BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT NGUYỄN TIẾN PHÚ ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN VÙNG QUỲ HỢP, NGHỆ AN Ngành: Kỹ thuật Địa chất Mã số : 60520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Phương TS Nguyễn Quốc Phi HÀ NỘI - 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Tiến Phú ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - KHOÁNG SẢN VÀ HIỆN TRẠNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ NHÂN VĂN 1.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.2 Kinh tế nhân văn 1.2 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT - KHOÁNG SẢN 10 1.2.1 Địa tầng 10 1.2.2 Magma xâm nhập 12 1.2.3 Kiến tạo 15 1.2.4 Đặc điểm địa mạo 16 1.2.5 Đặc điểm khoáng sản 16 1.3 HIỆN TRẠNG KHAI THÁC, CHẾ BIẾN KHOÁNG SẢN VÙNG NGHIÊN CỨU .19 1.3.1 Số lượng, vị trí, cơng suất, sản lượng mỏ khai thác 19 1.3.2 Công nghệ khai thác, chế biến số loại khống sản có sản lượng khai thác lớn 26 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TAI BIẾN MƠI TRƯỜNG TRONG HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHỐNG SẢN VÙNG QUỲ HỢP VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM, TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN 30 2.1.1 Một số khái niệm 30 2.1.2 Các tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng nghiên cứu môi trường 31 2.2 CÁC NGUY CƠ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN .33 2.2.1 Khu vực khai thác 33 2.2.2 Khu vực bãi thải 36 2.2.3 Các yếu tố phát sinh từ khai thác, chế biến khống sản tác động đến mơi trường 37 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN 45 2.3.1 Phương pháp tổng hợp, xử lý tài liệu địa chất khoáng sản, địa chất môi trường khai thác mỏ 45 2.3.2 Phương pháp khảo sát thực địa 46 iii 2.3.3 Phương pháp mơ hình hóa 46 2.3.4 Phương pháp đánh giá nhanh 57 2.3.5 Phương pháp so sánh, kế thừa 58 2.3.6 Ứng dụng tin học 58 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN VÙNG QUỲ HỢP, NGHỆ AN 59 3.1 HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TẠI CÁC KHU VỰC KHAI THÁC KHOÁNG SẢN VÙNG QUỲ HỢP 59 3.1.1 Nước mặt nước ngầm 59 3.1.2 Đất 62 3.1.3 Khơng khí 65 3.1.4 Phạm vi ảnh hưởng 65 3.2 NGUYÊN NHÂN GÂY TAI BIẾN 69 3.2.1 Nguyên nhân tự nhiên 69 3.2.2 Nguyên nhân kinh tế - kỹ thuật 72 3.2.3 Nguyên nhân chủ quan 75 3.3 DỰ BÁO VÀ PHÂN VÙNG NGUY CƠ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TRONG VÙNG 78 3.3.1 Xây dựng sở liệu đánh giá tai biến 79 3.3.2 Kết xây dựng mơ hình nguy tai biến 90 3.4 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU VÀ PHỊNG NGỪA TAI BIẾN MƠI TRƯỜNG DO HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN 105 3.4.1 Giải pháp tổng thể 105 3.4.2 Giải pháp cụ thể 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng thống kê điểm khai khoáng sản vùng nghiên cứu 22 Bảng 1.2 Bảng thống kê xưởng chế biến khoáng sản vùng nghiên cứu 25 Bảng 2.1 Bảng tổng hợp tác động môi trường giai đoạn hoạt động mỏ (PGS.TS Nguyễn Phương nnc, 2013) 35 Bảng 2.2 Chỉ tiêu Saaty so sánh cặp đôi yếu tố 50 Bảng 2.3 Đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố 51 Bảng 2.4 Giá trị RI ứng với số lượng tiêu n 52 Bảng 2.5 Khoảng giá trị đặc trưng theo trình phân tán 57 Bảng 2.6 Hệ số phát tán 57 Bảng 3.1 Kết phân tích nước mặt, nước ngầm khu vực suối Châu Hồng – Châu Tiến 60 Bảng 3.2 Kết phân tích nước mặt, nước ngầm khu vực suối Nậm Tôn 61 Bảng 3.3 Thống kê nguồn nước mặt, nước ngầm ô nhiễm vùng Quỳ Hợp 62 Bảng 3.4 Kết phân tích đất nơng nghiệp khu Châu Hồng 63 Bảng 3.5 Kết phân tích đất nông nghiệp khu Châu Cường, Châu Quang, Thọ Hợp 64 Bảng 3.6 Thống kê khu vực ô nhiễm đất vùng Quỳ Hợp 64 Bảng 3.7 Kết tính toán trọng số cho yếu tố độ dốc 94 Bảng 3.8 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố thạch học 94 Bảng 3.9 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố vỏ phong hóa 94 Bảng 3.10 Kết tính tốn trọng số cho yếu tố phân cắt sâu 95 Bảng 3.11 So sánh kết phân vùng nguy tai biến trượt lở số liệu phân bố điểm trượt thực tế 98 Bảng 3.12 Ma trận so sánh mức độ quan trọng yếu tố 100 Bảng 3.13 Ma trận chuẩn hố tính tốn trọng số 100 Bảng 3.14 Kết tính tốn trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố theo ý kiến chuyên gia 100 Bảng 3.15 Kết tính tốn trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng yếu tố101 v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ vị trí giao thơng Hình 1.2 Sơ đồ địa chất vùng Quỳ Hợp, Nghệ An 14 Hình 1.3 Bản đồ khu vực khai thác, chế biến khống sản vùng Quỳ Hợp, Nghệ An21 Hình 2.1 Mơ hình bãi thải khai thác hình thành dịng thải acid mỏ (PGS.TS Nguyễn Phương, 2013) 41 Hình 2.2 Mơ hình biểu diễn xác suất xuất điểm trượt theo mơ hình thống kê Bayes 47 Hình 3.1 Sơ đồ thành phần thạch học 83 Hình 3.2 Sơ đồ loại hình đất 83 Hình 3.3 Sơ đồ vỏ phong hóa 83 Hình 3.4 Sơ đồ địa chất cơng trình 83 Hình 3.5 Sơ đồ mật độ đứt gãy lineament 84 Hình 3.6 Sơ đồ chiều dày lớp thổ nhưỡng 84 Hình 3.7 Sơ đồ thành phần giới đất 84 Hình 3.8 Sơ đồ địa chất thủy văn 84 Hình 3.9 Sơ đồ độ cao địa hình 86 Hình 3.10 Sơ đồ độ dốc địa hình 86 Hình 3.11 Sơ đồ hướng dốc địa hình 86 Hình 3.12 Sơ đồ hệ thống sơng suối 86 Hình 3.13 Sơ đồ lớp phủ thực vật 87 Hình 3.15 Sơ đồ hệ thống giao thông 87 Hình 3.14 Sơ đồ phân bố rừng 87 Hình 3.16 Sơ đồ phân bố mưa trung bình năm 89 Hình 3.17 Sơ đồ phân bố mưa vào mùa mưa 89 Hình 3.18 Sơ đồ phân bố mưa vào mùa khô 89 Hình 3.19 Sơ đồ phân bố mưa lớn 24h từ năm 1990 đến năm 2013 90 Hình 3.20 Sơ đồ biểu thị số ngày mưa >75mm từ năm 1990-2013 90 Hình 3.21 Sơ đồ biểu thị số ngày mưa >100mm từ năm 1990-2013 90 Hình 3.22 Phân vùng nhiễm khơng khí 92 Hình 3.23 Sự phát tán chất nhiễm theo mạng lưới sông suối (a) vành phân tán nguyên tố có hàm lượng cao vượt ngưỡng cho phép (b) 93 vi Hình 3.24 Sơ đồ dự báo nguy trượt lở vị trí điểm trượt lở 96 Hình 3.25 Biểu đồ phân bố trượt lở theo số nhạy cảm (LSI) 96 Hình 3.26 Sơ đồ phân vùng nguy tai biến trượt lở 97 Hình 3.27 Sơ đồ dự báo nguy lũ bùn đá theo phương pháp AHP 102 Hình 3.28 Sơ đồ dự báo nguy lũ bùn đá: a) hàng năm, b) mùa mưa c) mùa khô 103 Hình 3.29 Sơ đồ dự báo nguy lũ bùn đá: a) Lượng mưa lớn 24h, b) số ngày mưa lớn 75mm c) số ngày mưa lớn 100mm 103 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận văn Trong năm gần đây, tai biến môi trường liên quan khai thác khoáng sản xảy rộng khắp ngày gia tăng cường độ quy mô nhiều nơi lãnh thổ Việt Nam, gây nhiều thiệt hại nghiêm trọng người Các hoạt động khai thác phá vỡ cân tự nhiên khu mỏ, đồng thời tác động điều kiện địa chất nội, ngoại sinh, tượng khí hậu cực đoan thúc đẩy q trình tai biến mơi trường ngày phát triển mạnh mẽ, với quy mô mức độ thiệt hại ngày tăng, đe dọa đến tính mạng người phát triển kinh tế bền vững Vùng Quỳ Hợp, Nghệ An không nằm ngồi tượng Trên giới, cơng tác nghiên cứu tai biến rủi ro môi trường hoạt động khai thác khoáng sản thường tiến hành đồng thời với q trình điều tra, thăm dị khai thác khống sản; đó, nghiên cứu tập trung đánh giá nguy xảy tai biến môi trường khai trường, khu chế biến khoáng sản, bãi thải…, nguy phá vỡ đập quặng đuôi khả sụt, lún hậu chúng lên bề mặt địa hình Đồng thời, có nhiều nghiên cứu đánh giá khả tích tụ phát tán chất thải rắn, nguy gây ô nhiễm môi trường phát tán hạt bụi, hợp chất kim loại dòng thải mỏ, acid hoá thuỷ vực đất; đặc biệt khu vực sản xuất nông nghiệp tập trung dân cư Tuy nhiên, nước ta, vấn đề nghiên cứu nhận dạng dự báo nguy xảy tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản đề xuất giải pháp phòng ngừa chưa quan tâm mức Các tai biến mơi trường nói chung dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khống sản nói riêng nước ta ngày diễn biến phức tạp với cường độ ngày mạnh mẽ Kết nghiên cứu số cơng trình trước rõ dạng tai biến mơi trường liên quan khai thác khống sản chủ yếu bao gồm sạt lở sườn tầng khai thác, bãi thải, phá vỡ hồ chứa quặng đuôi, tích tụ phát tán chất thải rắn, nhiễm đất, nước khơng khí, tiềm dịng thải mỏ Vùng Quỳ Hợp có tài ngun khống sản phong phú đa dạng, loại khoáng sản như: thiếc, khoáng sản làm vật liệu xây dựng thơng thường cao cấp có tiềm lớn, khai thác nhiều nơi Hoạt động khai thác khống sản góp phần giải việc làm, tăng thu ngân sách, thúc đẩy kinh tế địa phương phát triển, số lượng mỏ khai thác lớn, cơng nghệ khai thác cịn lạc hậu, công tác bảo vệ môi trường chưa trọng , dẫn đến môi trường nhiều vùng khai thác khống sản bị nhiễm suy thối nghiêm trọng Do đó, cần phải nhận dạng dạng tai biến mơi trường hoạt động khai thác khống sản; đồng thời xác định yếu tố tự nhiên nhân sinh ảnh hưởng đến nguy tai biến mơi trường khai thác mỏ, từ đưa giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu khắc phục ô nhiễm môi trường liên quan khai thác khoáng sản Xuất phát từ luận trên, học viên chọn luận văn “Đánh giá tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản vùng Quỳ Hợp, Nghệ An” nhằm đáp ứng yêu cầu đòi hỏi cấp thiết thực tế, phục vụ phát triển bền vững kinh tế - xã hội Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu dạng tai biến mơi trường liên quan hoạt động khai thác khống sản - Phạm vi nghiên cứu khu vực khai thác khoáng sản vùng Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An Mục tiêu nhiệm vụ luận văn a Mục tiêu Đánh giá trạng dạng tai biến mơi trường liên quan hoạt động khai thác khống sản vùng Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An; khoanh vùng có nguy tai biến mơi trường, từ đề xuất giải pháp giảm thiểu, phòng ngừa phục vụ phát triển kinh tế - xã hội bền vững b Nhiệm vụ - Nghiên cứu, đánh giá trạng dạng tai biến môi trường khu vực khai thác khoáng sản vùng Quỳ Hợp, Nghệ An - Xác định nguyên nhân gây tai biến môi trường khoanh định khu vực có nguy nhiễm mơi trường vùng có hoạt động khai thác khống sản - Nghiên cứu, đề xuất biện pháp giảm thiểu phịng ngừa tai biến mơi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản Các nội dung nghiên cứu Để thực mục tiêu nhiệm vụ trên, luận văn tập chung thực nội dung sau: - Thu thập, tổng hợp tài liệu địa chất khoáng sản, địa chất môi trường, trạng khai thác sử dụng khoáng sản vùng Quỳ Hợp, Nghệ An - Nghiên cứu đánh giá trạng môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản vùng nghiên cứu - Nghiên cứu nhận dạng nguyên nhân phát sinh tai biến môi trường hoạt động khai thác khống sản - Khoanh vùng nguy tai biến mơi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản vùng nghiên cứu - Đề xuất biện pháp giảm thiểu phịng ngừa tai biến mơi trường khai thác khoáng sản vùng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu - Thu thập, tổng hợp xử lý tài liệu địa chất, khống sản, địa chất mơi trường mỏ, khu vực khai thác khoáng sản; - Phương pháp khảo sát thực địa số khu vực khai thác khống sản - Phương pháp mơ hình hóa (mơ hình địa mơi trường, mơ hình tốn); - Phương pháp liệt kê số liệu, phương pháp so sánh, kế thừa…; 50 800 60 400 700 0 40 400 30 300 0 50 0 300 40 100 200 10 10 40 0 0 10 30 100 100 100 100 100 200 300 10 20 20 300 40 30 30 200 20 0 30 200 200 20 500 0 ... Tổng quan tai biến môi trường hoạt động khai thác khoáng sản vùng Quỳ Hợp phương pháp nghiên cứu Chương 3: Đánh giá tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản vùng Quỳ Hợp, Nghệ. .. 3: ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN VÙNG QUỲ HỢP, NGHỆ AN 59 3.1 HIỆN TRẠNG MƠI TRƯỜNG KHAI THÁC KHỐNG SẢN TẠI CÁC KHU VỰC KHAI THÁC KHOÁNG SẢN VÙNG QUỲ... nhiễm môi trường liên quan khai thác khoáng sản Xuất phát từ luận trên, học viên chọn luận văn ? ?Đánh giá tai biến mơi trường liên quan hoạt động khai thác khống sản vùng Quỳ Hợp, Nghệ An? ?? nhằm