Tạp chí Khoa học Công nghệ Mỏ: Số 5/2019

Tạp chí Khoa học Công nghệ Mỏ: Số 5/2019 trình bày các nội dung chính sau: Khai thác lò chợ không để lại trụ than bảo vệ lò chuẩn bị - kinh nghiệm trên thế giới và tiềm năng ứng dụng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, các giải pháp công nghệ đổ thải hợp lý đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường sinh thái đối với các mỏ than khoáng sản Việt Nam, giải pháp kiểm soát phát thải khí mê tan trong khai thác than hầm lò ở Việt Nam,... Để nắm nội dung mời các bạn cùng tham khảo tạp chí.

Trang 1

Kû niÖm 47 N¨m Ngµy thµnh lËp

24/10/1972 - 24/10/2019

Trang 2

Viện Khoa học Công nghệ Mỏ

Số 3 Phan Đình Giót - Hà Nội

CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ Tác giả Trang

Khai thác lò chợ không để lại trụ than bảo vệ lò chuẩn bị - kinh nghiệm trên thế giới và tiềm năng ứng dụng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

ThS Đinh Văn Cường

TS Nguyễn Anh Tuấn PGS.TS Trần Văn Thanh

1

CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN

Các giải pháp công nghệ đổ thải hợp lý đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường sinh thái đối với các mỏ than khoáng sản Việt Nam

TS Lưu văn Thực,

CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Đánh giá hiện trạng bảo vệ môi trường trong khai thác, tuyển quặng bauxit và sản xuất alumin tại Lâm Đồng và Đăk Nông

Nghiên cứu, đánh giá thực trạng và

đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả cho các trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV

Ths Nguyễn Tiến Dũng

TS Bùi Thanh Hoàng

TS Nguyễn Văn Hậu

27

Giải pháp kiểm soát phát thải khí

mê tan trong khai thác than hầm lò

ở Việt Nam

TS Nhữ Việt Tuấn,

TS Bùi Việt Hưng,

TS Nguyễn Minh Phiên

TS Đào Hồng QuảngThs Đoàn Ngọc CảnhThs Nguyễn Hải LongThs Đặng Văn Phôi

50

SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ

Nghiên cứu giải pháp xác định mòn dàn ống sinh hơi qua phần mềm mô phỏng Ansys Academic Research CFD nhằm dự báo nguy cơ bục đường ống để nâng cao hiệu quả vận hành lò hơi

TIN TRONG NGÀNH

Khoa học và công nghệ góp phần thúc đẩy sản xuất, nâng cao hiệu quả khai thác và chế biến than - khoáng sản; TKV: Hiệu quả cơ giới hoá trong khai thác lò chợ xiênchéo;

Trang 3

KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ 1

Tóm tắt:

Với các lò chợ dài, tổn thất công nghệ phổ biến ở mức trên 20%, phần nhiều trong số đó nằm ở trụ bảo vệ các đường lò chuẩn bị (có trữ lượng bằng từ 12 ÷ 15% tổng trữ lượng huy động trong diện tích khai thác lò chợ) Vì vậy vấn đề đặt ra là cần thiết phải có giải pháp giảm tổn thất than tại các khu vực dự kiến áp dụng công nghệ lò chợ dài, đặc biệt là giải pháp cho phép khai thác tối đa trữ lượng than trong trụ bảo vệ lò chuẩn bị.

1 Đặt vấn đề

Theo Quy hoạch phát triển ngành than Việt

Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm

2030 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại

Quyết định số 403/QĐ-TTg ngày 14/3/2016 (sau

đây gọi tắt là Quy hoạch 403), một trong các

mục tiêu chiến lược quan trong được đặt ra là

giảm tổn thất tài nguyên trong khai thác than

nói chung, khai thác hầm lò nói riêng Cụ thể là

“Phấn đấu đến năm 2020 giảm tỷ lệ tổn thất khai

thác bằng phương pháp hầm lò xuống khoảng

20% và dưới 20% sau năm 2020” [5].

Công nghệ khai thác đang áp dụng tại các

mỏ hầm lò hiện nay có thể được quy về hai dạng

chính là (1) gương lò ngắn (ngang nghiêng, dọc

vỉa phân tầng, buồng thượng, đào lò lấy than)

áp dụng cho vỉa than có góc dốc lớn (trên 45°)

hoặc tận thu tại các khu vực vỉa có điều kiện

phức tạp, nhỏ lẻ, phân tán; và (2) lò chợ dài

khấu theo phương vỉa, áp dụng cho các khu

vực vỉa có góc dốc đến 45° Thực tế, sản lượng

khai thác bằng công nghệ gương lò ngắn (tổn

thất công nghệ phổ biến từ 30÷40%, khó có giải

pháp điều chỉnh giảm) chỉ đóng góp khoảng 12

÷ 15% tổng sản lượng than hầm lò hàng năm

của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản

Việt Nam (TKV), phần còn lại được đảm nhiệm

bởi các lò chợ dài Tuy nhiên, ngay với các lò

chợ dài, tổn thất công nghệ cũng đang phổ biến

ở mức trên 20%, phần nhiều trong số đó nằm ở trụ bảo vệ các đường lò chuẩn bị (có trữ lượng bằng từ 12 ÷ 15% tổng trữ lượng huy động trong diện tích khai thác lò chợ) Qua đó có thể thấy,

để đạt được mục tiêu theo Quy hoạch 403, cần thiết phải có giải pháp giảm tổn thất than tại các khu vực dự kiến áp dụng công nghệ lò chợ dài, đặc biệt là giải pháp cho phép khai thác tối đa trữ lượng than trong trụ bảo vệ lò chuẩn bị

2 Các giải pháp công nghệ giảm tổn thất than trong trụ bảo vệ lò chuẩn bị

Sơ đồ chuẩn bị khai thác lò chợ dài đang được áp dụng tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh có thể khái quát là 121 Nghĩa là mỗi một

(1) lò chợ sẽ phải chi phí hai (2) đường lò (thông

gió, vận tải) và một (1) trụ than bảo vệ rộng từ

15 ÷ 18m để duy trì lò vận tải làm lò thông gió cho lò chợ kế tiếp Với chiều dài lò chợ dao động

từ 100 ÷ 150m, bình quân 120m, tỷ lệ tổn thất than để lại trong các trụ bảo vệ đường lò vận tải chiếm tương ứng 12 ÷ 15% tổng trữ lượng được huy động trong diện tích khai thác lò chợ, từ đó làm tăng mức độ tổn thất than, chi phí mét lò cũng như giá thành sản xuất

Để khắc phục tồn tại nêu trên của sơ đồ 121,

nhiều nước trên thế giới (Nga, Trung Quốc, Ba Lan, [3]) đã áp dụng thành công giải pháp sử dụng trụ nhân tạo thay thế trụ than bảo vệ lò chuẩn bị Theo đó, để đồng thời khai thác được

KHAI THÁC LÒ CHỢ KHÔNG ĐỂ LẠI TRỤ THAN BẢO VỆ LÒ CHUẨN

BỊ - KINH NGHIỆM TRÊN THẾ GIỚI VÀ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG TẠI

CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH

ThS Đinh Văn Cường

Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin

TS Nguyễn Anh Tuấn

Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam

PGS.TS Trần Văn Thanh

Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội

Biên tập: TS Đào Hồng Quảng

Trang 4

2 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC HẦM LÒ

than trong trụ bảo vệ và duy trì lò vận tải làm

lò thông gió cho lò chợ phía dưới, trụ than sau

khai thác sẽ được thay thế bằng trụ nhân tạo

hình thành từ dải đá chèn, các cụm cột, cũi, vật

liệu hóa chất hoặc hỗn hợp vữa bê tông, Với

sơ đồ này, mỗi (1) lò chợ chỉ phải chi phí một

(1) đường lò chuẩn bị và một (1) trụ nhân tạo

thay thế trụ than (sơ đồ chuẩn bị và khai thác

kiểu này được khái quát là 111) Như vậy, so với

sơ đồ 121, sơ đồ kiểu 111 đã cho phép giảm

tổn thất than trong trụ bảo vệ và chi phí mét lò

chuẩn bị (giảm 01 đường lò) Tuy nhiên, sơ đồ

111 vẫn tồn tại nhược điểm là phải tiêu hao chi

phí không nhỏ cho công tác thi công trụ nhân

tạo (thiết bị, nguyên vật liệu, nhân công, …)

Minh họa cho sơ đồ kiểu 121 và 111 thể hiện

trong hình 1

Nhằm mục tiêu giải quyết triệt để các nhược

điểm của sơ đồ chuẩn bị kiểu 121, 111 nêu trên,

thời gian gần đây tại Trung Quốc đã nghiên cứu

và áp dụng thành công sơ đồ chuẩn bị khai thác

lò chợ không trụ bảo vệ (gọi tắt là 110) Với giải

pháp này, mỗi (1) lò chợ chỉ còn phải chi phí

a Sơ đồ chuẩn bị kiểu 121 b Sơ đồ chuẩn bị kiểu 111

Hình 1 Minh họa sơ đồ chuẩn bị lò chợ

kiểu 121 và 111

một (1) đường lò chuẩn bị và không (0) trụ than

bảo vệ Bản chất của giải pháp công nghệ này

là đường lò chuẩn bị của lò chợ đang khai thác

sẽ được duy trì mà không cần sự hỗ trợ của trụ than hay trụ bảo vệ nhân tạo Đường lò được duy trì bằng giải pháp tổng thể là thực hiện chủ

a Sơ đồ khai thác lò chợ chuẩn bị kiểu 110

b Sơ đồ nguyên lý bố trí vì neo cáp gia tăng khả năng mang tải của lò dọc vỉa và bố trí lỗ khoan cắt vách

Hình 2 Minh họa sơ đồ chuẩn bị và khai thác lò chợ kiểu 110

Trang 5

động giảm tải áp lực lên đường lò, đồng thời

tăng cường khả năng mang tải của đường lò Cụ

thể, trong quá trình khai thác, lò dọc vỉa cần duy

trì sẽ được tăng khả năng mang tải bằng các vì

neo cáp ghim sâu vào vách cơ bản, chống tăng

cường đường lò bằng vì chống thủy lực dạng tổ

hợp hoặc vì đơn, và đồng thời dỡ tải áp lực mỏ

tác động lên lò chuẩn bị bằng khoan nổ mìn cắt

vách phạm vi hông lò giáp với phá hỏa Đây là

một bước tiến mới, hướng đi rất khả thi để giải

bài toán giảm tổn thất tài nguyên và phí mét lò

chuẩn bị phục vụ khai thác lò chợ, chi tiết thể

hiện trong hình 2

3 Giải pháp công nghệ khai thác lò chợ

không để trụ than bảo vệ lò chuẩn bị (phương

pháp 110)

Các điểm then chốt của công nghệ khai thác

không để lại trụ than bảo vệ lò chuẩn bị theo

phương pháp 110 nằm ở ba khâu chính là:

- (1) Tăng khả năng chịu tải của đường lò

chuẩn bị bằng kết cấu vì neo cáp để treo giữ

đá vách nóc lò chuẩn bị lên lớp đá vách cơ bản

bền vững

- (2) Xác định phạm vi cần dỡ tải và xây dựng

hộ chiếu khoan nổ mìn cắt vách

- (3) Chống tăng cường đường lò chuẩn bị và

cách ly ngăn đất đá phá hỏa tràn vào không gian đường lò được bảo vệ

Chi tiết nội dung các khâu công nghệ nêu trên như sau:

3.1 Tăng khả năng chịu tải của đường lò chuẩn bị bằng neo cáp

Việc xác định hộ chiếu và thi công neo cáp cho lò chuẩn bị cần bảo vệ được thực hiện tương tự công tác đào lò neo đang triển khai tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh Chiều dài, số lượng vì neo cáp tùy thuộc vào cấu trúc của đá vách khu vực thi công đường lò Điểm khác biệt

cơ bản là neo cáp tăng khả năng mang tải sẽ sử dụng bộ khóa neo đặc biệt, có độ linh hoạt lớn

để có thể hợp tác tốt hơn với tải trọng động đột ngột, cũng như các dịch chuyển biến dạng lớn của khối đất đá xung quanh lò chuẩn bị trong và sau khi điều khiển nổ mìn cắt vách (hình 3)

3.2 Xác định phạm vi cần dỡ tải và xây dựng hộ chiếu khoan nổ mìn cắt vách

* Xác định chiều cao đá vách cần nổ mìn dỡ tải

Chiều sâu đá vách cần điều khiển dỡ tải tùy thuộc vào cấu trúc địa chất của khu vực, đồng thời phải đảm bảo đá vách sau sập đổ lấp kín tối

đa không gian phá hỏa phía sau lò chợ giáp với

a- Cấu trúc bên ngoài của khóa neo; b – cấu trúc bên trong của khóa neo; c – khóa neo làm việc khi có

dịch chuyển biến dạng lớn Hình 3: Kết cấu của neo cáp sử dụng trong giải pháp không trụ bảo vệ

Trang 6

lò chuẩn bị Chiều sâu phạm vi đá vách cần điều

khiển có thể được xác định như sau [6]:

- Chiều sâu cắt vách tối thiểu (Hmin) được

- Chiều sâu cắt vách thiết kế (Hc) khống chế

trong giới hạn giữa chiều cao tối thiểu, tối đa

nêu trên, và được xác định theo công thức (hình

4)

Hình 4: Sơ đồ xác định chiều cao đá vách

cần nổ mìn dỡ tải

(3)

HG – Chiều cao đường lò chuẩn bị được bảo

k – hệ số nở rời của đá phá hỏa

* Xác định chiều sâu lỗ khoan cắt vách

Chiều sâu lỗ khoan cắt vách phụ thuộc vào

chiều cao đá vách cần dỡ tải và góc khoan so

với mặt phẳng nóc lò Theo kinh ngiệm tại Trung

Quốc [7], góc tạo giữa lỗ khoan và mặt phẳng

nóc lò nên được thiết kế nằm trong phạm vi từ

65° ÷ 80° Góc khoan được lựa chọn phải cân

đối đến góc dốc vỉa than và cấu trúc các tập đá

vách cần dỡ tải, sao cho góc khoan nằm trong giới hạn trên

Khi đã xác định được góc khoan phù hợp, chiều sâu lỗ khoan khi đó được lựa chọn theo công thức sau:

, m (4)Trong đó:

HC – Chiều cao gương khai thác lò chợ, m;

q - Góc khoan so với mặt phẳng nằm ngang, độ;

ko - hệ số kinh nghiệm, ko = 1,4 ÷ 1,8;

* Xây dựng hộ chiếu khoan nổ mìn cắt vách

- Xác định khoảng cách giữa các lỗ khoan cắt vách: Công tác nổ mìn được coi là đạt hiệu

quả khi đá vách ở phạm vi giữa các lỗ khoan sau nổ mìn sẽ giao thoa để tạo nên một vết cắt liền mạch dọc theo phương đường lò chuẩn bị Một số nghiên cứu [6, 7, 8] đã chỉ ra, khoảng cách hợp lý giữa hai lỗ khoan dao động từ 400 ÷ 500mm trong đá cứng, từ 500 ÷ 600mm trong đá mềm Lỗ khoan cắt vách thông thường sẽ nằm trong cả hai phạm vi này, nên cơ bản khoảng cách giữa hai lỗ khoan cắt vách được xác định

là 500mm

- Công tác nổ mìn cắt vách: Do lỗ khoan nổ

mìn cắt vách có chiều dài lớn (thường ≥ 5,0m), thuốc nổ trong lỗ khoan sẽ được nạp phân đoạn Để thuận lợi cho công tác nạp mìn và đảm bảo hiệu quả giao thoa giữa các lỗ khoan, thuốc

nổ và bua sẽ được nạp bên trong đường ống nhựa PVC có đường kính nhỏ hơn đường kính

lỗ khoan (bố trí thành nhiều đoạn ống ngắn, liên kết ren hoặc khớp nối để thuận tiện cho công tác vận chuyển và nạp mìn, nạp bua) Trên thân đường ống được gia công hai hàng lỗ đối diện nhau, dọc theo phương đường lò, các hàng lỗ này sẽ nằm trên một mặt phẳng, để hình thành đường biên giới giữa phạm vi đá vách nóc lò chuẩn bị và đá vách nóc lò chợ phạm vi cần dỡ tải Thuốc nổ để nổ mìn cắt vách có thể sử dụng loại an toàn đang được sử dụng tại các mỏ hầm

lò Với đường kính thỏi thuốc từ 27 ÷ 32mm, sử dụng loại ống PVC có đường kính trong 37mm, đường kính ngoài 42mm, khi đó đường kính

lỗ khoan cắt vách sẽ bằng khoảng 48mm Các loại máy khoan thi công neo tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh hoàn toàn đáp ứng yêu cầu Nguyên tắc nạp nổ mìn cắt vách và ví dụ thực tế thể hiện trong hình 5

Trang 7

3.3 Chống tăng cường đường lò chuẩn

bị và cách ly đất đá phá

Phạm vi cần chống tăng cường của đường lò

chuẩn bị khi áp dụng giải pháp khai thác không

trụ bảo vệ bao gồm phạm vi chịu ảnh hưởng

của áp lực tựa trước gương lò chợ (hai hông

đều là than, đá nguyên khối chưa khai thác) và

sau gương lò chợ (một hông là đá phá hỏa, một

hông còn lại là than, đá nguyên khối) Chiều dài

cần chống tăng cường phụ thuộc vào diễn biến

áp lực mỏ và dịch động đường lò chuẩn bị cần

bảo vệ Theo nghiên cứu [6, 7, 8], phạm vi cần

chống tăng cường của lò chuẩn bị được chia

làm 04 khu vực:

- Khu vực I: phạm vi khoảng 20 ÷ 30m trước

gương lò chợ, đá vách bắt đầu dịch chuyển do chịu tác động của áp lực tựa từ gương khai thác

- Khu vực II: phạm vi từ mét thứ 0 ÷ mét 60 tình từ gương lò chợ về phá hỏa Ở phạm vi này

đá vách sập đổ, vỡ vụn điền lấp vào không gian

đã khai thác, cấu trúc của đá vách phạm vi sập

a Cấu trúc đường ống PVC phục vụ nạp mìn cho lỗ khoan cắt vách

b Mô hình cơ học của công nghệ nổ mìn định hướng cắt vách

c Lỗ khoan đơn d Dải lỗ khoan sau nổ e Bề mặt đá vách được cắt

Hình 5 Hộ chiếu nổ mìn lỗ khoan định hướng cắt vách dỡ tải áp lực

Trang 8

trạng thái cân bằng, kết thúc dịch chuyển

Như vậy có thể xác định, phạm vi đường lò

cần chống tăng cường là khoảng 180 ÷ 190m,

trong đó 20 ÷ 30m phía trước và 160m phía sau

gương lò chợ Vật liệu chống tăng cường có thể

sử dụng kết cấu vì thủy lực tổ hợp hoặc kết cấu

vì đơn-xà kim loại Đồng thời, để ngăn đất đá

tràn vào không gian đường lò, hông lò phía phá

hỏa phải được giữ bằng kết cấu chống giữ phù

hợp, có thể sử dụng vì thép kết hợp lưới Bên

cạnh đó, do đường lò giáp trực tiếp với phá hỏa,

nên trong trường hợp vỉa than khu vực áp dụng

có tính tự cháy, ảnh hưởng lớn của nước, hông

lò phía phá hỏa phải được phun bê tông hoặc

vật liệu khoáng hóa mỏ chuyên dụng, để làm

làm cứng và cách ly khu vực phá hỏa với không

gian đường lò chuẩn bị cần bảo vệ Chi tiết minh

họa thể hiện trong hình 6, hình 9

Một trong các đơn vị điển hình áp dụng thành

công giải pháp công nghệ 110 tại Trung Quốc có

thể kể đến mỏ Điểm Bình, tỉnh Sơn Tây [7], áp

dụng tại lò vận tải lò chợ 9100 thuộc vỉa than số

9, thuộc loại than bitum và than cốc Vỉa than có

cấu tạo địa chất đơn giản, thuộc loại vỉa chứa

khí lớn, chiều dày vỉa 3,1m, dốc 4° Đá vách có

cấu tạo phức tạp, gồm nhiều lớp đá có thành

phần thạch học khác nhau, vách trực tiếp là sét

kết dày trung bình 2,1m, vách cơ bản là cát kết

dày 6,1m, tiếp phía trên vách cơ bản lớp sét kết

dày 0,7m và vỉa than số 8 dày trung bình 2,4m

Lò chợ áp dụng nằm ở chiều sâu 225 ÷ 360m,

kích thước theo hướng dốc 220m, theo phương

1088m Trong đó, chiều dài đường lò vận tải áp

dụng giải pháp là 942m, được đào tiết diện hình

chữ nhật, rộng 5,0m, cao 3,1m, chống giữ bằng

neo cất dẻo cốt thép và neo cáp Chiều sâu lỗ

khoan cắt vách 9,0m, gia cường khả năng mang

tải lò chuẩn bị bằng 02 thanh neo cáp dài 13,3m

Kết quả quan trắc dịch động cho thấy, lò vận tải lò chợ 9100 có mức độ biến dạng lớn nhất theo chiều cao là 439mm (hạ nóc 186mm, bùng nền 253mm), theo chiều rộng là 330mm (hông phá hỏa giảm 201mm, hông phía trụ than giảm 129mm) Đường lò vận tải được bảo vệ thành công bằng giải pháp 110, đảm bảo kích thước yêu cầu để phục vụ cho lò chợ kế tiếp mà không phải đào lò mới Chi tiết thể hiện trong hình 7, hình 8

Ví dụ khác áp dụng thành công sơ đồ kiểu

110 tại Trung Quốc là mỏ Bạch Giảo, tỉnh Tứ Xuyên [6] Vị trí áp dụng tại lò vận tải lò chợ

2422, đào chống neo chất dẻo cốt thép kết hợp neo cáp, chiều rộng 4,2m, chiều cao 2,5m Vỉa than phạm vi áp dụng có chiều dày 2,1m, vách trực tiếp là sét kết dày 1,5m, phía trên là đá bột kết Chiều sâu khai thác 482m, chiều dài lò chợ theo hướng dốc 165m, chiều dài theo phương

lò vận tải áp dụng giải pháp 465m Chiều cao

đá vách được điều khiển dỡ tải là 5,0m, tăng khả năng mang tải lò chuẩn vị bằng 03 vì neo cáp dài 8,0m Kết quả áp dụng thực tế thể hiện trong hình 9

Từ những lợi ích to lớn về kinh tế, kỹ thuật đạt được, phương pháp khai thác lò chợ theo kiểu 110 ngày càng được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai thác than hầm lò ở Trung Quốc,

và đã trở thành cuộc cách mạng lần thứ 3 trong ngành khai mỏ than ở Trung Quốc [4]

4 Tiềm năng ứng dụng giải pháp 110 tại các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh

Về tiềm năng trữ lượng: Theo kết quả thực

hiện của đề tài [2], trữ lượng vỉa than dày trung bình (184.327 nghìn tấn), đến dày (280.080 nghìn tấn), thoải đến nghiêng được huy động vào khai thác theo 12 dự án mỏ hầm lò lớn vùng Quảng Ninh (Mạo Khê, Uông Bí, Vàng Danh) là

a.Tăng cường bằng vì tổ hợp b Tăng cường bằng vì đơn c Kết cấu cách ly đá phá hỏa

Hình 6 Ví dụ các giải pháp chống tăng cường lò chuẩn bị được bảo vệ

Trang 9

khoảng 464.407 nghìn tấn, chiếm gần 74% tổng

trữ lượng (630.645 nghìn tấn - chỉ tính trong

phạm vi lò chợ, chi tiết thể hiện trong hình 10)

Đây là phạm vi trữ lượng dự kiến áp dụng công

nghệ lò chợ dài, bảo vệ lò dọc vỉa bằng trụ than

Nếu chỉ tạm tính bằng 12% trữ lượng huy động

trong diện tích khai thác lò chợ, trữ lượng than

để lại trong trụ bảo vệ đã là 55.729 nghìn tấn

(22.119 nghìn tấn vỉa dày trung bình, 33.610

nghìn tấn vỉa dày), tương đương tổng trữ lượng huy động của một mỏ hầm lò lớn Qua đó có thể thấy, tiềm năng trữ lượng để ứng dụng giải pháp

110 là rất rộng mở

Về khả năng kỹ thuật: Từ các giới thiệu về

phương pháp khai thác lò chợ kiểu 110 nêu trên cho thấy, các điểm mấu chốt của công nghệ

là chống giữ tăng cường lò chuẩn bị bằng các loại vì chống thủy lực, neo cáp, khoan nổ mìn

Hình 7 Thiết kế và thực tế thi công giải pháp 110 tại mỏ Điểm Bình

a- Vị trị cách gương lò chợ 100m; b- Cách gương lò 200m,c- Cách gương lò 300m;d - Cách gương lò 400m Hình 8 Một số hình ảnh thực tế đường lò vận tải lò chợ 9100 được bảo vệ bằng giải pháp 110

tại mỏ Điểm Bình

Trang 10

dỡ tải đá vách không yêu cầu phức tạp về thiết

bị cũng như kỹ thuật thi công Các mỏ hầm lò

vùng Quảng Ninh đã làm quen và áp dụng thành

công cơ giới hóa đồng bộ sử dụng giàn chống

tự hành từ năm 2005, công nghệ chống lò bằng

vì neo đã được triển khai đại trà tại hầu hết các

mỏ, do đó, việc thực hiện các khâu công nghệ

nêu trên của phương pháp 110 là hoàn toàn đáp

ứng yêu cầu

Dự kiến hiệu quả áp dụng: Cụ thể về hiệu

quả ứng dụng giải pháp phải được tính toán chi

tiết, đầy đủ các yếu tố đầu vào theo thiết kế cụ

thể Tuy nhiên, sơ bộ từ kinh nghiệm áp dụng tại

Trung Quốc cho thấy, triển khai giải pháp công

nghệ khai thác lò chợ không để trụ than bảo vệ

lò chuẩn bị sẽ cho phép mang lại một số hiệu

quả như sau:

- Giảm tổn thất do khai thác được thêm than

từ trụ bảo vệ (bằng 12 ÷ 15% sản lượng khai

thác lò chợ)

- Giảm chi phí mét lò chuẩn bị (giảm 01

đường lò, tương đương 50% chi phí)

- Giảm chi phí khấu hao mở mỏ, hạ tầng do khai thác được thêm than so với dự kiến của

dự án Bên cạnh đó, theo quy định hiện hành, sản lượng than được khai thác từ trụ bảo vệ lò chuẩn bị (đã được xác định là tổn thất trong dự

án đầu tư) sẽ không phải chịu tiền cấp quyền khai thác khoáng sản cũng như phí sử dụng tài liệu thăm dò Các loại phí này chiếm tỷ lệ không

hề nhỏ trong kết cấu giá thành của các đơn vị

5 Kết luận

Trong bối cảnh việc đầu tư xây dựng mới mỏ than hầm lò cần nhiều thủ tục và không thể triển khai sớm, để đáp ứng nhu cầu than ngày càng gia tăng của đất nước, song song với việc đẩy mạnh phát triển sâu bằng ứng dụng các loại hình công nghệ khai thác có mức độ cơ giới hóa cao, công suất lớn, TKV chủ trương khai thác tối đa tài nguyên than đã được quy hoạch vào khai thác theo các dự án mỏ, trong đó bao gồm cả trữ lượng than dự kiến để lại làm trụ bảo vệ lò chuẩn

bị Kinh nghiệm trên thế giới đã chỉ ra, khai thác tận thu than trong trụ bảo vệ lò chuẩn bị bằng các

b Hông lò trước khi phun cách ly bề

mặt phía phá hỏa d Phun bê tông cách ly bề mặt hồng lò phía phá hỏa e Không gian lò được bảo vệ bằng giải pháp 110

Hình 9: Kết quả áp dụng giải pháp 110 tại mỏ Bạch Giảo

Hình 10: Trữ lượng huy động tại 12 dự án mỏ hầm lò lớn vùng Quảng Ninh [2]

Trang 11

giải pháp sử dụng trụ nhân tạo (111) hay không

để lại trụ bảo vệ (110) là một hướng đi mới, khả

thi, đảm bảo hiệu quả về mặt kỹ thuật cũng như

kinh tế cho doanh nghiệp Để có thể ứng dụng tại

các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, trước mắt TKV

cần giao cho đơn vị tư vấn phối hợp với đối tác

nước ngoài có kinh nghiệm cùng nghiên cứu áp

dụng giải pháp trong thực tế tại một mỏ hầm lò

vùng Quảng Ninh, làm cơ sở đánh giá, hoàn thiện

trước khi nhân rộng./

Tài liệu tham khảo:

1 Phùng Mạnh Đắc, Nguyễn Anh Tuấn và

nnk (1991), Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ:

Nghiên cứu áp dụng các sơ đồ công nghệ khai

thác không để lại trụ than bảo vệ, Viện Khoa học

Công nghệ Mỏ, Hà Nội

2 Đặng Thanh Hải và nnk (2016), Báo cáo

tổng kết đề tài cấp TKV “Phát triển áp dụng cơ

giới hóa đào lò và khai thác tại các mỏ hầm lò

vùng Quảng Ninh giai đoạn 2013 ÷ 2015, lộ trình

đến năm 2020”, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ,

Hà Nội

3 Đinh Văn Cường, Trần Văn Thanh, Nguyễn

Anh Tuấn (2018), Đánh giá khả năng sử dụng

trụ nhân tạo thay thế trụ than bảo vệ lò chuẩn bị

trong quá trình khai thác tại các mỏ hầm lò vùng

Quảng Ninh, Hội thảo khoa học “Công nghiệp

mỏ thế kỷ 21 – Những vấn đề Khoa học, Công

nghệ và Môi trường”, Hội KHCN Mỏ Việt Nam,

(8/2018), tr 243-251

4 Phùng Mạnh Đắc, Trương Đức Dư (2018),

Giải pháp công nghệ mới về khai thác không

trụ bảo vệ để tiết kiệm tài nguyên và khả năng

áp dụng để khai thác than ở Việt Nam, Hội thảo

chuyên đề “Áp dụng công nghệ khai thác tiết kiệm tài nguyên ở các mỏ than hầm lò Quảng Ninh”, Hội KHCN Mỏ Việt Nam, (12/2018), tr 1-8

5 Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam

đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030

được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 403/QĐ-TTg ngày 14/3/2016

6 Manchao He, Guolong, Zhibiao, Longwall

mining “cutting cantilever beam theory” and

110 mining method in China – The third mining science innovation, Journal of Rock Mechanics

an Geotechnical Engineering 2015(7), p

483-492

7 Zimin Ma, Jiong Wang, Manchao He, Yubing

Gao, Jinzhu Hu, Qiong Wang, Key Technologies

and Application Test of an Innovative Noncoal Pillar Mining Approach: A Case Study, Enegies

2018 (11) (www.mdpi.com/journal/enegies)

8 Tao Zhigang, Song Zhigang, He Manchao,

Meng Zhigang, Pang Shihui, Principles of

the roof cut short-arm beam mining method (110 method) and its mining-induced stress distribution, International Journal of Mining

Science and Technology 28 (2018), p 391-396

Abstract:

For longwalls, the technological loss is commonly over 20%, most of which is located in the pillars of preparation roadways (with reserves of 12 ÷ 15% of the total mobilized reserves in the exploitation area of the longwall) Therefore, it is necessary to have solutions to reduce coal loss in areas where longwall technology application is expected to be applied, especially the solution that allows the maximum exploitation of coal reserves in pillars of the preparation roadway.

Longwall mining with coal non-pillars in the preparation roadway - experiences in the world and potential applications

in coal underground mines in Quang Ninh

MSc Dinh Van Cuong, Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology

Dr Nguyen Anh Tuan, Vietnam National Coal Mineral Industries Holding Corporation Limited

Assoc.Prof.PhD Tran Van Thanh, Hanoi University of Mining and Geology

Trang 12

10 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN

1 Mở đầu

Các mỏ khoáng sản khai thác lộ thiên cần

phải bóc khối lượng lớn đất đá thải Tùy thuộc

điều kiện tự nhiên của các mỏ, khối lượng đất

đá bóc được bố trí tại các bãi thải ngoài, tạm

hoặc bãi thải trong Diện tích chiếm dụng đất bề

mặt làm bãi thải phụ thuộc vào khối lượng, tính

chất đất đá bóc, nền bãi thải

Các mỏ lộ thiên lớn nước ta tập trung chủ

yếu tại các tỉnh Quảng Ninh, Thái Nguyên, Lạng

Sơn, Lào Cai, Lâm Đồng, Đăk Nông Theo quy

hoạch phát triển ngành Than, khoáng sản, khối

lượng đổ thải hàng năm vẫn rất lớn, trung bình

mỗi năm toàn Tập đoàn Công nghiệp

Than-khoáng sản Việt Nam (TKV) đổ thải khoảng 200

triệu m3, trong đó khoảng 57% khối lượng đổ

thải tại các bãi thải ngoài, các bãi thải tiếp tục

được đổ lên cao và mở rộng Trong điều kiện

khí hậu ngày càng biến đổi phức tạp, các trận

mưa lũ có xu thế kéo dài nhiều ngày với cường

độ lớn, nếu đất đá thải bão hòa nước sẽ làm

tăng nguy trượt lở và mất an toàn cho các công

trình xung quanh Đặc biệt cho các công trình

phục vụ công tác khai thác hầm lò và dân cư

Đến nay, nhiều bãi thải như: Đông Cao Sơn,

Chính Bắc, Bàng Nâu, trong Núi Béo, Cọc Sáu,

v.v đã đổ với khối lượng tới hàng trăm triệu

m3 đất đá, chiều cao bãi thải tới vài trăm mét,

số lượng tầng thải nhiều Trong những năm tới,

khối lượng đất bóc các mỏ than khoáng sản lộ thiên từ 10÷60 triệu m3/năm như bảng 1[1, 2, 3].Hầu hết các mỏ khai thác khoáng sản lộ thiên Việt Nam sử dụng hình thức đổ thải bãi thải cao, kết hợp giữa ôtô – máy gạt Quá trình thải đá theo trình tự như sau: Ô tô đổ đất đá trực tiếp xuống sườn hoặc lên mặt tầng thải, máy gạt đẩy đất

đá xuống suờn tầng thải (hoặc gạt theo bề mặt), duy trì đường ô tô trên tầng thải Các bãi thải này thường có chiều cao từ 60÷150 m, có nơi đến

350 m, góc dốc sườn bãi thải tương đối lớn từ

300÷400 Ngoài ra, mỏ than Cao Sơn đang vận hành tuyến băng tải đá ra bãi thải Bàng Nâu có bề rộng băng 2m, công suất 20 triệu m3/năm Đây

là hệ thống băng tải đá thải có qui mô, công suất lớn và hiện đại nhất tại Việt Nam Khi vận tải bằng băng tải, công tác thải đá phối hợp với máy thải đá kiểu công xôn Bãi thải được đổ theo hình thức hai phân tầng vừa dỡ lên trên vừa dỡ xuống dưới hoặc có thể đổ thải 1 tầng

từ dưới lên trên

2 Các vấn đề về môi trường có thể xảy ra đối với bãi thải

Tại Việt Nam, tác động do đổ thải đất đá gây

ra các hiện tượng như: Làm nhiễm bẩn nước

và thay đổi hướng dòng chảy, xả bụi và khí độc vào không khí, sạt lở bãi thải đất đá,… trôi lấp xuống các công trình phía dưới ảnh hưởng đến

CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ ĐỔ THẢI HỢP LÝ ĐÁP ỨNG YÊU CẦU BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG SINH THÁI ĐỐI VỚI CÁC MỎ THAN,

KHOÁNG SẢN VIỆT NAM

TS Lưu văn Thực, TS Đoàn Văn Thanh

Viện Khoa học Công nghệ Mỏ- Vinacomin Biên tập: TS Lưu Văn Thực

Tóm tắt:

Các mỏ khai thác khoáng sản lộ thiên Việt Nam, phần lớn đất đá được đổ ra bãi thải ngoài, một

số mỏ sử dụng bãi thải trong, bãi thải tạm Việc sử dụng bãi thải ngoài đã chiếm dụng đất nông nghiệp, lâm nghiệp của địa phương ảnh hưởng không nhỏ tới đời sống, an ninh trật tự khu vực mỏ Trong khi đó, điều kiện khí hậu ngày càng biến đổi phức tạp, các trận mưa, lũ có xu thế kéo dài nhiều ngày với vũ lượng lớn Khi đất đá thải bão hòa nước sẽ làm tăng nguy sạt lở và mất an toàn cho các công trình xung quanh, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường Để đảm bảo phát triển bền vững, hài hòa giữa khai thác khoáng sản và kinh tế xã hội ở các vùng mỏ, cần thiết phải có một số giải pháp công nghệ đổ thải hợp lý nhằm đảm bảo an toàn cho các công trình xung quanh, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Trang 13

KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN 11

các công trình sông, suối, v.v tác động đến môi

trường sinh thái khu mỏ Các hình thái địa hình

nhân sinh mà bãi thải là nhân tố điển hình tạo ra

nhiều hiện tượng tai biến môi trường Trong quá

khứ đã xảy ra nhiều sự cố về tai biến môi trường

đối với các bãi thải như:

- Năm 1992, thảm họa trượt lở bãi thải thảm

khốc xảy ra tại khu khai thác mangan Kép Ky

xã Quang Trung - huyện Trà Lĩnh - Cao Bằng

Toàn bộ dải thung lũng dài 150 m, rộng 45 m đã

bị khối trượt lở lấp đầy với độ dày 3-15 m, làm

chết 200 người

- Năm 2004, trượt lở bãi thải quặng khai

trường 12 thuộc Công ty Apatit Lào Cai Bãi thải

quặng Apatít cao 50 m trượt lở sâu vào mặt cắt

ngang 20 m, cuốn theo người và vùi lấp thiết bị, làm 2 công nhân chết tại chỗ (hình 1)

- Năm 2006, do mưa lớn kéo dài làm vỡ đập chắn đất đá thải (đập Khe Rè) tại Công ty CP Than Cọc Sáu làm đất đá và nước tràn xuống gây ảnh hưởng lớn đến đời sống của nhân dân Mưa lớn làm sụt lở gần 500.000 m3 đất đá tại bãi thải của Công ty CP Than Cao Sơn làm vùi lấp hoàn toàn cửa lò +36, vỉa G9 cùng với hệ thống máng rót, đê bảo vệ của Công ty CP Than Mông Dương v.v… (hình 2)

- Năm 2012, khu vực đổ đất đá thải của mỏ than Phấn Mễ (thuộc Công ty cổ phần gang thép Thái Nguyên) bất ngờ trượt lở, vùi lấp nhà của

10 hộ dân sinh sống dưới chân núi (hình 3)

Bảng 1 Khối lượng đất đá thải của các mỏ than, khoáng sản lộ thiên thuộc TKV theo quy hoạch

TT Tên mỏ 2019÷2020 2021÷2025 2026÷2030 Còn lại Khối lượng đất đá thải theo năm, 10 3 m 3

I Các mỏ than

Hình 1 Trượt lở tại bãi thải quặng Apatít - Công ty

Apatit Lào Cai năm 2004 Hình 2 Trượt lở tại bãi thải Đông Cao Sơn năm 2006

Trang 14

- Năm 2015, tại tỉnh Quảng Ninh, từ ngày

26/7/2015 đến ngày 5/8/2015 đã diễn ra đợt mưa

với cường độ lớn, lượng mưa tại vùng đo được

khoảng từ 1.100÷1.600 mm Mưa lớn trong thời

gian dài đã gây xói lở mạnh tại một số bãi thải có

dạng “cánh cung lõm” như Đông Cao Sơn, Chính

Bắc Đối với các bãi thải đã kết thúc đổ thải và

tiến hành hoàn thổ như Nam Lộ Phong, Nam Đèo

Nai, và một số các bãi thải đang đổ thải có dạng

“thẳng” và dạng “cánh cung lồi” như: Bàng Nâu,

trong moong Lộ Trí, đều ổn định, không xảy ra

hiện trượng trôi trượt, xói lở tầng thải hoặc xảy ra

cục bộ với phạm vi nhỏ và cường độ yếu (hình 4)

3 Đề xuất các giải pháp công nghệ đổ

thải hợp lý, giảm thiểu ảnh hưởng đến môi

trường

Để giảm thiểu sự xói lở, trôi trượt bãi thải làm

bồi lấp sông suối và các công trình lân cận dưới

chân bãi thải trong điều kiện khí hậu mưa nhiều

bất thường với vũ lượng lớn, cần thiết phải có

một số giải pháp công nghệ đổ thải hợp lý nhằm

đảm bảo an toàn cho các công trình xung quanh,

giảm thiểu ô nhiễm môi trường

3.1 Các bãi thải ngoài

- Xác định hệ số ổn định bãi thải hợp lý:

Căn cứ vào các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên - kĩ thuật đến độ

ổn định của bãi thải Các bãi thải ngoài của các

mỏ than lộ thiên thuộc Tập đoàn TKV thường xuyên chịu ảnh hưởng của các đợt mưa bão Khi lượng mưa lớn, đất đá bị bão hòa, thấm rã

và xảy ra nguy cơ sạt lở cao Đặc biệt khi chiều cao tầng thải lớn và bãi thải nằm trong các khu vực thu nước Để đảm bảo ổn định các bãi thải, cần xác định các thông số của bãi thải khi đất đá

ở trạng thái bão hòa nước hoàn toàn: Kết quả nghiên cứu cho thấy đất đá thải khi bão hoàn nước dung trọng tăng lên từ 5÷10%, lực dính kết và góc ma sát trong trung bình giảm 10%, dẫn đến độ ổn định của bãi thải giảm so với trạng thái tự nhiên [4]

Các kết quả nghiên cứu cho thấy, để đảm bảo

an toàn cho các công trình xung quanh, giảm thiểu ô nhiễm môi trường: Với chiều cao các bãi thải phổ biến từ 120÷270 m; góc nghiêng sườn tầng từ 28÷350; góc dốc bãi thải từ 14÷290; hệ

Hình 3 Trượt lở tại bãi thải mỏ than Phấn Mễ

năm 2012 Hình 4 Trượt lở tại bãi thải trong mỏ than Núi Béo năm 2015

Hình 5 Kết quả kiểm toán ổn định bãi thải Đông Cao Sơn

Trang 15

số ổn định khi ở trạng thái khô nk = 1,373÷1,794,

còn ở trạng thái bão hòa nước nbh = 1,311÷1,598

[4] Mặt cắt đặc trưng kết quả kiểm toán ổn định

bãi thải Đông Cao Sơn (hình 5)

- Lựa chọn công nghệ, trình tự và các thông

số đổ thải hợp lý:

Các khu vực bãi thải xa khu dân cư, các công

trình cần bảo vệ: Đổ thải theo hình thức chu vi,

trình tự đổ thải được tiến hành từ dưới lên trên,

bãi thải phát triển từ trong ra ngoài, với chiều

cao tầng 20÷50 m (BT mỏ Na Dương 10÷20 m),

chiều rộng mặt tầng thải từ 25÷30 m (mùa khô),

mùa mưa chiều rộng sẽ tăng lên là 45÷50 m

Đối với các bãi thải gần khu vực dân cư, các

công trình cần bảo vệ: Đổ thải theo hình thức

chu vi, trình tự đổ từ dưới lên và theo nhóm

tầng, khi kết thúc nhóm hoặc tạm dừng nhóm

này mới đến nhóm khác Trước khi đổ thải, cần

xây dựng tiến trước các hệ thống đê, đập chắn

và hệ thống thoát nước trên toàn bộ bãi thải

hoặc là theo từng giai đoạn Những khu vực đặc

biệt, cần phải đổ trước, đổ vào mùa khô, đồng

thời tiến hành cải tạo phục hồi môi trường ngay

khi có thể và đổ từ ngoài vào trong Khi đổ thải

đến ranh giới kết thúc, chiều rộng tầng thải từ 25÷40 m trong mùa khô và được mở rộng đến 35÷55 m trong mùa mưa (hình 6)

- Lựa chọn hình dạng bãi thải hợp lý:

Hình dạng bãi thải liên quan đến mức độ tập trung hoặc phân tán dòng chảy mặt Theo kết quả khảo sát các bãi thải thuộc các mỏ than lộ thiên TKV, tại những khu vực bãi thải có bình đồ dạng “cánh cung lõm” bị xói lở mạnh hơn các khu vực khác Nguyên nhân của vấn đề này là khi lượng mưa vượt qua năng lực thoát nước của hệ thống mương, rãnh tại chân tầng, bãi thải dạng hình cánh cung lõm sẽ là không gian thu nước mặt từ các khu vực lân cận và dòng chảy mặt xuất hiện (hình 7a), trong khi đó các bãi thải có dạng thẳng (hình 7b) và dạng cánh cung lồi (hình 7c) nước mặt được phân tán đồng đều trên các khu vực của bãi thải Vì vậy, các bãi thải được thiết kế đổ thải tạo “dạng cánh cung lồi” và dạng “thẳng”, hạn chế tối đa đổ thải dạng “cánh cung lõm”

- Xác khoảng cách ảnh hưởng của bãi thải khi có tác động của dòng nước mặt:

Xác định khoảng cách ảnh hưởng hợp lý sẽ

Hình 6 Trình tự đổ thải bãi thải ngoài đối với khu vực gần dân cư, các công trình cần bảo vệ 1,2… 9

trình tự thi công đổ thải

Hình 7 Các dạng bình đồ bãi thải (a dạng cánh cung lõm; b dạng thẳng, c dạng cánh cung lồi)

Trang 16

giúp cho các nhà quản lý mỏ cũng như các sở

ban ngành địa phương dễ dàng xử lý khí xảy

ra các sự cố gây ảnh hưởng tới các công trình

xung quanh trong quá trình đổ thải trên các mỏ

lộ thiên Chiều rộng đai sạt lở phía mép và đai

mở rộng dưới chân bãi thải được thể hiện trên

hình 8 và được xác định theo công thức 1 và 2

[5]

Trong đó: α T và α S – góc

dốc sườn tầng thải trước và sau khi trượt lở,

độ; H – chiều cao tầng thải hoặc bãi thải, m; b –

chiều rộng đai sạt lở phía mép tầng hoặc bãi thải,

m; B – chiều rộng đai mở rộng dưới chân tầng

hoặc bãi thải, m; n – là hệ số kinh nghiệm, phụ

thuộc vào các loại sơ đồ biến dạng khác nhau

Kết quả tính toán khoảng cách ảnh hưởng

của bãi thải ngoài khi có tác động của dòng

nước mặt cho thấy, khi đất đá bị sũng nước thì

sườn bãi thải sẽ chịu áp lực thủy động của dòng nước lớn nhất, tức là góc dốc sườn bãi thải nhỏ nhất, khi đó:

Với chiều cao tầng/bãi thải H = 50÷300 m, chiều rộng đai mở rộng dưới chân bãi thải lớn nhất B = 44÷361 m và chiều rộng đai trượt lở phía mép bãi thải lớn nhất b = 49÷394 m;

Như vậy, để giảm thiểu ảnh hưởng của bãi thải đến các công trình xung quanh khi có tác động của dòng nước mặt, cần phải xây dựng hệ thống đê chắn đất đá dưới chân bãi thải và di dời các công trình ra khỏi bán kính ảnh hưởng của bãi thải

Tuy nhiên, thực tế bãi thải chia thành các tầng thải với chiều cao từ 20÷50 m và chiều rộng mặt tầng thải từ 20÷40 m, chiều rộng trên các tầng thải ngoài việc đảm bảo ổn định bờ mỏ còn có nhiệm vụ chứa được đất đá sạt lở của tầng thải khi có chịu tác động của dòng nước Do vậy, chiều rộng đai mở rộng dưới chân bãi thải lớn nhất chỉ cần tính cho tầng dưới cùng Với chiều cao tầng thải lớn nhất 50 m, chiều rộng đai mở rộng dưới chân bãi thải lớn nhất là 65 m

- Lựa chọn giải pháp thoát nước:

Để đảm bảo công tác thoát nước của các bãi thải, cần thiết phải có giải pháp kết nối các công trình thoát nước trên bãi thải với công trình thoát nước lân cận Trên cơ sở đó xây dựng kế hoạch nạo vét các suối, kênh mương dẫn nước, các khe rạch và xây dựng hệ thống đê ngăn đất đá thải và các hồ lắng bùn xử lý nước Bên cạnh

đó, phải xây dựng các công trình bảo vệ bãi thải bao gồm: Tạo mặt tầng thải nghiêng, tạo rãnh thoát nước và hố tiêu năng dọc chân tầng thải; xây dựng các tuyến đê và mương thoát nước bao quanh chân bãi thải, hướng dòng chảy vào các hố xử lý môi trường Tại những khu vực kết

Hình 8 Sơ đồ thể hiện các thông số về biến dạng

và trượt lở bãi thải

Hình 9 Kết cấu mặt tầng thải khi kết thúc

)1(

)2(

m H

n

b

S T

S

sin.sin

)sin(

α α

α

=

m H

n B

S T

S

sin.sin

)sin(

.)

1

(

α α

α

−

=

Trang 17

thúc đổ thải trồng cây xanh để hạn chế xói mòn,

sạt lở bãi thải; tạo đê ngăn theo các mép tầng

thải, dốc nước ngang tầng thải nhằm ngăn dòng

chảy tràn xuống sườn tầng Kết cấu mặt tầng

thải thể hiện trên hình 9

3.2 Các bãi thải trong

Các moong lộ thiên sau khi kết thúc khai thác,

nhiều mỏ sẽ được dùng làm bãi thải trong cho

các khai trường lân cận Đối với các bãi thải

trong được chia thành 2 dạng như sau:

- Trong thời gian tới khai trường Nam Lộ Trí

Đèo Nai, khai trường mỏ Khe Chàm II (LT), khai

trường mỏ Cao Sơn, khai trường vỉa 14 cánh

Đông, khai trường vỉa 14 cánh Tây mỏ than Núi

Béo, khai trường khu Đông, khu Tây mỏ đồng

Sin Quyền Các khu vực này sau khi kết thúc khai

thác sẽ được đổ thải trong để khai thác hầm lò

- Một số moong kết thúc khai thác lộ thiên mà

bên dưới không có dự án khai thác hầm lò như:

Khai trường 917 mỏ Suối Lại, trong vỉa Chính mỏ

Đèo Nai, trong Thắng lợi mỏ Cọc Sáu, bãi thải

trong vỉa trụ mỏ than Hà Tu, mỏ đồng Tả Phời

Các bãi thải có thể được đổ thải sau khi kết

thúc công tác khai thác hoặc đổ thải song song

với quá trình khai thác

- Đối với các bãi thải trong không có khai thác

hầm lò phía dưới:

Công nghệ đổ thải theo chu vi, trình tự đổ thải

được thực hiện từ dưới lên, sử dụng hình thức

đổ thải theo chu vi với chiều cao tầng tối đa 50 m

Bãi thải được đổ thải thải đến mức thoát nước tự chảy, sau đó đổ tiếp lên cao (hình 10)

Khi quá trình đổ thải được thực hiện song song với quá trình khai thác cần phải đổ thải từ dưới lên, duy trì khoảng cách từ bãi thải đến bờ công tác khoảng cách nhất định, đảm bảo an toàn Hướng phát triển của bãi thải trùng với hướng khai thác (hình 11)

- Đối với các bãi thải trong có khai thác hầmlò phía dưới:

Việc khai thác than hầm lò bên dưới các công trường lộ thiên rất khó khăn do sự tích tụ nước từ các nguồn nước mặt và nước ngầm vào đáy moong lộ thiên Bên cạnh đó, quá trình khai thác hầm lò sẽ tạo ra các khe nứt, sụt lún

có xu hướng phát triển lên phía trên và sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc dẫn nước từ moong khai thác lộ thiên xuống các đường lò Dưới áp lực của nước có trong moong lộ thiên có thể gây, ngập mỏ, ngừng trệ sản suất, hư hại thiết bị khai thác hoặc nghiêm trọng hơn là đe dọa đến tính mạng của công nhân sản xuất dưới hầm lò Công nghệ đổ thải theo lớp, chiều cao mỗi lớp phụ thuộc vào loại thiết bị tham gia đổ thải, mức độ yêu cầu đầm chặt đất đá và chi phí làm đường, đổ thải Như vậy, với phương pháp này các tầng thải có thể được hình thành từ 1 đến vài lớp thải Ví dụ, trong trường hợp chiều cao tầng 50 m, cần phải thực hiện 10 lớp thải nếu chiều cao mỗi lớp thải 5 m hoặc 5 lớp thải nếu chiều cao mỗi lớp thải là 10 m (hình 12)

Hình 10 Sơ đồ trình tự đổ bãi thải trong khai trường đã kết thúc khai thác

Hình 11 Sơ đồ trình tự đổ thải tại bãi thải trong khai trường đang khai thác

Trang 18

Mặt khác, cần phải nắn các dòng chảy nước

mặt ra khỏi khu vực có khả năng chảy vào

moong khai thác bằng cách đào các kênh dẫn

nước bên ngoài phạm vi dịch chuyển biến dạng,

nứt vỡ do ảnh hưởng của khai thác lộ thiên gây

ra để hướng dòng chảy sang các khu vực không

nằm trên khu vực khai thác hầm lò

3.3 Các bãi thải đổ thải bằng băng tải

(hình 13)

Để đảm bảo ổn định bãi thải, cần tạo tầng

đổ thải với chiều cao tầng phù hợp với chiều

dài cần máy thải đá Theo [4] thì chiều cao tầng

thải khi sử dụng băng tải £ 50 m là phù hợp

Việc lựa chọn máy thải đá phải đảm bảo đất đá

được thoát hết xuống tầng thải phía dưới, hạn

chế việc lưu lại đất đá trên tầng thải, ảnh hưởng

đến quá trình hoạt động liên tục của hệ thống Vì

vậy, bán kính dỡ tải R0 thỏa mãn công thức sau:

R o ≥ b + C (3)

Trong đó: b- chiều rộng đới phá hủy, m; C- khoảng cách từ trục quay của máy thải đá đến mép trong của đới phá hủy, m

Kết quả tính toán cho thấy, khi chiều cao tầng thải lớn nhất là 50 m thì R0 > (27,41 + C) m

4 Kết luận

Điều kiện khí hậu ngày càng biến đổi phức tạp, đã và đang tác động đến rất lớn đến ngành khai thác khoáng sản nói chung, đối với các bãi thải nói riêng Do vậy, để đảm bảo an toàn cho các công trình xung quanh, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, các mỏ khoáng sản lộ thiên thuộc TKV nói riêng và nước ta nói chung trong quá trình đổ thải cần áp dụng các giải pháp như đã

đề xuất trên đây

1 Công ty Cổ phần tư vấn Đầu tư mỏ và Công

nghiệp- Vinacomin (2015), Phương án khai thác

hợp lý 3 mỏ Cọc Sáu – Đèo Nai – Cao Sơn.

Hình 12 Sơ đồ trình tự đổ thải theo lớp tại các moong kết thúc khai thác lộ thiên

có khai thác hầm lò phía dưới 1-lớp đất phủ; 2 – đường lò; 3 – rãnh thoát nước tại mức thoát nước tự chảy; 4 – rãnh thoát nước vành

khăn; 5 – rãnh thoát nước dọc; 6 – lớp đổ thải

Hình 13 Sơ đồ xác định khoảng cách tối thiểu của bán kính dỡ tải khi đổ thải bằng máy thải đá

Trang 19

2 Lưu Văn Thực, (2011), Nghiên cứu các

giải pháp kỹ thuật và công nghệ khai thác theo

hướng hiện đại hóa tại các mỏ than lộ thiên vùng

Quảng Ninh, Viện KHCN Mỏ - Vinacomin.

3 Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Mai Thế Toản

(2010), Bảo vệ môi trường trong khai thác mỏ lộ

thiên, Nhà xuất bản từ điển Bách Khoa.

4 Dương Trung Tâm (2016), Nghiên cứu độ ổn

định, lựa chọn thông số, trình tự đổ thải, các giải pháp thoát nước và các công trình bảo vệ phù hợp với tình hình biến đổi khí hậu tại các bãi thải mỏ than

lộ thiên thuộc TKV, Viện KHCN Mỏ - Vinacomin.

a number of reasonable waste dumping technology solutions to ensure safety for surrounding works and minimize environmental pollution.

Reasonable waste dumping technology solutions to meet the requirements

of ecological environment protection for mineral coal mines of Vietnam

Dr Luu Van Thuc, Dr Doan Van Thanh

Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology

Trang 20

18 KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

1 Mở đầu

Ngành công nghiệp khai thác và chế biến

bauxit đã có đóng góp rất lớn cho sự phát triển

kinh tế xã hội tại Tây Nguyên cũng như cả nước,

giải quyết công ăn việc làm cho một lượng lớn

lao động; Ngay từ giai đoạn bắt đầu thực hiện

dự án Tổ hợp bauxit nhôm Lâm Đồng và Dự

án Nhà máy alumin Nhân cơ , Tập đoàn công

nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam đã triển

khai đồng bộ các giải pháp khắc phục và ngăn

ngừa ô nhiễm như: xây dựng các hệ thống xử

lý nước thải sản xuất, sinh hoạt, hệ thống chống

bụi, ồn, thu gom xử lý chất thải rắn, cải tạo phục

hồi môi trường các khai trường sau khai thác và

giải quyết các vấn đề môi trường khác, từ đó,

từng bước giảm tác động xấu của quá trình khai

thác, tuyển quặng bauxit và sản xuất Alumin đến

môi trường, dân cư

2 Các biện pháp, công trình giảm thiểu ô

nhiễm môi trường không khí trong quá trình

khai thác tuyển quặng bauxit và sản xuất

Alumin tại Lâm Đồng và Đăk Nông

Trong thời gian qua, các biện pháp xử lý bụi,

khí thải, tiếng ồn, rung đang được Tổ hợp bauxit

- nhôm Lâm Đồng, Nhà máy Alumin Nhân Cơ áp

dụng như sau:



bauxit

a Giảm thiểu bụi trong hoạt động khai thác.

- Sử dụng máy xúc có dung tích gầu lớn để

bốc xúc đất đá, bốc xúc quặng, đồng thời trong quá trình xúc bốc giảm khoảng cách đổ từ gầu tới thùng xe

b Giảm thiểu bụi đất trên tuyến đường vận tải, chống bụi xưởng tuyển.

- Quy định xe chở đúng trọng tải, chạy đúng tốc độ cho phép, phủ bạt khi xe có tải

- Quy định hoạt động bốc xúc lên xe gọn gàng, không chất quá tải Tưới nước dập bụi trên các tuyến đường vận chuyển quặng về nhà máy tuyển

- Trồng, chăm sóc cây xanh hai bên đường vận chuyển quặng về nhà máy tuyển

- Vận chuyển quặng tinh về nhà máy alumin

sử dụng hệ thống băng tải kín

- Quy định các đơn vị vận chuyển tro, xỉ phải đảm bảo xe vận chuyển được che phủ kín, không rơi vãi, chấp hành tải trọng, tốc độ theo quy định

- Biện pháp xử lý bụi tại mặt bằng nhà máy tuyển là sử dụng ô tô tưới nước dập bụi kết hợp với vòi phun nước di động tại các vị trí khu vực kho quặng nguyên khai, kho chứa quặng tinh, Bunke cấp liệu

c Giảm thiểu khí thải của các phương tiện vận tải.

- Giảm thiểu sự ô nhiễm gây ra do khí thải các phương tiện vận tải bằng các giải pháp sau:+ Không chở quá tải trọng quy định

+ Sử dụng xe còn niên hạn sử dụng, thường

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TRONG KHAI THÁC,

TUYỂN QUẶNG BAUXIT VÀ SẢN XUẤT ALUMIN

TẠI LÂM ĐỒNG VÀ ĐĂK NÔNG

Trang 21

KHCNM SỐ 5/2019 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG 19

xuyên bảo dưỡng

d Biện pháp hạn chế tiếng ồn, rung

Nguồn gây tiếng ồn, độ rung lớn chủ yếu

do các thiết bị nghiền, đập trong xưởng tuyển

quặng, công đoạn nghiền đá vôi, nghiền quặng

tinh của nhà máy Alumim Để hạn chế các bộ

phận trong dây chuyền theo thiết kế được chống

rung, hạn chế tối đa việc phát ra tiếng ồn



Tại khu vực sản xuất alumin, có nhiều nguồn

phát sinh chất ô nhiễm vào không khí như: Khu

vực nhiệt phân hydroxit nhôm, nhà máy nhiệt

điện, nhà máy khí hóa than với các chất ô nhiễm

gồm bụi, khí độc hại (SO2, NOx) Các công trình,

biện pháp kiểm soát các chất ô nhiễm không khí

và nguồn phát thải của nhà máy Alumin được

tổng hợp trong bảng sau:

Hiệu quả của các giải pháp xử lý như sau:

Các chỉ tiêu khí độc đo được tại ống khói các

khu vực nung hydrat, nhà máy nhiệt điện, nhà

máy khí hóa than có kết quả nằm trong giới hạn

cho phép của QCVN 19:2009/BTNMT Cột B – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ (xem hình 1)

Quá trình vận hành tổ hợp Bauxit nhôm Lâm Đồng, nhà máy Alumin Nhân Cơ cho thấy, chất lượng không khí xung quanh trong khu vực sản xuất cũng như các khu vực lân cận tốt, các thông số đánh giá đều đạt QCVN 05:2013/BTNMT (xem hình 2)

3 Các biện pháp, công trình giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước trong quá trình khai thác tuyển quặng bauxit và sản xuất Alumin tại Lâm Đồng và Đăk Nông

Các công trình xử lý nước thải tại nhà máy Alumin Lâm Đồng và Đăk Nông đã được xây dựng hoàn chỉnh, đảm bảo toàn bộ nước thải sản xuất, sinh hoạt phát sinh trong quá trình khai thác tuyển quặng bauxit và sản xuất Alumin tại Lâm Đồng và Đăk Nông được thu gom, xử

lý đạt QCVN trước khi thải ra môi trường Các

Bảng 1 Tổng hợp các công trình, biện pháp kiểm soát các chất ô nhiễm không khí và nguồn phát thải của

nhà máy alumin Nhân Cơ

Khu vực sản xuất Nguồn ô nhiễm Biện pháp kiểm soát Chất ô nhiễm

Khói bụi

SO2

NO2

Hệ thống

tiếp than

Hệ thống tiếp than, băng tải chuyển

Trang 22

Khu vực sản xuất Nguồn ô nhiễm Biện pháp kiểm soát Chất ô nhiễm

Ba bộ tiếp liệu có đo thể

Xử lý alumin, guồng gàu

Guồng gàu, silo và máng trượt của hệ thống

Máy đóng gói alumin Bốn bộ giảm bụi lắp trong thiết bị Bụi alumin

Hình 1 Hàm lượng các chất ô nhiễm phát thải vào môi trường

tại nhà máy Alumin Nhân Cơ

Trang 23

công trình xử lý nước thải bao gồm:

- Mạng lưới thu gom nước thải, thoát nước khu

vực mỏ - tuyển, nhà máy Alumin;

- Trạm xử lý nước thải sản xuất D10 nhà máy

Alumin;

- Trạm xử lý nước thải sinh hoạt D11 nhà máy

Alumin và hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

khu vực mỏ tuyển;

- Công trình xử lý nước dư hồ bùn đỏ nhà máy

Alumin;

- Bể tách dầu tại kho chứa dầu nhẹ và trạm bơm

dầu nhà máy Alumin;

- Hệ thống quan trắc nước thải tự động tại các

điểm xả thải

Nước thải sản xuất tại nhà máy Alumin Lâm

Đồng và Đăk Nông được xử lý với công nghệ

tiên tiến, nước thải sau xử lý đạt QCVN 40:

2011/BTNMT (B) Quy trình công nghệ xử lý

nước thải như hình 3 dưới đây

Kết quả phân tích chất lượng nước thải sản xuất nhà máy Alumin Tân Rai và nhà máy Alumin Nhân Cơ trước khi thải ra môi trường năm 2018 cho thấy tất cả các thông số quan trắc đều đạt

- QCVN 40: 2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (cột B quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt)

4 Các công trình, giải pháp quản lý chất thải rắn nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường đất trong quá trình khai thác tuyển quặng bauxit và sản xuất Alumin tại Lâm Đồng và Đăk Nông



tuyển

Đất đá thải: Hoạt động khai thác quặng tại

Tổ hợp bauxit - nhôm Lâm Đồng và nhà máy Alumin Nhân Cơ được thực hiện theo hình thức

Ghi chú: - KK01: Khu vực trung tâm nhà máy tuyển quặng; - KK02: Khu trung tâm nhà máy sản xuất Alumin; - KK03: Khu vực băng tải; - KK04: Khu vực gần hồ bùn đỏ; - KK05: Khu vực thôn 3, xã Nhân cơ; -

KK 06: Khu vực hồ xỉ than, thôn 4 Hình 2 Kết quả quan trắc môi trường không khí năm 2018 tại Công ty Nhôm Đăk Nông – TKV

Nguồn: Báo cáo kết quả QTMT, Công ty Nhôm Đăk Nông – TKV, 2018

Trang 24

TT Chỉ tiêu Đơn vị

Nước thải sản xuất, nước thải sinh hoạt sau hệ thống xử lý từ nhà máy Alumin Tân Rai

Nước thải sản xuất Nhà máy Alumin Nhân Cơ

QCVN 40:2011/ BTNMT (B)

nhà máy Alumin Nhân Cơ trước khi xả ra môi trường năm 2018

Nguồn: Báo cáo quan trắc môi trường định kỳ - Công ty TNHH MTV Nhôm Lâm Đồng-TKV

Công ty Nhôm Đăk Nông -TKV, 2018

Trang 25

cuốn chiếu, đất đá thải từ lô khai thác trước

được hoàn thổ vào lô khai thác phía sau Các

lô sau khi hoàn thổ sẽ được cải tạo, phục hồi để

trả lại diện tích như trước khi khai thác

Bùn thải xưởng tuyển: Bùn thải xưởng tuyển

chủ yếu là đất đá không chứa các chất ô nhiễm

Bùn thải xưởng tuyển được lưu giữ tại các hồ

bùn thải theo từng giai đoạn vào các hồ bùn thải

Hồ bùn thải sau khi kết thúc sẽ được cải tạo,

phục hồi môi trường bao gồm các bước như

sau: Thực hiện tháo khô, san gạt, lu lèn, xây

dựng hệ thống thoát nước và tiến hành trồng

cây



Các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm do chất thải

rắn sinh hoạt như sau:

- Tái sử dụng các chất thải có khả năng tái

chế như giấy, bìa các tông, vỏ chai, lon đồ hộp,

nilon, thức ăn thừa nhằm tiết kiệm tài nguyên

- Hợp đồng thuê đơn vi có chức năng thu

gom, vận chuyển rác thải sinh hoạt tại nhà máy

Alumin và nhà máy Tuyển định kỳ với tần suất 2

ngày/lần tại các điểm tập kết



 Đối với chất thải nguy hại

Các loại chất thải nguy hại phát sinh từ các phân xưởng sản xuất của Tổ hợp bauxit - nhôm Lâm Đồng và nhà máy Alumin Nhân Cơ được thống kê trong bảng 3

Hiện nay việc thu gom, lưu giữ, quản lý, vận chuyển và xử lý các loại chất thải nguy hại phát sinh được thực hiện theo đúng pháp luật hiện hành, được quy định tại Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT ngày 30 tháng 06 năm 2015 Toàn

bộ chất thải được lưu giữ tại các kho chất thải nguy hại và thuê đơn vị có chức năng vận chuyển, xử lý

Hiện tại, tổ hợp bauxit - nhôm Lâm Đồng có

04 kho lưu giữ CTNH Kho số 1, 2, 3 có diện tích bằng nhau, diện tích mỗi kho là: 26m2, kích thước mỗi kho Rài x Rộng x Cao = 6,2m x 4,2m

x 3m Kho số 4 có diện tích 240m2, kích thước kho Rài x Rộng x Cao = 24m x 10m x 5,5m Nhà máy Alumin Nhân cơ có 01 nhà kho lưu giữ CTNH có diện tích 240m2, kích thước kho Rài x Rộng x Cao = 24m x 10m x 4,5m Các kho đều thiết kế tường bao kín bằng gạch chỉ

đỏ dày 220mm có mái che; nền kho đổ bê tông dày 100mm và có hệ thống rãnh, hố thu nước chảy tràn; bên trong kho được phân thành nhiều khoang chứa khác nhau



Bùn đỏ của nhà máy alumin Tân Rai được

Trang 26

1 16 01 06 Bóng đèn huỳnh quang, cao áp, compact các loại và các loại thủy tinh

hoạt tính thải

Chứa các thành phần nguy hại Kho CTNH

2 16 01 08 Mỡ thải Chứa các thành phần nguy hại Kho CTNH

3 17 02 03 Dầu bôi trơn thải Tính dễ bắt cháy, chứa các thành phần nguy

hại Kho CTNH

4 18 01 03 Bao bì cứng thải bằng nhựa (vỏ thùng hóa chất) Chứa các thành phần nguy hại Kho CTNH

5 18 01 04 Bao bì cứng thải bằng các vật liệu khác (Chai, lọ, phuy, can chứa hóa

chất…)

6 18 02 01 Chất hấp thụ (mùn cưa nhiễm dầu mỡ), giẻ lau nhiễm các thành phần

nguy hại

7 19 06 01 Pin, ắc quy chì thải thải các loại Chứa các thành phần nguy hại Kho CTNH

8 15 01 02 Bộ lọc dầu đã qua sử dụng Tính dễ bắt cháy, chứa các thành phần nguy

hại Kho CTNH

9 15 01 06 Chi tiết, bộ phận của phanh đã qua sử dụng có chứa amiăng, bìa amiăng Chứa các thành phần nguy hại Kho CTNH

10 12 06 01 Hạt cation xử lý nước, hạt hút ẩm Chứa các thành phần nguy hại Kho CTNH

11 19 02 06 Linh kiện điện tử Chứa các thành phần nguy hại Kho CTNH

12 07 03 11 Ỗng dẫn dầu cao su các loại Tính dễ bắt cháy, chứa các thành phần nguy

hại Kho CTNH

13 02 11 02 Than hoạt tính đã qua sử dụng (lõi than các loại) Chứa các thành phần nguy hại Kho CTNH

14 17 01 06 Dầu thủy lực tổng hợp thải Tính dễ bắt cháy, chứa các thành phần nguy

hại Kho CTNH

15 17 03 01 Dầu truyền nhiệt và cách điện thải có PCB Tính dễ bắt cháy, chứa các thành phần nguy

hại Kho CTNH

16 07 04 01 Que hàn thải Chứa các thành phần nguy hại Kho CTNH

17 02 04 02 Chất thải có thủy ngân Chứa các thành phần nguy hại Kho CTNH

Bảng 3 Danh mục các loại chất thải nguy hại phát sinh từ hoạt động của Tổ hợp bauxit - nhôm Lâm Đồng

và Nhà máy Alumin Nhân Cơ

Trang 27

18 03 01 02 Dịch cái thải từ quá trình chiết tách (mother, liquor), dung dịch tẩy rửa và

dung môi hữu cơ khác

19 03 01 03 Dịch cái thải từ quá trình chiết tách (mother, liquor), dung dịch tẩy rửa và

dung môi có gốc halogen

1 13 01 01 Chất thải lây nhiễm (bao gồm cả chất thải sắc nhọn) Chứa các thành phần nguy hại Kho CTNH

2 13 03 02 Các thiết bị vỡ, hỏng, đã qua sử dụng có chứa thủy ngân và các kim loại

nặng (nhiệt kế, huyết áp kế,…)

thải ra khu chứa bằng phương pháp thải bùn cô

đặc chồng lớp (Dry Stacking) Bùn sau khi được

xử lý bởi hai thiết bị lắng (settlers) và 6 thiết bị

rửa (washers) của dây chuyển rửa ngược dòng

và được bơm bằng bơm ly tâm bơm cưỡng bức

theo đường ống thải ra khu chứa bùn đỏ Bùn

đỏ được thải vào hồ bùn đỏ theo hệ thống

đường ống đặt dọc theo đỉnh đập bao quanh các

khoang chứa, trên đường ống chính cứ 30m đặt

đường ống nhánh có van xả bùn vào hồ chứa

Trước đây công nghệ thải bùn đỏ được thải ra

hồ ở nhiệt độ trên 70oC và thải nổi trên mặt hồ

Đầu năm 2014, Tổ hợp bauxit - nhôm Lâm Đồng

đã nghiên cứu giải pháp thải chìm xuống đáy hồ

ở nhiệt độ thấp hơn 60oC nhằm giảm sự

Cấu tạo lớp chống thấm đáy khoang

chứa bùn đỏ

bốc hơi qua đó giảm được mùi phát sinh từ Hồ bùn đỏ giảm thiểu ảnh hưởng môi trường xung quanh Hồ bùn đỏ thiết kế gồm 08 khoang (hồ), khi khoang 1 hoạt động thì khoang 2 dự phòng Hiện tại đã dừng đổ khoang 1, đang đổ khoang

2, khoang 3, khoang 4 đang dự phòng để đảm bảo cho an toàn, phòng tránh sự cố của hồ bùn

đỏ

Ngoài các giải pháp, các công trình bảo vệ môi trường đã đang được thực hiện và đem lại các hiệu quả tích cực, bảo vệ môi trường trong quá trình khai thác, tuyển quặng và sản xuất Alumin tại Lâm Đồng, Nhân Cơ, Công ty nhôm Lâm Đồng và Đăk Nông cũng đã chủ động xây dựng các công trình giải pháp ứng phó sự cố môi trường như sau:

Công trình phòng ngừa sự cố vỡ đập thải quặng đuôi: (định kỳ nạo vét kênh thoát nước của hồ thải quặng đuôi, dốc nước thân đập Ngoài ra, còn tiến hành trồng cỏ trên mái đập giảm thiểu xói mòn, sạt lở mái đập và lắp đặt hệ thống quan trắc ngay trong quá trình đắp đập);Công trình phòng ngừa, ứng phó sự cố Hồ bùn đỏ (luôn duy trì một hồ đệm phía sau hồ bùn đỏ chính đang đổ thải để thu nước khi trạm thu nước của hồ bùn đỏ chính không hoạt động Xây dựng các giếng quan trắc nước ngầm xung quanh hồ bùn đỏ nhằm giám sát kiềm trong hồ bùn đỏ có thẩm thấu ra bên ngoài để giải pháp phòng ngừa hợp lý);

Phòng ngừa, ứng phó sự cố Hệ thống lọc bụi tĩnh điện;

Phòng ngừa, ứng phó sự cố Hệ thống xử lý nước thải sản xuất, sinh hoạt

cÊu t¹o lßng hå

Trang 28

5 Kết luận

Trong quá trình triển khai thực hiện Dự án

Tổ hợp bau xit nhôm Lâm Đồng và Dự án Nhà

máy alumin Nhân cơ, Tập đoàn Công nghiệp

Than – Khoáng sản Việt Nam đã chủ động thực

hiện nghiêm ngặt các quy định về bảo vệ môi

trường Các công trình, giải pháp bảo vệ môi

trường được xây dựng theo tiến độ của dự án,

đảm bảo giảm thiểu các tác động của dự án

đến môi trường Tuy nhiên, đây là lĩnh vực công

nghiệp mới tại Việt Nam, nên trong quá trình vận

hành của dự án, Tập đoàn Công nghiệp Than –

Khoáng sản Việt Nam cũng đã gặp nhiều khó

khăn tồn tại về kĩ thuật công nghệ trong các lĩnh

vực bảo vệ môi trường như: khó khăn trong vấn

đề xử lí bùn đỏ, tận thu tái sử dụng xút, trồng

cây công nghiệp phù hợp có hiệu quả, bàn giao

đất đai sau khai thác cho địa phương v.v

Do đó, để khắc phục những tồn tại nêu trên,

đảm bảo an toàn và sản xuất, giảm thiểu tác

động đến môi trường, thích ứng với biến đổi khí

hậu, ngành công nghiệp Bauxit cần thiết phải đẩy mạnh, quan tâm đầu tư hơn nữa cho công tác đảm bảo an toàn và môi trường, triển khai đồng bộ các giải pháp bảo vệ môi nhằm phát triển hài hòa với môi trường và cộng đồng, từng bước xây dựng ngành công nghiệp bauxit phát triển bền vững ở Việt Nam

1 Báo cáo Đánh giá tác động môi trường cho

Dự án “Tổ hợp Bauxit Nhôm Lâm Đồng”.

2 Báo cáo Đánh giá tác động môi trường cho

Dự án “Nhà máy sản xuất Alumin Nhân Cơ”.

3 Báo cáo xác nhận hoàn thành các công

trình bảo vệ môi trường cho dự án “Tổ hợp Bauxit Nhôm Lâm Đồng”.

4 Báo cáo quan trắc môi trường định kỳ -

Công ty TNHH MTV Nhôm Lâm Đồng-TKV năm 2016,2017,2018.

5 Báo cáo quan trắc môi trường định kỳ - Công

ty Nhôm Đăk Nông - TKV năm 2016,2017,2018.

Assessment of the current status of environmental protection in bauxite ore

mining, sorting and alumina production in Lam Dong and Dak Nong

Dr Le Binh Duong, Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology

Abstract:

Over the past years, the environmental protection in bauxite ore mining, sorting and alumina production at Lam Dong aluminum bauxite complex and Nhan Co alumina plant project have also been interested in implementing with solutions such as construction of environmental protection works, works of protection and coping with environmental incidents, raising awareness of environmental protection of officials and employees etc.,However, the inadequacy still exists and caused some minor incidents Therefore, in order to identify the causes and overcome the above-mentioned shortcomings, it is necessary to evaluate the current situation of environmental protection in bauxite ore exploitation and sorting in Vietnam Since, measures proposed to protect the environment in bauxite ore mining and sorting in the coming time.

Trang 29

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CHO CÁC TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI

MỎ THAN THUỘC TKV

Ths Nguyễn Tiến Dũng

TS Bùi Thanh Hoàng

TS Nguyễn Văn Hậu

áp dụng, mức độ yêu cầu về nước thải đầu ra và khả năng đáp ứng về mặt tài chính mà các hệ thống

xử lý nước thải có thể được áp dụng với những quy trình công nghệ xử lý khác nhau Các trạm xử

lý nước thải mỏ đã và đang vận hành đáp ứng yêu cầu để xả nước thải mỏ ra môi trường theo quy định Tuy nhiên, việc khảo sát, đánh giá một cách tổng thể toàn bộ các trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV để phát hiện ra những ưu, nhược điểm, từ đó nghiên cứu đề xuất các giải pháp tổng hợp nhằm nâng cao hiệu quả, giảm chi phí xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV là hết sức cần thiết Bài báo này, tóm tắt kết quả kháo sát, đánh giá thực trạng và đề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả cho các trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV cho thời gian tới.

1 Thực trạng nước thải và công nghệ xử

lý nước thải mỏ than trong TKV

1.1 Về tính chất nước thải mỏ

Ngành than hiện đang áp dụng 02 hình thức

khai thác lộ thiên và hầm lò Khai thác lộ thiên

thường tạo ra các hố moong sâu so với địa hình

tự nhiên của khu vực, nguồn nước chảy vào

moong bao gồm nước ngầm và nước mưa Khai

thác hầm lò tạo ra các đường lò đi sâu xuống

lòng đất, nguồn nước chảy vào hầm lò chủ yếu

là nước ngầm thấm ra Để khai thác được than

cần thực hiện bơm thoát nước ra khỏi khu vực,

từ đó xuất hiện nước thải mỏ

Nước thải mỏ thường có tính axít và hàm

lượng kim loại (chủ yếu là Fe, Mn) cao, nguyên

nhân là do trong các mỏ than đều có pyrít (FeS2)

đi kèm Khi khai thác than pyrít sắt có trong than

và trong các vỉa đá tiếp xúc với không khí và

nước, bị oxy hoá, sẽ tạo ra axít H2S04 Theo

công nghệ khai thác, vùng địa lý, địa chất tầng

khai thác và thời tiết (mùa mưa, khô), thành

phần các tác nhân gây ô nhiễm trên có thể thay

- Giai đoạn từ năm 2009 trở về trước: Giai đoạn này nước thải mỏ hầu như không qua xử

lý mà thải thẳng ra môi trường, một số mỏ có chất lượng nước tương đối xấu được xử lý bằng công nghệ hết sức đơn giản (trung hòa bằng sữa vôi + lắng) dẫn đến hiệu quả xử lý không cao Vì vậy, chất lượng nước sau xử lý đa số chưa đạt tiêu chuẩn, quy chuẩn cho phép

- Giai đoạn từ năm 2009 trở lại đây: Việc xử

lý nước thải mỏ đã được TKV quan tâm nghiên cứu một cách bài bản, quy mô và có ứng dụng công nghệ tiên tiến trong nước cũng như nước ngoài, đồng thời hợp tác với nước ngoài để học hỏi kinh nghiệm một cách khoa học

Hiện nay, ngành than đang vận hành khoảng

40 trạm xử lý nước thải mỏ theo các nhóm công nghệ chính như sau:

Nhóm 1: Bể điều hòa → Trung hòa → Keo

tụ → Lắng (lắng ngang, lắng tấm nghiêng)

Trang 30

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải từ CL +38.I và

CLG +40 - mỏ than Dương Huy

Hệ thống xử lý nước thải CL +38.I và CLG +40 - mỏ

than Dương Huy

Nhóm công nghệ này chủ yếu áp dụng cho

nước thải mỏ có tính axít, hàm lượng TSS, Fe

vượt quy chuẩn cho phép, tuy nhiên hàm lượng

Mn tương đối thấp nằm trong giới hạn cho phép

tụ → Lắng (lắng ngang) → Khử Mangan bằng

bình lọc áp lực Nhóm công nghệ này có thể xử

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải CL +260 khu Đông

Vàng Danh - Công ty than Uông B í

Hệ thống xử lý nước thải CL +260 khu Đông Vàng

Danh - Công ty than Uông Bí

lý triệt để nước thải có tính axít, hàm lượng TSS,

Fe, Mn cao vượt giới hạn cho phép Tuy nhiên, công nghệ này có nhược điểm tiêu tốn nhiều điện năng cho khâu lọc áp lực để xử lý Mn, dẫn đến chi phí xử lý tương đối cao

tụ → Lắng (lắng tấm nghiêng) → Khử Mangan bằng bể lọc trọng lực Công nghệ này đang ngày càng được ứng dụng nhiều cho xử lý nước thải

Sơ đồ công nghệ của Hệ thống xử lý nước thải mỏ

than Cọc Sáu

mỏ, có thể xử lý triệt để nước thải có tính axít, hàm lượng TSS, Fe, Mn cao vượt giới hạn cho phép Ngoài ra, công nghệ này có ưu điểm là chi phí đầu tư và vận hành thấp, thuận lợi trong

cải tiến, mở rộng hệ thống

Nhóm 4: Bể điều hòa → Keo tụ → Lắng I

(lắng đứng) → Trung hòa & Oxy hóa → Keo tụ

Trang 31

Hệ thống xử lý nước thải mỏ than Cọc Sáu

Sơ đồ công nghệ của Hệ thống xử lý nước thải tập

trung khu vực Tràng Khê - Hồng Thái

Hệ thống xử lý nước thải mỏ than Tràng Khê - Công

ty than Uông Bí

→ Lắng II (lắng đứng) → Hạ pH bằng axit H2SO4

Công nghệ này mới được áp dụng tại Trạm xử

lý nước thải khu vực Tràng Khê - HồngThái do

MIRECO thiết kế, đây là trạm xử lý nằm trong

chương trình hợp tác với Hàn Quốc của TKV

2 Những vấn đề bất cập hiện nay trong quá trình vận hành các hệ thống xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV

2.1 Vấn đề chung

Chất lượng nước thải đầu vào là yếu tố quyết định đến việc lựa chọn quy trình công nghệ xử lý Nếu nước thải đầu vào có tính axít, hàm lượng

Fe, cặn lơ lửng vượt giới hạn cho phép thì chỉ cần xử lý qua các công đoạn trung hòa, keo tụ, lắng (nhóm công nghệ số 1) là đảm bảo yêu cầu trước khi thải ra môi trường Tuy nhiên, thực tế thì rất nhiều trạm có nước thải đầu vào như trên, nhưng lại được đầu tư quy trình công nghệ để

xử lý cả mangan tức là bao gồm các công đoạn như trung hòa, keo tụ, lắng và lọc khử mangan Việc này đã làm phát sinh thêm công đoạn xử lý không cần thiết dẫn đến gia tăng chi phí xử lý

2.2 Bất cập từng khâu công nghệ

* Đối với khâu trung hòa:

Việc lưu giữ vôi cho các trạm đang được chuyển dần sang dạng silo nhằm giảm sức người, không gây ảnh hưởng đến môi trường, sức khỏe do phát sinh bụi bột vôi trong công đoạn pha chế Tuy nhiên, hầu hết các trạm đều không cấp trực tiếp vôi bột từ sillo vào bể trung hòa mà phải qua công đoạn pha thành dung dịch trước khi cấp vào bể trung hòa Kinh nghiệm trên thế giới và ngay tại trạm XLNT mỏ than Vàng Danh cho thấy việc cấp trực tiếp vôi bột vào bể trung hoàn toàn khả thi, giảm khâu trung gian không cần thiết qua đó giảm thất thoát vôi bột Ngoài ra, các trạm hầu hết áp dụng trung hòa một cấp, định lượng hóa chất trung hòa bằng kinh nghiệm sẽ khó khăn trong kiểm soát chất lượng đầu ra

* Đối với khâu lắng:

- Bể lắng tấm nghiêng đang được sử dụng khá phổ biến đối với các trạm xử lý nước thải mỏ trong những năm gần đây Bể lắng tấm nghiêng được biết đến có hiệu suất lắng cao, giảm diện tích xây dựng bể Tuy nhiên, khảo sát thực tế tại các trạm nhận thấy đa số bể lắng sau một ca vận hành bông bùn đã bịt kín các ống lắng gây ảnh hưởng đến hiệu quả lắng Để giải quyết vấn

đề trên, công nhân vận hành buộc phải dừng xử

lý, xả hết nước trong bể lắng rồi dùng vòi áp lực

Trang 32

cao để xịt rửa Việc thường xuyên phải xịt rửa

ảnh hưởng đến năng lực xử lý của trạm

- Bể lắng ngang được sử dụng tại các trạm

xử lý nước thải mỏ được đầu tư trong giai đoạn

đầu đa số thiết kế chưa phù hợp, hay có thể nói

chưa đúng theo tiêu chuẩn quy định dẫn đến

hiệu quả lắng chưa cao, ngoại trừ các trạm xử lý

Dương Huy, Mông Dương được thiết kế tương

đối phù hợp

* Đối với khâu xử lý bùn:

Bể lắng bùn thường có chiều cao từ 1m

đến 1,5m Bùn thu từ các bể lắng được bơm

về bể lắng bùn Để thoát nước trong, bể có hệ

thống ống thoát có van, bố trí thành nhiều tầng

(thường là 2 tầng) Thực tế khảo sát nhận thấy

hầu hết bùn trong bể lắng ở trạng thái khó lắng,

khó tách nước, dẫn đến thời gian lưu bùn lớn,

lại phụ thuộc vào điều kiện thời tiết (khi trời mưa,

bùn lại bị làm loãng trở lại) Ngoài ra, chưa có có

quy định cụ thể về tỷ lệ rắn/lỏng trước khi vận

chuyển đi đổ thải Quá trình đổ thải tại bãi thải

có thể là nguồn tái ô nhiễm đối với môi trường

xung quanh

* Đối với khâu lọc khử mangan:

Các chất bẩn dạng hạt và dạng keo thường

nhanh chóng tích tụ trên bề mặt lớp vật liệu

trong bể lọc và tạo thành một lớp màng tại các

bể lọc xuôi chiều Lớp màng này càng dễ hình

thành khi vật liệu trong bể không có thành phần

cấp phối đồng nhất, các hạt nhỏ bị đưa lên lớp

trên, các hạt to nằm lại ở dưới sau mỗi lần rửa

ngược Đây là lý do khiến bể lọc nhanh bị tắc,

thậm chí xảy ra hiện tượng áp suất âm do trở

lực sinh ra trong bể (đặc biệt là qua lớp màng

cặn) lớn, vượt qua cả thế năng của lượng nước

ở trên bể Màng cặn cũng làm cho dung lượng

chứa cặn trong bể giảm vì cặn chưa vận chuyển

được xuống các lớp vật liệu bên dưới, bể đã bị

tắc, sẽ phải ngừng bể lọc rửa thường xuyên,

gây tốn kém, đồng thời nước sau lọc có chất

lượng kém Điều này đã xảy ra ở trạm XLNT

600 m3/h, 1.200m3/h mỏ than Mạo Khê làm ảnh

hưởng tới hiệu quả lọc Mn

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới giá thành

xử lý

Nhìn chung, tính chất nước thải đầu vào là

yếu tố chính quyết định chi phí xử lý, nước thải

có pH thấp, hàm lượng kim loại nặng (Fe, Mn), cặn lơ lửng lớn sẽ tiêu tốn nhiều hóa chất, tăng chi phí xử lý bùn dẫn đến chi phí xử lý cao Công nghệ xử lý cũng ảnh hưởng đến chi phí xử

lý, thực tế nhóm công nghệ II thường có chi phí

xử lý cao hơn nhóm công nghệ 3 khi so sánh ở cùng công suất, chất lượng nước thải đầu vào Mặt khác, đối với các trạm có cùng tính chất nước thải đầu vào, trạm XLNT có công suất lớn

sẽ có chi phí xử lý nhỏ hơn

3 Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả cho các trạm xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV

Thông qua thực trạng, các vấn đề bất cập, tham khảo công nghệ của thế giới đề xuất một

số giải pháp để nâng cao hiệu quả cho các trạm

xử lý nước thải mỏ than thuộc TKV như sau:

3.1 Các giải pháp tổng thể

- Trang bị hệ thống điều khiển tự động trong quá trình vận hành các trạm xử lý để kiểm soát hiệu quả của từng khâu công nghệ nhằm kiểm soát tốt chất lượng nước sau xử lý, hạn chế sự phụ thuộc vào yếu tố kinh nghiệm của người vận hành trực tiếp

- Đối với các trạm xử lý có thiết kế hệ thống

bể lọc khử mangan, trong khi thực tế hàm lượng mangan trong nước thải đầu vào nằm trong giới hạn cho phép cần cải tiến tách biệt hai khâu công nghệ lắng và lọc bằng van đóng chặn, nước sau lắng dẫn trực tiếp ra môi trường, công đoạn lọc

dự phòng trong trường hợp hàm lượng mangan nước thải đầu vào vượt giới hạn cho phép theo các giai đoạn khai thác Trong trường hợp nước thải sau bể lắng chưa đạt hoặc yêu cầu chất lượng nước sau xử lý cao hơn thì có thể thay thế vật liệu lọc cát mangan bằng các loại cát thông thường khác có giá thành rẻ, thông dụng hơn

3.2 Các giải pháp cụ thể đối với các khâu công nghệ

- Cần khuyến khích chuyển sang áp dụng hệ thống chứa và cấp vôi bột tự động dạng silo để đảm bảo vệ sinh, sức khỏe của công nhân Vôi bột nên cấp trực tiếp vào bể trung hòa, việc cấp cũng cần phải phù hợp để quá trình hòa trộn

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	22,8 MB