TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới
1.1.1 Phân bố và khai thác than trên thế giới
Than được phân bố rộng rãi trên toàn cầu, với trữ lượng xác minh vào cuối năm 2015 đạt khoảng 891.531 triệu tấn, theo BP Statistical (2016) Trong đó, than antraxit và bitum chiếm 403.199 triệu tấn (45,2%), còn than á bitum và than nâu là 488.332 triệu tấn (54,8%) Khu vực châu Âu và Eurasia (Liên Xô trước đây) có trữ lượng 310.538 triệu tấn (34,8%), châu Á - Thái Bình Dương 288.328 triệu tấn (32,3%), Bắc Mỹ 245.088 triệu tấn (27,5%), và Trung Đông - châu Phi 32.936 triệu tấn (3,7%).
Với mức sản lƣợng năm 2015, trữ lƣợng than thế giới đảm bảo khai thác trong
Trong 114 năm tới, than đá vẫn giữ vị trí hàng đầu trong số các nhiên liệu hóa thạch toàn cầu Tuy nhiên, thời hạn khai thác than ở các khu vực khác nhau có sự chênh lệch lớn, phản ánh chính sách và tốc độ khai thác tài nguyên của từng châu lục và quốc gia Cụ thể, khu vực châu Âu và Eurasia có thời gian khai thác khoảng 273 năm, Bắc Mỹ là 276 năm, trong khi châu Á - Thái Bình Dương chỉ còn 53 năm Trữ lượng than toàn cầu đã giảm từ 1.031.610 triệu tấn.
2005 xuống 909.064 triệu tấn năm 2005 và 891.531 triệu tấn năm 2015 [3]
1.1.2 Phục hồi môi trường sau khai thác than Đối với các nước công nghiệp phát triển trên thế giới vấn đề tận thu tài nguyên và áp dụng công nghệ thân thiện môi trường để phục vụ cho công tác cải tạo, hồi môi trường mỏ lộ thiên sau khai thác rất được quan tâm và thực hiện từ lâu Việc thiết kế phương án cải tạo, phục hồi môi trường để hoàn nguyên và tái tạo cảnh quan tại các vùng khai thác than thường được thực hiện đồng thời với khai thác mỏ, phù hợp với mục đích tái sử dụng khu vực đã khai thác hoặc theo mục đích sử dụng đất
Trên thế giới hiện nay, mỗi quốc gia áp dụng các phương án và giải pháp riêng để cải tạo và phục hồi môi trường, tùy thuộc vào điều kiện kinh tế, địa hình, địa chất, địa mạo và chế độ thủy văn Đặc biệt, một số nước Tây Âu như Anh và Pháp đã triển khai những biện pháp nổi bật trong công tác này.
Cộng hòa Liên bang Đức đã triển khai các giải pháp tiên tiến trong việc cải tạo và phục hồi môi trường trong hoạt động khai thác than lộ thiên, mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với các quốc gia khác.
Cải tạo, phục hồi môi trường trong khai thác than lộ thiên tại Pháp
Các bước tiến hành quá trình cải tạo, phục hồi môi trường mỏ:
Đặc tính của đất đai cần được xác định trước khi lập kế hoạch khai thác và đánh giá chất lượng đất sau khi khai thác.
Phân loại đất là bước quan trọng để phục hồi nguyên trạng hoặc chuyển đổi mục đích sử dụng đất, giúp chọn lựa giống cây trồng phù hợp và đề xuất cách sử dụng hợp lý sau khai thác Đánh giá từng loại đất cho phép lập kế hoạch cải tạo và phục hồi môi trường đất một cách hiệu quả, dựa trên quỹ đất và các loại cây tương thích.
Dự trữ và hoàn trả lớp đất màu là quy trình quan trọng trong khai thác than, đặc biệt là khai thác lộ thiên Trong quá trình này, lớp đất phủ, bao gồm cả lớp đất màu, sẽ được bóc đi và lưu giữ tại những khu vực thích hợp Sau khi hoàn tất khai thác, lượng đất này sẽ được hoàn trả lại để phục hồi môi trường.
Tái tạo cảnh quan là quá trình phục hồi và cải tạo khu vực khai thác đã hoàn thổ, nhằm phục vụ cho các mục đích sử dụng khác nhau như hồ nước, rừng, công viên hoặc phát triển đô thị.
Cải tạo, phục hồi môi trường trong khai thác than lộ thiên tại CHLB Đức
Một trong những phương pháp phổ biến để cải tạo và phục hồi môi trường tại CHLB Đức là san gạt các bãi thải và trồng cây Ngoài ra, việc cải tạo các moong sau khai thác cũng được thực hiện bằng cách đổ bãi thải vào trong hoặc chuyển đổi thành hồ chứa nước, tạo ra hệ thống hồ nước liên hoàn.
Giải pháp kỹ thuật trong cải tạo và phục hồi môi trường mỏ bao gồm việc xuống đất và xếp lớp cành cây dưới lên lớp trên với chiều cao tối thiểu 30cm Các lớp cành cây được cố định bằng dây thép theo chiều đứng, cách nhau từ 80 đến 100cm Sau đó, cần gieo hạt cỏ hoặc trồng cỏ, lựa chọn các loại thực vật phổ biến tại địa phương và thực hiện gieo vào thời điểm thích hợp để đảm bảo sự phát triển của thực vật.
Gia cố sườn bãi thải tại CHLB Đức mang lại ưu điểm nổi bật là khả năng chống xói mòn ngay sau khi thiết lập nhờ vào việc sử dụng các loại cành có khả năng phát triển, giúp duy trì hiệu quả lâu dài Điều kiện vật liệu khô và độ thấm cao sẽ tạo điều kiện cho rễ cây ăn sâu xuống đất, dẫn đến mật độ cây dày và hệ rễ vững chắc Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm là yêu cầu khối lượng vật liệu khô lớn và số lượng nhân công cao.
Phương pháp bố trí của các ô cỏ bê tông
Giải pháp kỹ thuật cho việc sử dụng vật liệu che phủ sườn bãi thải là bố trí các ô cỏ bê tông tại mép sườn dốc và cố định chúng bằng đinh và bu-lông (khoảng một bu-lông/m²) Các ô này sau đó được phủ đầy bằng đất mặt hoặc các loại thực vật Phương pháp này mang lại ưu điểm ổn định sườn ngay lập tức và sử dụng các ô có sẵn, giúp che phủ hiệu quả và bền lâu Mỗi loại ô cỏ khác nhau sẽ có mức độ thành công khác nhau trong việc bảo vệ sườn dốc.
Phương pháp này có nhược điểm là chỉ áp dụng cho một số loại đá và có chi phí cao, nên thường chỉ được sử dụng để bảo vệ các sườn dốc không ổn định cũng như các bờ sông và hồ.
(Nguồn: Lee B Clarke ,July 1995) Hình 1.2 Sườn đồi và các ô bê tông đã trồng cỏ a Giải pháp ngăn ngừa bụi, giảm thiểu xói mòn:
Nguyên nhân dẫn đến hiện tượng xói mòn tại các bãi thải chủ yếu do ảnh hưởng của nước bề mặt và do ảnh hưởng của gió
Mức độ rửa trôi phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính của mưa, bao gồm động năng và cường độ mưa, cũng như đặc điểm của bề mặt bãi thải và thành phần đất đá Đặc biệt, nếu độ dốc của bãi thải lớn, tốc độ rửa trôi sẽ cao hơn, dẫn đến sự tách rời và dịch chuyển của các hạt trong đất tăng lên.
Hình 1.3 Khả năng xói mòn bãi thải khi không có thực vật che phủ
Hình 1.4 Hạn chế xói mòn đất sau cải tạo phục hồi môi trường mỏ b Các biện pháp thiết kế bãi thải:
Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
1.2.1 Phân bố than tại Việt Nam
Than tại Việt Nam được phân bố chủ yếu ở các khu vực như Bể than Antraxit Quảng Ninh, Bể than Đồng bằng sông Hồng, các mỏ than vùng Nội địa và các mỏ than Bùn.
Bể than Antraxit Quảng Ninh
Vùng Đông Bắc Việt Nam trải dài khoảng 130km từ Phả Lại qua Đông Triều đến Hòn Gai, Cẩm Phả, Mông Dương, Cái Bầu và Vạn Hoa, với chiều rộng dao động từ 10 đến 20km.
Tổng trữ lƣợng khoảng 10,5 tỉ tấn, trong đó:
- Tính đến mức cao -300m là 3,5 tỉ tấn
- Tính đến mức cao -1000m có trữ lƣợng dự báo khoảng 7 tỉ tấn đang đƣợc đầu tƣ tìm kiếm thăm dò
Than Antraxit Quảng Ninh có chất lƣợng tốt, phân bố gần các cảng biển, đầu mối giao thông rất thuận lợi cho khai thác và tiêu thụ sản phẩm
Bể than Đồng bằng sông Hồng
Vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng trải dài từ Việt Trì đến đường bờ biển nối Ninh Bình với Hải Phòng.
Với diện tích khoảng 3.500 km² và tổng trữ lượng dự báo lên đến 210 tỷ tấn, các vỉa than thường nằm ở độ sâu từ -100 đến -3.500m, có khả năng sâu hơn nữa Than thuộc loại Abitum B, rất phù hợp cho các ngành công nghiệp như nhiệt điện, xi măng, luyện thép và hóa chất.
Các mỏ than vùng nội địa
Việt Nam có trữ lượng than khoảng 400 triệu tấn, phân bố rộng rãi ở nhiều tỉnh với các loại than đa dạng như than nâu, than bán Antraxit và than mỡ Các mỏ than nổi bật bao gồm Na Dương, Đồng Giao, Núi Hồng, Khánh Hoà, Nông Sơn, Làng Cẩm, Phấn Mễ và Khe Bố, trong đó nhiều mỏ đang được khai thác.
- Phân bố ở hầu khắp 3 miền: Bắc, Trung, Nam của Việt Nam, nhƣng chủ yếu tập trung ở miền Nam Việt Nam
Than có độ tro cao và nhiệt lượng thấp, thường được khai thác làm nhiên liệu ở một số khu vực, nhưng chủ yếu được sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp.
- Tổng trữ lượng than bùn trong cả nước dự kiến có khoảng 7 tỉ m 3
Nhiều loại than khác nhau được tìm thấy trên toàn cầu, cho thấy quá trình hình thành than vẫn tiếp diễn trong tự nhiên Tuy nhiên, than không phải là nguồn tài nguyên tái tạo, vì chúng ta đã tiêu thụ một lượng lớn trong vài trăm năm, trong khi thiên nhiên cần hàng triệu năm để tạo ra Do đó, cần có biện pháp quản lý hợp lý nguồn tài nguyên không tái tạo này.
1.2.2 Một số nghiên cứu về phục hồi môi trường trên đất than Ở Việt Nam mặc dù Luật Khoáng sản đƣợc ban hành từ năm 1996, quy định rõ yêu cầu hoàn phục môi trường sau khai thác khoáng sản, nhưng đến nay, công tác
Đã xác định được một số loài cây có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện khắc nghiệt của bãi thải Ngoài ra, các biện pháp kỹ thuật trồng cây phù hợp cũng đã được đề xuất để tối ưu hóa quá trình gây trồng trên bãi thải.
Về lựa chọn loài cây: keo lá tràm, keo tai tƣợng, thông nhựa, thông mã vĩ và phi lao
Về tiêu chuẩn cây giống phải có bầu, chiều cao cây trên 30cm, đường kính gốc trên 0,4cm
Về phương pháp làm đất: làm đất cục bộ theo hố, hố đào tối thiểu 40 x 40 x 40cm
Về kỹ thuật trồng cây: trồng cây sâu dưới hố, lấp hố cách mặt bầu tối thiểu 10cm
Đỗ Thị Lâm (2003) đã tiến hành nghiên cứu về việc tuyển chọn các loài cây và kỹ thuật trồng để phục hồi bãi thải tại vùng Đông Bắc, bao gồm cốt khí, sắn dây dại, bìm bịp và các cây thân gỗ như keo lá tràm, thông nhựa, tram và phi lao cho các bãi thải mỏ Cao Sơn và Dương Huy Mặc dù đã có những nỗ lực trong việc trồng rừng phục hồi, nhưng kết quả không đạt như mong đợi do kỹ thuật chăm sóc chưa phù hợp với điều kiện khô cằn và nghèo dinh dưỡng của bãi thải.
Công tác cải tạo và phục hồi môi trường cho các mỏ lộ thiên tại Việt Nam đang diễn ra và đã đạt được một số kết quả nhất định, tuy nhiên vẫn còn nhiều thách thức Nguyên nhân chính là do hầu hết các mỏ than lộ thiên vẫn đang trong giai đoạn hoạt động, và các đơn vị khai thác hiện nay sử dụng hệ thống bãi thải ngoài với công nghệ đổ thải cao Các bãi thải này thường có chiều cao từ 60 đến 80 mét, có nơi lên tới 250 mét, với góc dốc sườn bãi thải tương đối lớn từ 30 đến 40 độ, gây khó khăn trong việc cải tạo và phục hồi môi trường.
Bảng 1.2 Sự khác biệt trong công tác đổ thải tại Việt Nam và các nước công nghiệp phát triển[5]
Công nghệ đổ thải bãi thải cao (Áp dụng tại Việt Nam)
Công nghệ đổ thải bãi thải phân lớp (Áp dụng tại các nước phát triển)
Phương pháp đổ thải Từ trên cao đổ xuống, không phải dịch chuyển điểm đổ thải
Từ thấp lên cao, từ ngoài vào trong Chiếm dụng đất Diện tích chiếm dụng nhỏ Diện tích chiếm dụng lớn
Chi phí đổ thải Tiết kiệm hơn so với đổ phân lớp Tăng chi phí so với đổ thải bãi thải cao
Tác động đến môi trường
Nguồn tạo bụi, xói lở, tác động xấu đến môi trường trong suốt thời gian vận hành bãi thải
Hạn chế tác động xấu đến môi trường trong quá trình đổ thải là điều cần thiết Việc cải tạo môi trường có thể thực hiện ngay trong quá trình đổ thải và sau khi dừng đổ thải.
Thành phần chính của vật liệu tại các bãi thải mỏ lộ thiên chủ yếu là đất đá do nổ mìn, bao gồm đất đá thải mỏ, cát kết, bột kết, sét kết và đất phủ Những loại đất đá này thường có sự liên kết kém, dễ bị phong hóa và chảy nhão, dẫn đến nguy cơ trượt lở và giảm độ bền cơ học, gây khó khăn trong việc quản lý và xử lý.
Việc thực hiện cải tạo bãi thải mỏ than chủ yếu chỉ áp dụng phương pháp đổ cạp thêm, dẫn đến tình trạng bãi thải không ổn định trong điều kiện thời tiết biến động Điều này khiến bãi thải dễ bị trôi trượt và xói lở Hơn nữa, do hạn chế về tài chính, các biện pháp cải tạo hiện tại mới chỉ mang tính chất tạm thời và chưa chú trọng đến việc làm đẹp và tạo hình cảnh quan.
1.2.3 Nghiên cứu về kỹ thuật phủ xanh khu mỏ sau khai thác
1.2.3.1 Lựa chọn giống cây trồng a Yêu cầu lựa chọn loại cây và kỹ thuật trồng trên bãi thải:
Để chống bụi và xói lở trên bề mặt bãi thải, cần trồng các loại thực vật có khả năng phủ xanh nhanh Các loại cây trồng phải đáp ứng các yêu cầu cụ thể để đảm bảo hiệu quả trong việc bảo vệ môi trường.
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Giảm thiểu tác động môi trường trong khai thác khoáng sản là cần thiết để đạt được trạng thái bền vững, đồng thời hạn chế ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động kinh tế - xã hội của địa phương.
- Đánh giá đặc điểm và quy trình khai thác than tại mỏ Lộ Vỉa thuộc Công ty than Vàng Danh, thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh
- Đánh giá được đặc điểm sinh trưởng của các mô hình rừng trồng trên đất sau khai thác than tại mỏ Lộ Vỉa
- Xác định được khả năng phục hồi của đất sau khai thác than dưới các mô hình rừng trồng
- Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả phục hồi môi trường đất sau khai thác than bằng các mô hình rừng trồng
2.2 Nội dung nghiên cứu Để đạt đƣợc các mục tiêu đặt ra, đề tài cần thực hiện các nội dung sau:
Trình bày đặc điểm và quy trình khai thác than tại khu Mỏ
Đánh giá được đặc điểm sinh trưởng của các mô hình rừng trồng trên đất sau khai thác than tại mỏ Lộ Vỉa
Xác định được khả năng phục hồi của đất sau khi khai thác than dưới các mô hình rừng trồng
Đưa ra các giải pháp nâng cao hiệu quả phục hồi môi trường đất sau khai thác than bằng các mô hình rừng trồng
2.3.1 Phương pháp đánh giá đặc điểm và quy trình khai thác than tại khu vực nghiên cứu
Tiêu chí điều tra: Quy trình khai thác than lộ thiên
Phương pháp thu thập số liệu
Tiến hành thu thập số liệu thông qua kế thừa các đề tài tương tự, internet
2.3.2 Phương pháp đánh giá đặc điểm sinh trưởng của các mô hình rừng trồng trên đất sau khai thác than
Chiều cao vút ngọn (Hvn)
Phương pháp tiến hành điều tra
Chuẩn bị: thước dây, dây gai, phấn, GPS
Tổng số OTC là: 6 ô, bao gồm 4 OTC là rừng Keo và 2 OTC là rừng Thông Mỗi OTC với diện tích 500m 2
Đầu tiên, xác định 4 góc để đo tọa độ với sai số từ 3 đến 5 mét Sau khi đọc kết quả N và E, ấn lưu và ghi tên cùng nhóm trước khi lưu vào máy Tiếp tục thực hiện đo cho góc tiếp theo.
Bố trí ô mẫu điều tra
Bố trí ô mẫu theo phương pháp ngẫu nhiên, tiến hành điều tra 6 OTC với khoảng cách mỗi ô là 25 – 30m (tùy thuộc vào đặc điểm địa hình)
Thời gian tiến hành điều tra: 3 ngày (mỗi ngày tiến hành thực hiện điều tra số liệu ở 2 OTC)
Tiến hành điều tra tại khu vực rừng trồng 10 năm tuổi (chủ yếu là rừng Keo)
Đo đếm chỉ tiêu sinh trưởng
- Dùng thước dây đo chu vi thân cây tại điểm cách gốc cây 1,3m
- Dùng phấn đánh dấu cây đã đo
- Sử dụng bảng tính Excel để tính sinh khối tươi của cây Áp dụng công thức của Vũ Tấn Phương (2008) cho cây gỗ
T có thể tích gỗ của cây cá thể đƣợc tính theo công thức:
+ V là thể tích gỗ của cây (m 3 ) ;
+ D 1.3 là đường kính của cây ở vị trí 1.3m (cm) ;
+ H là chiều cao của cây (m);
+ f là chỉ số hình dạng của cây (lấy bằng 0.5)
Sinh khối (m 3 /ha) với diện tích OTC = 500m 2
- Sử dụng công cụ nội suy IDW trong ArcMap 10.2 để tiến hành xây dựng bản đồ nội suy sinh khối
Trong ArcMap: Customize / Extension/ tích vào Spatial Analysis để kích hoạt công cụ phân tích không gian
Nhấp chuột vào biểu tƣợng ArcToolbox/ Chọn Spatial Analyst Tools/ Interpolation/ IDW
2.3.3 Phương pháp xác định khả năng phục hồi của đất sau khai thác
Xác định hàm lƣợng Nito thủy phân dễ tiêu và hàm lƣợng P2O5 (theo Olsen) trong đất
Cách thức tiến hành lấy mẫu
- Dụng cụ lấy mẫu: cuốc bản rộng, cào nhỏ, bay
- Vật dụng chứa mẫu: túi nilon
Ngoài ra còn có: nhãn, bút mực, hộp giấy đựng mẫu, cân đĩa 5kg
Yêu cầu khi lấy mẫu
- Mẫu phải có tính đại diện cao
- Phải nghiền nhỏ mẫu đến độ mịn thích hợp tùy thuộc vào yêu cầu phân tích
Tiến hành lấy mẫu hỗn hợp
- Mỗi OTC lấy 5 mẫu (vị trí: lấy 4 góc và ở giao của hai đường chéo), mỗi vị trí lấy 200g đất và cho vào 1 túi nilon
Để trộn mẫu, trước tiên, bạn cần nghiền nhỏ mẫu và sau đó trộn đều trong túi nilon Tiếp theo, giàn mỏng mẫu và chia thành 4 phần theo đường chéo Cuối cùng, lấy 2 phần đối diện nhau để trộn lại, tạo thành mẫu hỗn hợp đồng nhất.
Tiến hành phân tích mẫu trong PTN
Phương pháp so màu quang điện
Dung dịch chuẩn gốc N 0.1mg/ml pha trong một lít nước: cân 0.382g NH4Cl, hòa tan và định mức đến 1000ml nước cất trong bình định mức
Dung dịch N sử dụng 0.01 mg/ml, pha trong 500ml: lấy 10ml dung dịch (1) định mức đến 500ml bằng nước cất trong bình định mức 500ml
Dung dịch Natrikalitactrat 50% (dung dịch Seignetle) Hòa tan 100g muối Natrikalitactrat trong 100ml nước cất 2 lần
Dung dịch Netle được tạo ra bằng cách hòa tan 9g HgCl2 và 15g KI trong 500ml nước cất Sau đó, thêm 40g NaOH vào hỗn hợp và khuấy cho tan Để dung dịch lắng trong vài ngày, rồi gạn phần dung dịch trong vào bình màu nâu để sử dụng.
V: Thể tích dung dịch hiện màu (l)
C: Nồng độ đo được từ đường chuẩn (mg/l)
Vpt: Thể tích dung dịch chiết rút lấy mẫu phân tích (ml)
Vcr: Thể tích dung dịch chiết rút (100ml)
W: Khối lƣợng đất mang đi phân tích (g)
K: Hệ số chuyển đổi từ đất khô không khí sang đất khô tuyệt đối
Phương pháp so màu quang điện
Dung dịch chiết rút NaHCO3, chuẩn Photpho, dung dịch Amonimolipdad (gốc), axit ascorbic, axi H 2 SO 4đặc , dung dịch hiện màu
C đc : hàm lượng photpho tính theo đường chuẩn (mg/100g đất)
Xử lý số liệu hiệu quả với Excel bằng cách sử dụng các hàm SUM và AVERAGE để tính toán, đồng thời tạo biểu đồ và xây dựng hàm tương quan.
2.3.4 Phương pháp đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả phục hồi môi trường đất sau khai thác than
Căn cứ vào tình hình và đặc điểm khu mỏ mà ta có thể chọn các phương thức khai thác nhau nhƣ:
- Khai thác khoáng sản từ phương pháp lộ thiên chuyển sang phương pháp hầm lò;
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
(Nguồn: tài liệu trên Google Map)
Hình 3.1 Bản đồ Việt Nam và khu vực nghiên cứu
Công ty Than Vàng Danh, thuộc tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam, tọa lạc tại khu vực rừng núi cao của cánh cung Yên Tử - Bảo Đài, phường Vàng Danh, thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh Mỏ than này cách thành phố Uông Bí 12km, thành phố Hải Phòng 55km và Thủ đô Hà Nội 165km.
Phía Bắc của mỏ giáp huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang
Phía Nam giáp phường Bắc Sơn, thành phố Uông Bí
Phía Đông giáp huyện Hoành Bồ và thành phố Hạ Long
Phía Tây khu mỏ giáp với khu vực di tích lịch sử Yên Tử
Khu mỏ nằm trong vùng tọa độ:
Toàn vùng mỏ có chiều dài 7km và chiều rộng 2km , với diện tích 14km 2 chia làm 3 khu khai thác:
Khu Tây Vàng Danh từ phay F3 – F8 có chiều dài 2km và rộng 2km
Khu Đông Vàng Danh từ phay F1 – F3 có chiều dài 2km và rộng 2km
Khu mỏ Lộ Vỉa Cánh Gà từ phay F8 – F13 có diện tích 3km chiều dài và 2km chiều rộng, được bao quanh bởi các dãy núi Hướng phân bố của khu mỏ là Đông Tây, với đỉnh Bảo Đài cao nhất đạt 856m, tạo thành đỉnh phân thủy chủ yếu phía Bắc Khu vực này có các ngọn núi với độ cao trung bình từ 300 đến 400m so với mực nước biển, xen kẽ giữa đồi núi và thung lũng hẹp có khe nước cạn Các suối nhỏ tại đây phân nhánh như cành cây, chảy về phía Nam và hợp nhất với suối lớn Lán Tháp, sau đó đổ ra sông Uông, cuối cùng chảy về sông Đá Bạc.
Cảng Điền Công bên sông Đá Bạc tạo điều kiện thuận lợi cho tàu, thuyền và xà lan vận chuyển than đi sâu vào nội địa hoặc ra biển Đông Trong tương lai, việc mở rộng cảng Khởi Sâu và bê tông hóa đường Uông Bí – Điền Công sẽ nâng cao khả năng giao thông đường bộ, góp phần phát triển kinh tế khu vực.
Khu mỏ sở hữu nhà máy tuyển than với công suất 600.000m³ than sàng tuyển hàng năm, phân loại đa dạng các loại than nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường trong và ngoài nước.
Mỏ Vàng Danh nhận nguồn năng lượng từ trạm phân phối mạng điện quốc gia ở Uông Bí thông qua hai tuyến đường dây 35KV.
Trạm biến áp mỏ 35/6 KV có công suất 3200 KVA cung cấp điện cho các khu vực sản xuất tại 672 và 673 Nguồn nước phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt được lấy từ chân núi Bảo Đài với lưu lượng 80m³/h, đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng nước hiện tại.
3.1.2 Địa chất thủy văn khu vực mỏ
3.1.2.1 Cấu tạo địa chất khu mỏ
Khu mỏ bao gồm các loại sạn kết, sét kết, cát kết và các lớp trầm tích xen kẽ với cấu tạo phân lớp tương đối ổn định Các lớp sét kết hoặc sét than thường nằm sát các vỉa than và có khả năng cách nước, thấm nước kém Cát kết có kích thước hạt từ mịn đến thô, cấu tạo rắn chắc với hệ số kiên cố fi và tỷ trọng 2.67T Bột kết có cấu tạo phân lớp mỏng đến trung bình, hệ số kiên cố fW và tỷ trọng 2.582T Sét kết có cấu tạo lớp, khả năng cách nước và thấm nước kém, với hệ số kiên cố fF và tỷ trọng 2.5T.
Khu mỏ có địa hình đồi núi phân lớp mạnh, với nhiều phay phá uốn nếp tạo nên mặt trượt, gây khó khăn trong công tác thăm dò và xây dựng Địa hình dốc và lớp đất đá phủ đệ tứ không đồng đều khiến hiện tượng trượt lở đất đá thường xuyên xảy ra ở các sườn núi, khe suối và ta luy trong quá trình đào.
Khu vực Vàng Danh có diện tích 14km², không có sông lớn hay hồ chứa nước, chỉ có hệ thống suối nhỏ chảy qua và hợp thành một con suối lớn đổ ra sông Uông Nguồn nước mặt chủ yếu từ mưa, và theo tài liệu quan trắc, lưu lượng tổng hợp ở các suối chính được ghi nhận.
Tầng chứa nước trong khu mỏ có ba phức hệ chính, với tốc độ dòng chảy Qmax đạt 0.04m/s và Qmin là 0.015m/s Nước tại khu vực này thuộc loại hơi cứng và chứa ít tạp chất.
Phức hệ chứa nước trong đất đá hệ tứ thuộc loại mạng hạ thấp, với lưu lượng nước Q nhỏ hơn 0.001 m/s Nước ngầm trong tầng này không ảnh hưởng đến khoáng sản, nguồn cung cấp nước chủ yếu là từ nước mưa, và nước được thải ra qua mạng suối, cung cấp cho nguồn nước mặt.
Phức hệ chứa nước trong đất đá Triat – Juna phân bố rộng rãi khắp khu mỏ, với nguồn cung cấp chủ yếu từ nước mặt Tổng lưu lượng nước lớn nhất vào mùa mưa đạt 0.734 m/s, trong khi lưu lượng nhỏ nhất vào mùa khô là 0.947 m/s.
Phức hệ chứa nước trong đất đá triat có lưu lượng nước nhỏ khoảng 5m/s và là tầng chứa nước tối ưu ở đáy tầng chứa than Nước tại đây có tính axit yếu với pH khoảng 6 và nhiệt độ dao động từ 23 đến 34 độ C.
Vàng Danh, với vị trí gần biển và tựa lưng vào dãy núi Yên Tử, có khí hậu cận nhiệt đới đặc trưng Gió mùa chuyển hướng hàng năm ảnh hưởng lớn đến khu vực, với mùa nóng từ tháng 5 đến tháng 9 mang theo gió mùa Đông Nam và Nam, mưa nhiều, nắng gắt cùng bão tố thường xuyên Trong khi đó, mùa lạnh chịu ảnh hưởng rõ rệt từ gió mùa.
3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội khu mỏ
Thị trấn Lán Tháp, nằm cách khu mỏ 4km về phía Nam, thuộc phường Vàng Danh, có diện tích 1516,65ha và dân số khoảng 20.000 người, chủ yếu là công nhân mỏ Địa phương chủ yếu là người Kinh, bên cạnh một số dân tộc thiểu số như Tày, Nùng, Dao, Sán Chỉ và người Hoa, họ sinh sống thành làng bản xung quanh thị trấn, tạo điều kiện thuận lợi cho nguồn nhân lực phục vụ khu mỏ.
Nhìn chung nền kinh tế khu mỏ phát triển ổn định
Tình hình an ninh trật tự trong khu vực tương đối ổn định.
KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ
Hình 4.1 : Bản đồ hiện trạng khu vực nghiên cứu
Khu mỏ nằm ở độ cao 856m, với đỉnh phân thủy chủ yếu ở phía Bắc và các ngọn núi có độ cao trung bình từ 300 đến 400m so với mực nước biển Khu vực này được bao quanh bởi đồi núi và các thung lũng hẹp, nơi có các khe nước cạn và suối chảy Các suối nhỏ phân nhánh như cành cây, chảy về phía Nam và hợp nhất với suối lớn Lán Tháp, sau đó đổ ra sông Uông và tiếp tục chảy về sông Đá Bạc.
Hình 4.2 Một góc của khu mỏ
4.1.2 Quy trình khai thác than tại khu mỏ
Mỏ Lộ Vỉa của Công ty Than Vàng Danh áp dụng công nghệ khai thác lộ thiên với các bước chính như thiết kế, mở moong khai thác, khoan nổ mìn, bốc xúc đất đá thải, vận chuyển, làm giàu và lưu trữ than thương phẩm.
Quá trình khai thác bắt đầu bằng việc mở vỉa, tạo ra hệ thống đường vận tải và liên lạc từ các điểm tiếp nhận như kho chứa và bãi thải đất đá đến các mặt bằng công tác như tầng bóc đất đá và tầng khai thác than Việc này bao gồm bóc bỏ lớp đất đá phủ ban đầu nếu cần thiết, nhằm tạo ra các mặt bằng sản xuất đầu tiên để đảm bảo các thiết bị mỏ có thể vận hành bình thường và đạt hiệu suất thiết kế khi mỏ đi vào hoạt động (Hồ Sĩ Giao, 1999).
Thiết kế moong khai thác
Thiết kế XN tuyển than
Kho chứa than thương phẩm
Than nguyên khai Đất đá thải Khoan nổ mìn khai thác
Than được vận chuyển đến các kho bãi bằng ô tô, xe lửa, băng chuyền và xà lan Công nghệ khai thác than lộ thiên mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm hiệu suất cao và tiết kiệm chi phí.
- Đầu tƣ khai thác có hiệu quả nhanh
- Sản lƣợng than khai thác lớn
- Công nghệ khai thác tương đối đơn giản
- Hiệu suất sử dụng tài nguyên cao, đạt >%
- An toàn cho người thợ mỏ
- Tạo các bãi thải lớn
- Độ dốc sườn bãi cao
- “Xóa sổ” hoàn toàn thảm thực vật và các lớp đất mặt
- Mất đi nơi trú ngụ của nhiều sinh vật
- Gây ô nhiễm không khí, sạt lở đất
- Nước thải chứa nhiều axit và các khoáng độc
- Khó khăn trong việc phục hồi bãi thải
4.1.3 Một số kết quả đạt được của rừng trồng hoàn phục môi trường đạt được
Mỏ Lộ Vỉa thuộc Công ty than Vàng Danh đang khai thác với công suất 1.500.000 tấn than nguyên thổ/năm
Theo nghiên cứu của TS Trần Minh Đản, thí nghiệm trồng thảm thực vật trên bãi thải của mỏ lộ thiên đã ngừng hoạt động cho thấy kết quả khả quan trong việc phục hồi môi trường.
Vào mùa xuân năm 1973, một thí nghiệm trồng cây Lecon đã được thực hiện trên sườn dốc bãi thải của khu mỏ Vàng Danh Sau 6 tháng, cây trồng không chỉ xanh tốt mà còn bắt đầu phát triển mạnh mẽ.
Năm 1974, thí nghiệm gieo trồng Le trên bãi thải của mỏ đã cho thấy hạt nảy mầm và phát triển sau 2-3 tháng Đến nay, quá trình cải tạo tại các bãi thải khu mỏ Lộ Vỉa đã hoàn thành 2/3 công việc Để tiếp tục phục hồi các bãi thải, Tập đoàn đã giao nhiệm vụ cho Công ty.
TNHH 1TV Môi trường - TKV (Công ty Môi trường) trực tiếp đảm nhận, triển khai các dự án
Tập đoàn TKV đã hợp tác với các đối tác quốc tế như NEDO và JOGMEC từ Nhật Bản, MIRECO từ Hàn Quốc, và RAME từ Đức để cải tạo và phục hồi môi trường tại các bãi thải mỏ Các dự án này bao gồm xử lý môi trường mỏ, phủ xanh bãi thải, và đào tạo cán bộ trong lĩnh vực môi trường, thể hiện trách nhiệm của TKV trong việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững Hàng năm, TKV cũng dành từ 1 - 1,5% chi phí sản xuất cho Quỹ môi trường và cho phép các đơn vị thành viên chi 0,3 - 0,5% chi phí sản xuất cho công tác bảo vệ môi trường.
Công ty CP than Vàng Danh, thuộc Tập đoàn, nổi bật trong công tác hoàn nguyên môi trường bằng cách tổ chức trồng cây ven đường và xung quanh các công trường, phân xưởng hàng năm Đặc biệt, công ty còn thực hiện trồng cây phục hồi môi trường tại các bãi thải Indo và bãi thải vỉa 4, góp phần cải thiện hệ sinh thái địa phương.
4.2 Đặc điểm sinh trưởng của các mô hình rừng trồng trên đất sau khai thác
Bảng 4.1 Bảng tổng hợp kết quả điều tra
OTC Tổng cây Loài Độ dốc
Hvn Thể tích của cây (m 3 /OTC)
Bản đồ nội suy sinh khối
Căn cứ vào bản đồ nội suy và bảng số liệu, ta nhận thấy đường kính D1.3 và sinh khối có tỉ lệ thuận với nhau
Qua khảo sát thực tế, cây keo được chọn làm cây trồng chủ yếu trên các khai trường và bãi thải nhờ vào đặc điểm khỏe mạnh, sức sống bền bỉ, khả năng chịu đựng điều kiện khắc nghiệt và tốc độ sinh trưởng nhanh Những yếu tố này giúp cây keo tạo ra độ mùn cho đất, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của các thảm thực vật khác.
Hiện nay, Công ty đã trồng cây phủ xanh bãi thải vỉa 6 với giá trị thực hiện hơn
Công ty đã đầu tư 6 tỷ đồng vào việc trồng cây xanh, hoàn thành 14ha tại các khu vực ngừng đổ thải ở bãi thải vỉa 6 với giá trị 357 triệu đồng Đến nay, tổng diện tích cây xanh mà đơn vị đã trồng đạt hơn 170ha.
Hình 4.5 Sinh trưởng của thực vật trên môi trường đất sau khai thác than
4.3 Khả năng phục hồi của đất sau khai thác dưới các mô hình rừng trồng
Bảng 4.2: Kết quả phân tích đất mỏ trước và sau khi khai thác than
N-thủy phân (mg/100g đất) OTC Trước khi KT Sau khi KT Trước khi KT Sau khi KT
(Nguồn: Đề tài thực hiện năm 2018)
Biểu đồ 4.1 Hàm lƣợng N-thủy phân trong đất
Biểu đồ 4.2 Hàm lƣợng P 2 O 5 trong đất
N-thủy phân (mg/100g đất) Trước khi KT 5 4.4 5.7 4.8 4.2 6
N-thủy phân (mg/100g đất) Sau khi KT 3.2 3.3 3 3.8 4 3.6
BIỂU ĐỒ BIỂU THỊ HÀM LƢỢNG N-THỦY
P2O5 (mg/100g đất) Sau khi KT 5.2 5.4 5 5.8 6.4 5.6
BIỂU ĐỒ BIỂU THỊ HÀM LƢỢNG P2O5
- Còn nồng độ N-thủy phân và P 2 O5 thấp nhất là ở OTC 5 ( chỉ có 10.2 và 4.2 mg/100g đất)
Sự khác biệt giữa các khu vực là do lớp thảm mục dày ở OTC 6, làm tăng độ ẩm và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy cành và lá rụng Điều này không chỉ cung cấp nguồn dinh dưỡng chính cho sự sinh trưởng và phát triển của cây mà còn bổ sung chất dinh dưỡng cho đất, đặc biệt là hàm lượng lân dễ tiêu và N-thủy phân.
Chất lượng đất tại khu mỏ trước khi khai thác có hàm lượng N-thủy phân và lân dễ tiêu ở mức trung bình, theo kết quả phân tích Sau khi khai thác, mẫu đất sẽ cần được đánh giá lại để xác định sự thay đổi về chất lượng.
- OTC 5 có nồng độ N-thủy phân và P2O5 là cao nhất (4 và 6.4 mg/100g đất)
- Còn nồng độ N-thủy phân và P 2 O 5 thấp nhất là ở OTC 3 ( chỉ có 3 và 5 mg/100g đất)
Sự khác biệt này xuất phát từ độ dốc thấp của OTC 5, với địa hình gần như bằng phẳng hơn so với các ô khác, dẫn đến khả năng tích lũy hợp chất hữu cơ cao và giảm thiểu tình trạng xói mòn, rửa trôi.
Đánh giá chung về mẫu đất: Qua kết quả phân tích cho thấy chất lƣợng đất tại khu mỏ sau khai thác rất nghèo hàm lƣợng N và P
Kết luận chung: Phân tích mẫu đất trước và sau khai thác than cho thấy có sự thay đổi rõ rệt về chất lượng đất, với quá trình khai thác dẫn đến sự suy giảm chất dinh dưỡng trong đất.
- San lấp hoàn toàn các moong lộ thiên làm giảm khả năng chứa nước để đảm bảo an toàn trong khai thác than hầm lò
- San lấp tới mức nước tự chảy để đảm bảo không có nước thấm tới khu vực hoạt động khai thác hầm lò phía dưới
- San lấp một phần, tạo lớp chống thấm, tạo các giếng thu nước bơm thoát nước với công suất bơm thoát nước lớn
- Tạo hệ thống cây xanh trên sườn tầng và lắp đặt hệ thống rào chắn xung quanh moong
Tùy theo mục đích sử dụng, địa hình, địa chất khu vực mà ta có các biện pháp cải tạo phù hợp với điều kiện thực tế
4.4 Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả phục hồi môi trường đất sau khai thác than bằng các mô hình rừng trồng
4.4.1 Cơ sở đề xuất giải pháp