hệ tầng Đồng Đỏ có chứa than đá,gặp ở Phu Sáng, tuy nhiên quy mô nhỏ và chất lượng không cao ([74], [75]).

- Các đá trầm tích carbonat chiếm khối lượng lớn Chúng là thành phần chủ yếu trongcác hệ tầng Nậm Kắn, Bắc Sơn, Hoàng Mai và một phần trong các hệ tầng Huổi Lôi, La Khê,Đồng Trầu tuổi từ Devon đến Trias Các đá vôi hệ tầng Bắc Sơn, Hoàng Mai tạo thành cáckhối núi lớn như ở Quỳnh Lưu, Đô Lương, Anh Sơn, Con Cuông Các đá trầm tích gồm các

đá thạch anh sericit, quaczit, cát kết dạng quaczit, cát kết, bột kết hệ tầng Sông Cả (O3-S1sc) phân bố chủ yếu ở phía tây tỉnh Hà tĩnh ([74], [75])

-Các trầm tích Đệ Tứ phân bố chủ yếu ở khu vực đồng bằng, ven biển và dọc theocác sông, suối lớn Đây là các thành tạo cung cấp vật liệu xây dựng dồi dào như cát cuộisỏi, sét gạch ngói, ngoài ra còn có than bùn, titan… Ở khu vực miền núi, các trầm tíchnày chứa các sa khoáng thiếc, vàng, đá quý, monazit,… phân bố dọc theo sông Cả, sôngCon và các thung lũng suối ở Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Tân Kỳ, Tương Dương…([74], [75])

-Các đá xâm nhập phân bố thành các khối có kích thước khác nhau Đá granitthuộc các phức hệ Đại Lộc, Sông Mã, Phia Bioc, Bản Muồng, Bản Chiềng, TrườngSơn tạo thành các khối lớn như Nậm Giải (270km2), Mường Xén (400km2), BảnChiềng (200km2) Đây là nguyên liệu sản xuất đá xây dựng, đá ốp lát rất phong phú.Các đá phức hệ Bản Chiềng còn liên quan đến khoáng hoá thiếc, wolfram

- Các đá magma phun trào chủ yếu có tuổi Mesozoi và Kainozoi Trong Mesozoi,phun trào gặp ở các hệ tầng Đồng Trầu, Mường Hinh tuổi Trias, diện phân bố không lớn,rải rác ở đông bắc Mường Xén, Quế Phong, Quỳ Châu, Con Cuông, Đô Lương thànhphần gồm ryolit, ryodacit [75] Các đá trầm tích - phun trào bao gồm cuội kết tuf, bột kết,

đá phiến, cát kết xen ryolit, felzit và tuf của chúng thuộc hệ tầng Đồng Trầu (T2ađt) phân

bố thành dải kéo dài từ Kỳ Anh qua Can Lộc đến Hương Sơn Hà Tĩnh

1.5.2.2 Đặc điểm phân bố khoáng sản

Khu vực nghiên cứu là nơi giàu tiềm năng khoáng sản Các hoạt động thăm dò khaithác khoáng sản đã diễn ra từ nhiều năm nay Tuy nhiên, chỉ đến năm 1997, sau khi luậtkhoáng sản ra đời, các hoạt động thăm dò khai thác khoáng sản mới được chấn chỉnh và bướcđầu được các ngành chức năng quản lý thống nhất

Kết quả của công tác điều tra tài nguyên khoáng sản trên địa bàn khu vực nghiên cứu

đã ghi nhận 280 mỏ, điểm khoáng sản, biểu hiện khoáng sản của 35 loại khoáng sản rắn thuộc

6 nhóm và các nguồn nước nóng - nước khoáng [76] Cụ

thể là: Nhiên liệu khoáng có than đá, than nâu

Khoáng sản kim loại gồm có sắt, mangan, titan, chì, kẽm, đồng, thiếc, wolfram, arsen, bauxit, vàng, monazit

Nguyên liệu hoá và phân bón có barit, than bùn, phosphorit, đá vôi trắng Nguyên liệu gốm sứ và vật liệu chịu lửa có sét, kaolin, felspat, dolomit, bột màu Nguyên liệu kỹ thuật và đá quý có thạch anh tinh thể, đá quý và bán quý (corindon,

spinel, rubi, saphir)

Vật liệu xây dựng có đá vôi xi măng, sét xi măng, bazan phụ gia xi măng, sắt phụ gia

xi măng, cát silic, silic hoạt tính, đá ốp lát, đá xây dựng, cát cuội sỏi, laterit, sét gạch

ngói… Nước nóng - nước khoáng

Hiện trạng khai thác, chế biến khoáng sản

1.5.3.1 Hiện trạng khai thác, chế biến khoáng sản

Theo số liệu thu thập tại Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh Nghệ An, HàTĩnh, tính đến thời điểm tháng 8 năm 2019, trên địa bàn 2 tỉnh có 315 đã được cấpphép khai thác (Nghệ An 130 mỏ, Hà Tĩnh 150 mỏ), gồm Bộ Tài nguyên và Môitrường cấp 25 giấy phép, số còn lại do UBND các tỉnh cấp [76]

Kết quả khảo sát, điều tra tại thực địa đã xác định trên địa bàn hai tỉnh Nghệ An

và Hà Tĩnh có 320 mỏ khai thác và 34 xưởng chế biến khoáng sản các loại gồmkhoáng sản nhiên liệu 1 mỏ, khoáng sản kim loại 43 mỏ, khoáng chất công nghiệp 20

mỏ và khoáng sản làm vật liệu xây dựng 253 mỏ (số liệu tại thời điểm điều tra)

a Nhóm nhiên liệu: đang khai thác 1 mỏ than đá ở mỏ than Khe Bố, xã Tam Quang, huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An với sản lượng hàng năm đạt trên 20.000 tấn.

b Nhóm kim loại: có 43 mỏ đang khai thác [76] trong đó:

- Quặng sắt khai thác tại 7 mỏ gồm Quỳ Hợp 1 mỏ, Anh Sơn 1 mỏ, Quế Phong

3 mỏ, Thạch Hà 1 mỏ và Vũ Quang 1 mỏ Công suất khai thác của các mỏ từ 30.000

đến 600.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác quặng sắt trên 500.000 tấn/năm (trong

-Quặng thiếc chủ yếu khai thác trên địa bàn huyện Quỳ Hợp 13 mỏ, Anh Sơn 1 mỏ,

tổng số 14 mỏ (trong đó thiếc gốc 5 mỏ, thiếc sa khoáng 9 mỏ); công suất mỗi mỏ từ 9,7 đến30.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm đạt trên 10.000 tấn quặng thiếc

- Quặng chì - kẽm 7 mỏ, khai thác tại huyện Anh Sơn 2 mỏ, Tân Kỳ 1 mỏ và Con Cuông 4 mỏ Công suất khai thác của các mỏ từ 2.000 đến 33.000 tấn/năm Tổng

sản lượng khai thác hàng năm đạt trên 42.000 tấn quặng chì - kẽm

- Quặng bauxit nhôm đang được khai thác tại 1 mỏ ở huyện Quỳ Châu, tỉnh Nghệ An; sản lượng khai thác 15.000 tấn quặng/năm.

- Vàng sa khoáng 3 mỏ, khai thác dưới lòng sông Cả (đoạn từ Con Cuông đến Tương Dương), trong đó vùng Tương Dương 2 mỏ, Con Cuống 1 mỏ Công suất khai

thác của mỗi mỏ từ 36 đến 45 kg/năm Tổng sản lượng hàng năm đạt trên 80kg vàng

c Nhóm khoáng chất công nghiệp: hiện có 20 mỏ đang khai thác barit, đá vôi trắng.

[76]Trong đó:

-Barit 2 mỏ, khai thác tại huyện Nghi Lộc 1 mỏ và Yên Thành 1 mỏ Công suất khai

thác của mỗi mỏ trên 12.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm khoảng 3.000 tấn

- Đá vôi trắng 18 mỏ, chủ yếu khai thác trên địa bàn huyện Quỳ Hợp (Nghệ An) Mỗi mỏ có diện tích từ 2 đến trên 42ha, công suất khai thác từ 3.000 đến 400.000

m3/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm trên 2 triệu tấn

d Nhóm nguyên liệu xi măng: có 11 mỏ đang khai thác đá vôi, đá sét, đá bazan và cát silic Cụ thể:

-Đá vôi xi măng 5 mỏ, trong đó 3 mỏ thuộc huyện Quỳnh Lưu, 2 mỏ thuộc huyện

Anh Sơn Quy mô lớn nhất là mỏ đá vôi xi măng Hoàng Mai A, mỗi năm khai thác trên 3triệu tấn Tổng sản lượng đá vôi xi măng hàng năm của Nghệ An đạt trên 3,5 triệu tấn

- Sét xi măng 2 mỏ, cung cấp cho các nhà máy sản xuất xi măng trên địa bàn tỉnh Nghệ An Công suất khai thác của mỗi mỏ từ 25.000 đến 85.000 tấn/năm Tổng

sản lượng khai thác hàng năm đạt trên 80.000 tấn

- Bazan 4 mỏ, khai thác tại địa bàn các huyện Nghĩa Đàn, Quỳnh Lưu Trong đó

2 mỏ có tổng sản lượng khai thác hàng năm đạt 150.000 tấn; 2 mỏ còn lại đang xây

dựng, chưa khai thác ra sản phẩm

- Cát silic 2 mỏ tại Quỳnh Lưu (mỏ Núi Sồi và Cồn Ran) Công suất khai thác của các mỏ từ 60.000 đến 90.000 tấn/năm Tổng sản lượng hàng năm đạt 140.000 tấn.

Sản phẩm khai thác từ các mỏ cát silic cung cấp cho các nhà máy xi măng Hoàng Mai

và Nghi Sơn để làm phụ gia

e Nhóm vật liệu xây dựng thông thường: có 242 mỏ, chiếm 75,6% số lượng mỏ

đang khai thác [68],Cụ thể như sau:

-Đá xây dựng: có 182 mỏ đá xây dựng đang hoạt động nằm rải rác hầu hết trên địa

bàn các huyện của 2 tỉnh (Nghệ An 113 mỏ, Hà Tĩnh 69 mỏ) Đối tượng khai thác là đágranit, ryolit và đá vôi; công suất khai thác của mỗi mỏ từ 5.000 đến 100.000m3 Tổng sảnlượng đá xây dựng đạt trên 5 triệu m3/năm (Nghệ An 3 triệu m3, Hà Tĩnh 2 triệu m3)

- Cát cuội sỏi

Tỉnh Hà Tĩnh: hiện có 3 mỏ khai thác cát sỏi tại các bãi bồi ven sông (Vũ Quang 2

mỏ, Đức Thọ 1 mỏ) Công suất khai thác của các mỏ từ 1.100 đến 9.000m3 Tổng sảnlượng mỗi năm 90.000m3 Ngoài ra, còn có các điểm khai thác cát sỏi nhỏ lẻ dọc theo cáclòng sông Ngàn Phố, sông Ngàn Sâu, sông Nghèn, sông Rào Cái, sông Rác và sông Trí Những điểm khai thác cát sỏi nhỏ lẻ hiện không kiểm soát được sản lượng

Tỉnh Nghệ An: Tại thời điểm điều tra trên địa bàn tỉnh Nghệ An không có các mỏ đăng

ký khai thác cát sỏi xây dựng Tuy nhiên, trên các huyện Nghĩa Đàn, Anh Sơn, Con Cuông,Tương Dương, Đô Lương, Thanh Chương, Hưng Nguyên, Nam Đàn là những địa phương cósông Lam, sông Hiếu chảy qua đã được UBND tỉnh cho phép các doanh nghiệp khai thác, nạovét tận thu cát sỏi nhằm mục đích đáp ứng nhu cầu về vật liệu xây dựng, khơi thông dòngchảy để tạo điều kiện thuận tiện cho việc phát triển giao thông thủy Các điểm khai thác chủyếu dùng máy xúc gàu treo có dung tích 1 - 2m3 cố định trên các xà lan tự hành được gọi làxáng cạp Phương pháp khai thác là dùng xáng cạp xúc từng lớp cát sỏi dày 1 - 1,5m theo kiểucuốn chiếu trên toàn bộ chiều dài doi cát Sản lượng khai thác cát sỏi không kiểm soát được,nhưng ước tính mỗi năm tỉnh Nghệ An tiêu thụ trên 1.500.000m3

- Sét gạch ngói: Hiện có 14 mỏ (Nghệ An 5 mỏ, Hà Tĩnh 9 mỏ) Tổng sản lượng khai thác đạt 350.000m3 (trong đó Nghệ An 200.000m3, Hà Tĩnh 150.000m3)

- Đất san lấp: Chủ yếu khai thác tại các đồi thoải gần các khu đô thị như thành phố

Vinh, thị trấn Đô Lương, Phía Tây thành phố Hà Tĩnh, thị trấn Cẩm Xuyên, thị trấn Kỳ Anh Tại thời điểm điều tra, trên 2 tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh có 43 mỏ khai thác đất đồi phục vụsan lấp mặt bằng các khu xây dựng và công trình giao thông, thủy lợi Tổng sản lượngkhai thác hàng năm đạt 3 triệu m3 (trong đó Nghệ An 2 triệu m3, Hà Tĩnh 1 triệu m3)

Hiện trạng khai thác các loại khoáng sản được thống kê tại bảng 1.3

1.5.3.2 Hiện trạng chế biến khoáng sản trên địa bàn Nghệ An - Hà Tĩnh

Trên địa bàn Nghệ An - Hà tĩnh tín đến tháng 9 năm 2019 có 34 xưởng chế biếncác loại khoáng sản gồm: kim loại, đá vôi trắng, sét gạch ngói và đá xây dựng Cụ thể:

- Tuyển quặng sắt, có 1 nhà máy của Công ty Sắt Vũ Quang đóng tại xã Sơn Thọ, huyện Vũ Quang, công suất tuyển 500.000 tấn/năm Quặng sắt tuyển tại nhà máy

được khai thác từ mỏ sắt Xuân Mai và Hòn Bàn (huyện Vũ Quang) Tổng sản lượngtuyển quặng sắt hàng năm của nhà máy 250.000 tấn (quặng có hàm lượng ∑Fe≥65%)

- Một nhà máy chế biến sâu quặng mangan của Tổng công ty Khoáng sản và Thương mại Hà Tĩnh, đóng tại phường Đậu Liêu, thị xã Hồng Lĩnh Công suất chế

biến hàng năm 30.000 tấn quặng mangan thương phẩm Quặng mangan đưa vào nhàmáy chế biến được khai thác từ mỏ mangan Đức Dũng, Đức Lập và Thượng Lộc

- Tuyển quặng mangan có 2 xưởng, phân bố tại Nam Đàn và Hưng Nguyên Công suất tuyển quặng mangan từ 40.000 đến 50.000 tấn/năm Tổng sản lượng tuyển

quặng mangan hàng năm đạt 50.000 tấn

- Tuyển quặng chì - kẽm có 1 xưởng, tại xã Thọ Sơn, huyện Anh Sơn Công suất tuyển trên 3.000 tấn/năm (quặng có hàm lượng Pb≥25%).

- Một xưởng tuyển tinh quặng titan tại thị trấn Cẩm Xuyên Quặng titan khai thác từ mỏ Thạch Văn và Cẩm Hòa được vận chuyển về xưởng để tuyển thu hồi

ilmenit, zircon và monazit Sản lượng tinh quặng tại xưởng tuyển hàng năm đạt trên30.000 tấn ilmenit, từ 3.500 đến 4.500 tấn zircon và monazit

- Ba xưởng luyện thiếc tại huyện Quỳ Hợp của Chính Nghĩa, Hồng Lương và Kim loại màu Nghệ Tĩnh Quặng thiếc khai thác từ các mỏ trên địa bàn huyện Quỳ

Hợp được thu gom về các xưởng luyện Sản lượng mỗi năm đạt trên 250 tấn

- Than bùn được chế biến tại 1 xưởng ở xã Nam Lộc, huyện Nam Đàn để sản xuất phân bón hữu cơ, công suất 15.000 tấn/năm.

- Chế biến đá vôi trắng có 15 xưởng tại xã Châu Quang, thị trấn Quỳ Hợp và xã Châu

Lộc (huyện Quỳ Hợp) Sản phẩm của các xưởng chế biến đá vôi trắng là bột carbonat canxi

và đá ốp lát Công suất hàng năm của mỗi xưởng 100.000 - 300.000 tấn bột và 2 - 4 triệu m2

đá ốp lát Tổng sản lượng chế biến đá vôi trắng hàng năm đạt khoảng 3 triệu tấn

- Sét gạch ngói được sản xuất gạch, ngói tại 8 nhà máy đóng tại địa bàn các huyện

Hưng Nguyên, Anh Sơn, Thanh Chương, Diễn Châu (Nghệ An), Kỳ Anh, Cẩm Xuyên, Thạch

Hà, Hương Sơn, thị xã Hồng Lĩnh (Hà Tĩnh) Các nhà máy gạch ngói sử dụng nguyên liệu sétpha cát từ đất phù sa thuộc các diện tích trồng lúa và hoa màu Sét được trộn với các loại phụgia có lẫn than cám và nung bằng công nghệ lò tuynel Công suất của các nhà từ 2

đến 8 triệu viên/năm Sản lượng mỗi năm đạt 150 triệu viên gạch và ngói (trong đó Nghệ An 90 triệu viên, Hà Tĩnh 60 triệu viên)

Sản lượng chế biến các loại khoáng sản được thống kê tại bảng 1.2

Bảng 1.2 Tổng hợp số lượng, sản lượng các mỏ đang khai thác trên khu

vực Nghệ An và Hà Tĩnh

Nhóm khoáng Theo Giấy phép cấp mỏ Thực tế khai thác

TT sản Số lượng Công suất thiết kế Số lượng Sản lượng khai thác Ghi chú

1 Đá vôi trắng 18 2.122.000 T/năm 18 2.000.000 T/năm

1 Đá vôi xi măng 5 3.607.000 T/năm 5 3.500.000 T/năm

2 mỏ đang

chưa khai thác

thường

1 Đá xây dựng 182 6.034.000m3 /năm 182 5.000.000m3/năm

2 Cát cuội sỏi 3 92.000m3 /năm 3 90.000m3/năm

3 Sét gạch ngói 14 382.000m3 /năm 14 350.000m3/năm

4 Đất san lấp 43 3.400.000m3 /năm 43 3.000.000m3/năm

5 Tuyển quặng titan 1 34.000 T/năm 1 30.000 T/năm

8 Đá vôi trắng 15 3.200.000 T/năm 15 3.000.000 T/năm

9 Sản xuất gạch 8 176 triệu viên/năm 8 150 triệu viên/năm

ngói

Nhóm khoáng Theo Giấy phép cấp mỏ Thực tế khai thác

TT sản Số lượng Công suất thiết kế Số lượng Sản lượng khai thác Ghi chú

10 Đá xây dựng 1 40.000m3 /năm 1 30.000m3/năm

(Số liệu vế sản lượng khai thác và chế biến hàng năm của các loại khoáng sản được điều tra trực tiếp tại các mỏ)

1.5.3.3 Một số công nghệ khai thác, chế biến một số loại khoáng sản chủ yếu

khu vực nghiên cứu

 Quặng thiếc gốc

Quặng thiếc gốc khai thác theo phương pháp hầm lò Công nghệ khai thác thủ côngbằng phương pháp khoan, nổ mìn, kết hợp cuốc xẻng để xúc bốc và vận chuyển đất đá,quặng ra ngoài bằng xe đẩy, hoặc ròng rọc thủ công Lò mở dọc theo đường phương cácthân quặng, theo hệ thống khai thác chia lớp nghiêng, chống lò bằng các vì gỗ với khoảngcách vì 50cm, khai thác phân khoảng ngắn, trừ giải cách ly giữa các tầng Quy trình khaithác: Khoan nổ mìn làm tơi đá và quặng, bốc xúc, vận chuyển, nghiền sàng và tuyển trọnglực thu hồi quặng tinh (Một số hình ảnh về công nghệ khai thác quặng thiếc gốc được thểhiện tại ảnh 1 và ảnh 2 của phụ lục ảnh tại phần phụ lục của luận án)

Quặng tinh được chuyển tới lò luyện, nung chảy với hoá chất để tách lấy thiếckim loại, đúc thành thỏi và vận chuyển đến nơi tiêu thụ

 Thiếc sa khoáng

Thiếc sa khoáng được khai thác từ trầm tích aluvi tại các thung lũng Phươngpháp khai thác lộ thiên, quá trình khai thác phải hút nước tháo khô mỏ Khai thác theocông nghệ truyền thống Cụ thể:

- Tại khai trường sản phẩm chứa quặng được khai thác bằng máy tay gàu xúc theo phương pháp mở moong khấu suốt

- Sản phẩm chứa quặng được vận chuyển bằng ô tô hoặc máy gạt đến bunke

-Tại bunke dùng súng phun nước áp lực 4-5atm để rửa qua sàng song d = 100mm, sau

Lượng chất thải trong quá trình tuyển thu hồi quặng chiếm trên 99,5%; lượngnước thải khoảng 200m3/giờ Đất đá thải và nước thải trong quá trình tuyển thu hồiquặng được thải vào bãi trong

Khai thác lộ thiên, mở moong bằng phương pháp cắt tầng hoặc khấu suốt từngoài vào trong Sản phẩm khai thác gồm đá block, đá hộc để sản xuất bột carbonatcalci và làm vật liệu xây dựng thông thường

Sản phẩm khai thác đá hoa trắng tại một mỏ thu hồi khoảng 50-70%, gồm:

- Đá block kích thước >0,4m3 (2-10%), dùng để cưa xẻ làm ốp lát hoặc xuất khẩu

- Đá hộc có kích thước <0,3m3 (30-55%) đạt độ trắng tiêu chuẩn được vận

chuyển đến xưởng nghiền bột siêu mịn

-Đá dăm có độ nguyên khối thấp (kích thước 0,2-0,3m), không đạt tiêu chuẩn độtrắng làm vật liệu xây dựng thông thường (một số hình ảnh về công nghệ khai thác quặnggốc được thể hiện tại ảnh 5 và ảnh 6 của phụ lục ảnh tại phần phụ lục của luận án)

Công nghệ khai thác đá block sử dụng hệ thống dây cắt kim cương, một số mỏ sử dụngkhoan ép hơi với mật độ lỗ khoan cách nhau 10-20cm để tách đá thành các block Đá khốiđược vận chuyển về các xưởng để cưa cắt, mài láng thành các tấm đá ốp lát có kích cỡ,màu sắc hoa văn khác nhau, một số khối gia công đẽo gọt, chế tác đá mỹ nghệ

Công nghệ khai thác đá làm bột carbonat calci thông thường được làm tơi bằngphương pháp khoan nổ mìn, thu gom bằng sức lao động của công nhân, vận chuyển vềcác xưởng nghiền sàng để nghiền thành bột mịn (Một số hình ảnh về công nghệ khaithác đá được thể hiện tại ảnh 7 và ảnh 8 của phụ lục ảnh tại phần phụ lục của luận án)

Quặng titan sa khoáng ven biển thường được khai thác bằng phương pháp lộ thiêntheo các lô lấn dần, chiều sâu moong 3 - 12m (hết chiều dày thân quặng) Công nghệ khai thácthủ công có sử dụng cơ giới Sản phẩm chứa quặng được bơm hút, vận chuyển lên dây chuyềnvít xoắn đặt tại các bờ moong khai thác để thu hồi khoáng vật nặng theo phương pháp tuyểntrọng lực Sản phẩm thu hồi tại vít xoắn là quặng thô có hàm lượng khoáng vật nặng (ilmenit,rutin, leocoxen, anataz, brukit, zircon, monazit) khoảng 70%, Quặng thô được vận chuyển đếnxưởng tuyển để thu hồi tinh quặng theo quy trình: Tuyển từ tách zircon, monazit ra khỏiilmenit; phần không điện từ nặng được chuyển đến hệ thống dây chuyền tuyển trọng lực đểtách zircon ra khỏi monazit (Một số hình ảnh về công nghệ khai thác quặng titan sa khoángđược thể hiện tại ảnh 9 và ảnh 10 của phụ lục ảnh tại phần phụ lục của luận án)

 Đá xây dựng

Tất cả các mỏ khai thác đá xây dựng tại các khu vực nghiên cứu đều được khai thácbằng phương pháp lộ thiên Khai trường mở tại các vị trí có địa hình thấp, sau đó mở moongkhai thác theo phương pháp khấu suốt, một số mỏ khai thác cắt tầng. Hình ảnh ví dụ về côngnghệ khai thác đá xây dựng được thể hiện tại các ảnh 11 và 12 của phần phụ lục ảnh

Công nghệ khai thác cơ giới - bán thủ công, thực hiện theo quy trình: Khoan nổmìn làm tơi đá, xúc bốc, vận chuyển đến vị trí nghiền sàng, đối với đá hộc thì vận chuyểnđến nơi tiêu thụ sản phẩm Sản phẩm khai thác tại các mỏ gồm: đất phủ làm vật liệu sanlấp, đá rải mặt đường, đá hộc kích thước trung bình (35x35x35cm) để xây dựng nền móngcông trình, đá dăm có kích thước từ 1 đến 10cm rải nền móng, rải đường và đúc bê tông

Hiện trạng môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản đặc trưng của vùng nghiên cứu

1.5.4.1 Vùng Quỳ Hợp - Nghệ An

Vùng nghiên cứu thuộc huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An, thuộc các tờ bản đồ địa hình

tỷ lệ 1: 50.000, hệ toạ độ VN 2000, tờ E-48-19-A, E-48-19-B, E-48-19-C, E-48-19-D

Hình 1-2 Sơ đồ vị trí khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An

a Hiện trạng khai thác khoáng sản vùng Quỳ Hợp, Nghệ An

Theo số liệu thu thập tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nghệ An, trên địa bànkhu vực Quỳ Hợp, Nghệ An có 82 mỏ và xưởng chế biến khoáng sản, gồm: Sắt 1 mỏ,thiếc 14 mỏ, đá hoa trắng 33 mỏ, đá vôi xây dựng 16 mỏ; chế biến khoáng sản 18xưởng và một số nơi khai thác quặng thiếc không có giấy phép (Chi tiết được thể hiệntại phụ lục số 1 phần phụ lục của luận án)

b Hiện trạng môi trường các khu vực khai thác khoáng sản

Hiện trạng môi trường được tổng hợp dựa trên kết quả thu thập dữ liệu khaithác mỏ và các kết quả phân tích môi trường tại khu vực nghiên cứu:

Các mỏ khai thác khoáng sản ở vùng Quỳ Hợp phân bố trên 9 nguồn nước mặtgồm: suối Châu Hồng-Châu Tiến, suối Huổi Dôn, suối Duộc, suối Nậm Tôn, suối NậmNọc, suối Nậm Con Sau khi thu thập và phân tích các loại mẫu môi trường nước và

so sánh kết quả phân tích với các quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT và QCVN09-MT:2015/BTNMT Hiện trạng môi trường tại các nguồn nước như sau:

- Suối Châu Hồng-Châu Tiến: Suối là nguồn thu nước của các khe suối nhỏ trong

vùng, chảy từ chân đèo Châu Hồng về phía Bắc, đến hang Châu Tiến thì chảy theo các hangngầm trong núi đá vôi khoảng 20km, sau đó xuất lộ tại hang Pòng và hang Bành thuộc xãChâu Quang Suối Châu Hồng-Châu Tiến là nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho hơn 200 hộdân, tưới cho khoảng 600ha đất nông nghiệp của các xã Châu Hồng, Châu Tiến

Trên các khe suối nhánh thuộc lưu vực suối Châu Hồng có 7 mỏ khai thác và 3 xưởngchế biến khoáng sản Xả thải ra suối này, gồm các mỏ khai thác thiếc sa khoáng của các côngty: Ngoan Cường, Chính Nghĩa, Lam Hồng, Kim loại màu Nghệ Tĩnh, Khoáng sản Nghệ An,

Hồng Bảo Ngọc, Trung Tín, Hồng Lương; các xưởng luyện thiếc của Chính Nghĩa vàHồng Lương; các mỏ khai thác đá vôi trắng của Đồng Tiến, Khoáng sản Nghệ An,Chính Nghĩa và 19 vị trí khai thác thiếc sa khoáng trái phép.

Kết quả khảo sát của Liên đoàn Địa chất Bắc Trung Bộ kết hợp với số liệu đánh giátác động môi trường của các mỏ cho thấy toàn bộ đoạn suối Châu Hồng-Châu Tiến từ chânđèo Châu Hồng đến hang Châu Tiến và các suối nhánh chảy từ núi đá vôi phía Đông đều bị

ô nhiễm khá nặng Nước suối có màu nâu đỏ, đặc quánh, hàm lượng cặn lơ lửng cao, khôngthể sử dụng để sinh hoạt và tưới tiêu trong nông nghiệp Hàm lượng COD: 11,8-42,0ppm,vượt tiêu chuẩn 1,2-4,2 lần; BOD5: 6,0-8,0mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,5-1,8 lần; NO3 -: 3,36-3,60mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,7-1,8 lần; As: 0,013-0,038mg/l, vượt tiêu chuẩn 1, 3-3,8 lần

Nước ngầm trong các giếng sinh hoạt của dân có màu nâu, nhiều cặn, hàm lượng COD: 4,6-7,6mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,2-1,9 lần; Mn: 0,77-1,26mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,5-2,5 lần

Các cơ sở xả chất thải gây ô nhiễm suối Châu Hồng-Châu Tiến gồm: mỏ thiếc

sa khoáng Bản Poòng và Thung 1 của Công ty Cổ phần Kim loại màu Nghệ Tĩnh, mỏthiếc sa khoáng của DNTN Ngoan Cường; các xưởng luyện thiếc của Công ty TNHHChính Nghĩa và Công ty TNHH Hồng Lương và 19 vị trí khai thác trái phép (trong đó

16 vị trí khai thác thiếc sa khoáng, 3 vị trí khai thác thiếc gốc)

- Suối Nậm Tôn

Suối Nậm Tôn và các suối nhánh chảy theo hướng Tây Nam thuộc địa phận các

xã Châu Cường, Châu Quang, thị trấn Quỳ Hợp, Châu Đình và Thọ Hợp Suối NậmTôn tiếp nhận nước của: suối Châu Hồng-Châu Tiến, suối Duộc (chảy từ hang Pòng,hang Bành đến cầu Nậm Tôn); suối Nậm Con chảy từ Châu Thành đến xóm Đồng Nại(Châu Quang) Suối rộng 10-15m, sâu 1-2m, lưu lượng dòng chảy khoảng 70m3/s, haibên bờ có các bãi đất phù sa rộng đến hàng chục km2

Suối Nậm Con là nguồn nước mặt quan trọng phục vụ sinh hoạt cho hơn 30ngàn người (Châu Cường: 7 ngàn người, Châu Quang: 12 ngàn người, thị trấn QuỳHợp: 11 ngàn người) và tưới tiêu cho khoảng 3.500ha đất trồng lúa của các xã ChâuCường, Châu Quang, Châu Đình

Do tiếp nhận nguồn nước ô nhiễm từ hang Pòng, hang Bành và nguồn nước nướcmặt bị ảnh hưởng của chất thải từ các mỏ khai thác thiếc sa khoáng, đá vôi trắng tại ChâuThành, Châu Cường, Châu Quang nên suối Nậm Tôn bị ô nhiễm rất nghiêm trọng

Kết quả điều tra cũng cho thấy toàn bộ suối Nậm Tôn (dài khoảng 15km), các suốinhánh và các ao hồ trên địa phận xã Châu Cường, Châu Quang và Châu Đình bị ô nhiễm nướcnghiêm trọng Nước suối có màu nâu đỏ, đặc quánh, chứa nhiều cặn lơ lửng, hàm lượngSS: 30-267mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,5-13,4 lần; COD: 14,9-46,2mg/l, vượt tiêu chuẩn1,5-4,6 lần; BOD5: 8-25mg/l, vượt tiêu chuẩn 2-6,3 lần; NO3 -

: 2,422-6,1mg/l, vượt tiêuchuẩn 1,2-3,1 lần

Nước ngầm trong các giếng đào của nhân dân tại bản Thắm (Châu Cường),xóm Bành, xóm Minh Quang, xóm Đồng Nại (Châu Quang) có màu vàng đục, nhiềucặn lơ lửng, độ pH: 4,87-5,22, nhỏ hơn tiêu chuẩn 1,13-1,07 lần, hàm lượng COD: 4,3-50,7mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,1-12,7 lần

Ngoài tiếp nhận nguồn nước ô nhiễm từ hang Pòng, hang Bành và suối Nậm Con;suối Nậm Tôn còn tiếp nhận nguồn xả thải từ các mỏ khai thác thiếc sa khoáng của DNTNNgoan Cường; các mỏ khai thác đá vôi trắng của DNTN Hải Hà, Công ty TNHH Vi Tiếp,HTX Thạch An, Công ty HTKT Quân khu 4; các xưởng chế biến đá vôi trắng tại xã ChâuQuang của Công ty TNHH Long Vũ, Công ty TNHH Hoàng Long, Công ty TNHH PhúQuang, Công ty CP KSTM Trung Hải, DNTN Phúc Nguyên Hợp