đánh giá hiện trạng và đề xuất các giải pháp quản lý môi trường trong hoạt động khai thác khoáng sản tại mỏ sắt trại cau, huyện đồng hỷ, tỉnh thái nguyên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Đình Dũng ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG TRONG HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TẠI MỎ SẮ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Đình Dũng

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG TRONG HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TẠI MỎ SẮT TRẠI CAU, HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Đình Dũng

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG TRONG HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TẠI MỎ SẮT TRẠI CAU, HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN

Chuyên ngành : Khoa học môi trường

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 Tổng quan tài liệu 2

1.1 Công nghiệp khai thác quặng sắt 2

1.1.1 Khai thác quặng sắt ở Việt Nam 2

1.1.2 Khai thác quặng sắt ở Thái Nguyên 5

1.2 Tổng quan về mỏ sắt Trại Cau 11

1.2.1 Điều kiện tự nhiên 11

1.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 16

1.2.3 Đặc điểm quặng khoáng sản tại mỏ sắt Trại Cau 19

1.2.4 Thực trạng khai thác của mỏ sắt Trại Cau 30

1.2.4.1 Sản lượng khai thác quặng sắt của mỏ sắt Trại Cau 30

1.2.4.2 Quy trình công nghệ khai thác 31

CHƯƠNG 2 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu 35

2.1 Đối tượng nghiên cứu 37

2.2 Phạm vi nghiên cứu 37

2.3 Nội dung nghiên cứu 37

2.4 Phương pháp nghiên cứu 38

CHƯƠNG 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 3.1 Hiện trạng và dự báo diễn biến chất lượng môi trường khu vực mỏ 40

3.1.1 Môi trường không khí 40

3.1.2 Môi trường nước 43

3.1.3 Môi trường đất 49

3.1.4 Đa dạng sinh học 52

3.1.5 Kinh tế xã hội, sức khỏe cộng đồng 54

3.1.6 Rủi ro, sự cố môi trường 55

3.2 Các giải pháp quản lý môi trường nhằm giảm thiểu các tác động tiêu cực 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67

1 Kết luận 67

2 Kiến nghị 68

Tài liệu tham khảo 68

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1.1 Quy mô khai thác một số mỏ sắt lộ thiên lớn 2

2 Bảng 1.2 Trữ lượng các mỏ sắt trên địa bàn tỉnh Thái

9 Bảng 1.9 Lưu lượng nước thải phát sinh từ quá trình tuyển

rửa tại mỏ sắt Trại Cau

18

10 Bảng 1.10 Tính chất vật lý của quặng và đất đá vây quanh 21

11 Bảng 1.11 Thống kê kết quả phân tích mẫu quặng oxit 27

12 Bảng 1.12 Tổng sản lượng khai thác quặng sắt Trại Cau 29

13 Bảng 1.13 Bảng tổng hợp các thiết bị phục vụ tuyển khoáng 33

15 Bảng 3.1 Tổng hợp các nguồn gây ô nhiễm không khí 40

16 Bảng 3.2 Kết quả đo và phân tích chất lượng môi trường

không khí tại khu vực dự án

41

17 Bảng 3.3 Nguồn phát sinh nước thải do hoạt động của mỏ 42

18 Bảng 3.4 Lưu lượng nước thải phát sinh từ quá trình tuyển

rửa quặng

43

19 Bảng 3.5 Kết quả đo đạc và phân tích chất lượng nước thải

phát sinh từ quá trình tuyển rửa

43

20 Bảng 3.6 Kết quả đo đạc và phân tích chất lượng nước mặt

khu vực dự án

44

21 Bảng 3.7 Hệ số dòng chảy theo đặc điểm mặt phủ 46

22 Bảng 3.8 Lưu lượng nước mưa chảy tràn tính theo từng khu

DANH MỤC CÁC HÌNH

1 Hình 1.1 Diễn biến TSS trung bình tại Suối Thác Lạc 19

2 Hình 1.2 Diễn biến Fe trung bình tại Suối Thác Lạc 19

4 Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ tuyển khoáng và các nguồn phát

1 BOD (Biochemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy sinh học

2 COD (Chemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy hóa học

7 EPA (The US Environment Protection

13 TSS (Total Suspended Solid) Tổng chất rắn lơ lửng

MỞ ĐẦU

Thái Nguyên là tỉnh nằm ở vùng trung du miền núi Bắc Bộ, có diện tích 3.541,1km2, tỉnh có địa hình đa dạng phía Bắc và Tây Bắc Phía Đông Bắc có nhiều dãy núi cao như ở các huyện Định Hoá, Đại Từ, Võ Nhai; các huyện, thành phố, thị

xã ở phía Nam có địa hình gò đồi và đồng bằng tương đối bằng phẳng

Trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên nói chung và huyện Đồng Hỷ nói riêng, tài nguyên rất phong phú và đa dạng: nhiều mỏ kim loại màu, kim loại đen, mỏ sét đang hoặc sẽ được khai thác trong tương lai

Hiện nay trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên đã phát hiện hơn 176 các điểm mỏ, điểm khoáng sản của 24 loại khoáng sản rắn thuộc 4 nhóm (Nhiên liệu khoáng; khoáng sản kim loại; khoáng chất công nghiệp và vật liệu xây dựng) [16]

Trong quá trình phát triên kinh tế - xã hội để cung cấp nguồn nguyên liệu để phục vụ cho quá trình phát triển các nghành kinh tế khác thì khai thác quặng sắt đã được quan tâm chú trọng từ khá lâu Trong những năm gần đây, tốc độ khai thác,

mở mỏ đã tăng đáng kể, đóng góp một phần lớn cho sự tăng trưởng kinh tế xã hội của tỉnh Thái Nguyên

Bên cạnh những lợi ích của ngành công nghiệp khai thác khoáng sản mang lại cho tỉnh Thái Nguyên thì hoạt động khai thác cũng gây tác động không nhỏ đến môi trường và sức khoẻ cộng đồng nhân dân xung quanh khu vực khai thác khoáng sản Nhiều khu vực khai thác đã làm biến đổi nặng nề bề mặt địa hình, thảm thực vật bị suy thoái, tốc độ rửa trôi, xói mòn tăng nhanh; môi trường nước đất bị xáo trộn và ô nhiễm kim loại nặng,…đang ngày càng nghiêm trọng, điển hình là ảnh hưởng từ việc khai thác khoáng sản tại mỏ sắt Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên

Trước thực tế trên, đề tài “Đánh giá hiện trạng và đề xuất các giải pháp quản lý môi trường trong hoạt động khai thác khoáng sản tại Mỏ sắt Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên” nhằm mục đích đánh giá hiện trạng môi

trường, đề xuất các giải pháp quản lý môi trường giúp cải thiện môi trường khu vực

mỏ và nâng cao hiệu quả quản lý mỏ Sắt Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Công nghiệp khai thác quặng sắt

1.1.1 Khai thác quặng sắt ở Việt Nam

a Đặc điểm các mỏ quặng sắt ở nước ta

Theo quy hoạch phát triển ngành công nghiệp khai thác quặng sắt nước ta đã được Chính phủ phê duyệt, để đáp ứng nhu cầu cho nền kinh tế quốc dân giai đoạn đến năm 2025 Ngoài các mỏ sắt lộ thiên hiện đang khai thác như: Trại Cau, Nà Lũng, Ngườm Tráng nhiều mỏ lộ thiên sẽ được đầu tư đưa vào khai thác nhằm đáp ứng nhu cầu cho nền kinh tế quốc dân và xuất khẩu

Bảng 1.1 Quy mô khai thác một số mỏ sắt lộ thiên lớn

Thông

số

Tên mỏ Trại

Nà Lũng

Nà Rụa

Nguyên Bình

tích, đây là các loại đất yếu, độ bão hoà thấp Địa tầng phía dưới thường là các loại

đá vôi, đá gabro, các loại đá này do hoạt động của nước ngầm thường hình thành các hang cacstơ Đây là nguyên nhân tạo nên dòng chảy ngầm vào các khai trường khi khai thác xuống sâu rất lớn và ảnh hưởng đến quá trình khai thác mỏ Các mỏ phải khai thác xuống sâu dưới mức thoát nước tự chảy, điều kiện địa chất thuỷ văn (ĐCTV), địa chất công trình (ĐCCT) của các mỏ phức tạp, khai trường chật hẹp Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nên về mùa mưa lượng bùn và nước đổ xuống đáy mỏ rất lớn, điều kiện khai thác, vận tải, xử lý bùn và thoát nước ngày càng phức tạp Hàng năm công tác khai thác quặng chủ yếu tập trung vào 6 tháng mùa khô

Các mỏ quặng sắt gốc có sự khác nhau về nguồn gốc thành tạo, nhưng có đặc điểm chung là: Khi khai thác các mỏ quặng sắt gốc đều gặp phải đất yếu, Cát, Sét, Neogen Theo kết quả tổng hợp có 3 dạng đất yếu thường gặp khi khai thác các

mỏ quặng sắt gốc:

+ Đất yếu dạng cát chảy có 2 dạng phân bố:

- Dạng phân bố nông ngay trên bề mặt địa hình như mỏ Thạch Khê

- Dạng phân bố sâu, trên bề mặt tiếp xúc giữa đá vôi nứt nẻ đáy thân quặng với đất phủ mềm bở trên đá vôi, do nước xói ngầm làm trôi hạt mịn tạo thành

+ Đất yếu dạng sét dẻo dính, đặc điểm loại này có tính trương nở mạnh, có nguồn gốc phong hoá và thường gặp dưới dạng lớp phủ vây quanh quặng gốc như đã gặp ở mỏ manhetit Trại Cau Lớp sét pha sông biển, sét gạch ngói có chiều dày hàng chục mét như ở mỏ Thạch Khê Lớp sét phủ quanh thân quặng gốc phía Nam

b Công nghệ khai thác quặng sắt ở nước ta

Quặng sắt là loại hình khoáng sản được khai thác từ lâu với khối lượng lớn nên khối lượng bóc đất và đổ thải cũng nhiều hơn so với các quặng kim loại khác Trong

đó mỏ có khối lượng bóc đất và thải lớn nhất là mỏ Trại Cau

Công nghệ khai thác sử dụng phổ biến hiện nay là công nghệ dùng máy xúc

phối hợp với ô tô tự đổ, gồm các công đoạn chủ yếu sau:

- Khoan nổ mìn để phá vỡ đất đá nguyên khối;

- Sử dụng thiết bị cơ giới để xúc đất đá và quặng lên các phương tiện vận chuyển;

- Sử dụng thiết bị vận tải bằng xe tải để chuyển đất đá thải từ khai trường ra bãi thải và vận chuyển các loại quặng khai thác về kho chứa;

- Sản phẩm từ kho chứa được thiết bị xúc lên phương tiện vận tải đường bộ về nơi tiêu thụ [8]

c Hiện trạng môi trường các khu vực khai thác quặng sắt ở nước ta

Về ô nhiễm môi trường không khí: Môi trường không khí các khu vực khai

thác khoáng sản và lân cận thường xuyên bị ô nhiễm do bụi, khí độc, khí nổ và tiếng

ồn phát sinh ở hầu hết các khâu sản xuất Đặc biệt là khu vực khai thác mỏ sắt Quý

Xa ở Lào Cai và mỏ sắt Thạch Khê ở Hà Tĩnh, mỏ sắt Trại Cau ở Thái Nguyên

Về nước thải mỏ: với phương pháp áp dụng khai thác chủ yếu hiện nay là khai

thác lộ thiên sau đó sử dụng nước để rửa thu quặng sắt thì việc gây ô nhiễm môi trường từ quá trình khai thác chủ yếu là môi trường nước Quy trình chế biến quặng thải ra một lượng cặn khá cao với thành phần gồm các chất khoáng và kim loại như: Đất, sét, cát và các chất thải khác của đuôi thải như SiO2, Fe, Pb, Zn…nếu xâm nhập vào nguồn nước mặt, lượng nước này có thể gây bồi lắng, làm thay đổi chế độ thủy văn của các dòng chảy, giảm độ trong, tăng độ đục và tăng hàm lượng các kim loại trong nước….ảnh hưởng đến đời sống của các loại sinh vật thủy vực

Các chất thải của hoạt động khai thác các mỏ sắt nếu không được xử lý tốt sẽ

là nguồn gây ô nhiễm môi trường nước mặt và lâu dài, ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm của khu vực lân cận

Tác động đến địa hình, cảnh quan: Những biến đổi mạnh nhất diễn ra chủ yếu

ở những khu vực có khai thác lộ thiên Các bãi đổ thải tạo nên những quả đồi và

nhiều bãi thải trên các sườn đồi Bãi thải thường có sườn dốc tới 350 Nhiều moong khai thác lộ thiên tạo nên địa hình âm có độ sâu

Vấn đề chiếm dụng đất trồng trọt và cây xanh: Diện tích đất canh tác và thảm

thực vật mà các mỏ khai thác lộ thiên chiếm dụng là khá lớn

Ngoài những nguy cơ về ô nhiễm môi trường, biến đổi cảnh quan, suy giảm

đa dạng sinh học thì hoạt động khai thác quặng sắt cũng để lại nhiều rủi ro về sạt lở, trượt lở đe dọa tính mạng người dân do các hố mỏ gây ra Tại khu vực khai thác

quặng sắt Thạch Khê ở Hà Tĩnh, trong quá trình bóc đất tầng phủ, đã thực hiện bốc xúc 11,2 triệu m3 đất đá, sau quá trình khai thác đất mặt vào khai thác quặng nguyên khai sẽ tạo lên các hố mỏ khổng lồ

Vấn đề công nghệ khai thác, đổ thải không đúng kĩ thuật, không đầu tư cho các công trình bảo vệ môi trường ngay từ giai đoạn bắt đầu của dự án, công tác hoàn thổ không được chú trọng là những nguyên nhân gây biến đổi môi trường, ô nhiễm nước, thiệt hại về sức khỏe công nhân, nhân dân Đây là một thực tế đang rất cần sự quan tâm của các cấp, ngành, cơ quan quản lý và đặc biệt là nhận thức của các nhà đầu tư, chủ dự án khai thác quặng sắt

1.1.2 Khai thác quặng sắt ở Thái Nguyên

a Đặc điểm các mỏ quặng sắt ở Thái Nguyên

Bảng 1.2 Trữ lượng các mỏ sắt trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên [19]

khai thác

Trữ lượng

Công suất

Diện tích

KT (ha)

1521/ĐC ngày 08/10/1969

BTNMT ngày

676/GP-19.218.30

Số UBND ngày 01/10/2008

2332/GP-1024400 100000 17,0

4 Mỏ quặng sắt

Hoá Trung

Công ty CP Tập đoàn Đông Á

Số UBND ngày 02/4/2009

Số UBND ngày 21/8//2009

Số UBND ngày 17/12//2009

UBND ngày 28/9/2007

UBND ngày 06/9/2010

UBND ngày 12/3/2008

475/QĐ-197710 36000

19,6

10 Mỏ sắt Tương

Lai

HTX Công nghiệp và Vận tải Chiến Công

Số UBND ngày 03/6/2009

UBND ngày 03/6/2009

UBND ngày 03/6/2009

TP Ninh Bình

UBND ngày 03/11/2009

UBND ngày 25/12/2009

UBND ngày 17/5/2010

UBND ngày 142192 12000

1122/GP-49,41

xã Phú Tiến,

huyện Định

Hóa

Vận tải Chiến Công

UBND ngày 06/9/2010

UBND ngày 06/9/2010

UBND ngày 06/9/2010

UBND ngày 17/5/2011

UBND ngày 20/5/2011

UBND ngày 24/6/2011

1570/GP-22224 6000 10,0

23 Mỏ sắt Cây

Thị

Công ty CP Kim Sơn

Số UBND ngày 28/6/2011

Số UBND ngày 28/6//2011

Số UBND ngày 29/4//2010

Số UBND ngày 07/9//2010

2068/GP-257700 85900 8,634

b Thực trạng hoạt động các mỏ quặng sắt trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên

Hiện nay có một số mỏ lớn đã đi vào hoạt động khai thác như ở huyện Đồng

Hỷ có: mỏ sắt Trại Cau, mỏ sắt Hóa Trung mỏ sắt Tương Lai, mỏ sắt Hoan, mỏ sắt Linh Nham, mỏ sắt San Chi Cóc, mỏ sắt Chỏm Vung Tây; huyện Phú Lương có:

mỏ sắt Phố Giá; huyện Võ Nhai mỏ sắt Bồ Cu, mỏ sắt đang hoạt động khai thac với quy mô lớn nhất trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên hiện nay là mỏ sắt Trại Cau Nhìn chung hoạt động khai thác quặng sắt trên địa bàn đã được bắt đầu từ khá lâu.[19]

c Thực trạng môi trường do hoạt động của các mỏ quặng sắt trên địa bàn tỉnh

Hoạt động khai thác tại các điểm mỏ quặng sắt trong thời gian vừa qua đã gây lên những tác động không nhỏ đến môi trường khu vực thực hiện dự án và khu vực lân cận cụ thể như sau:

Nguy cơ giảm độ che phủ của rừng: Hoạt động khai thác khoáng sản là một

trong những nguyên nhân làm giảm độ che phủ của rừng, cây bị hạ chặt, lớp phủ thực vật bị suy giảm Hoạt động khai thác khoáng sản cũng làm cho động vật thực vật bị suy giảm về số lượng hoặc tuyệt chủng do những điều kiện sinh sống ở rừng cây, rừng cỏ và sông nước xấu đi Một số loài động vật bị giảm về số lượng hoặc di

cư sang nơi khác

Nguy cơ thu hẹp diện tích đất nông nghiệp, giảm đa dạng sinh học: với số

lượng các mỏ được cấp phép ngày càng nhiều, số lượng các mỏ mới bắt đầu khai thác ngày càng tằng thì diện tích đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp Điều này cũng cho thấy sự thu hẹp của diện tích đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp kèm theo là suy giảm về đa dạng sinh học, biến đổi địa hình

Nguy cơ hạ thấp mực nước ngầm: Việc để lại moong, để làm hồ nước ngập

vĩnh viễn phục vụ cho nông nghiệp tại địa phương; tuy nhiên việc để lại moong khai thác cũng sẽ mang lại những hậu quả lớn đến mực nước ngầm ở khu vực có moong khai thác

Nguy cơ về sạt lở, trượt lở: Các moong khai thác để lại với diện tích lớn là

những khu vực có các điểm khai thác quặng sắt điển hình trên địa bàn tỉnh Qua thực tế khảo sát các moong cho thấy, hầu hết moong để lại phục vụ cho sản xuất nông nghiệp chưa đảm bảo thiết kế an toàn, phân cắt tầng, gia cố bờ đập, giảm diện tích lòng moong đúng thiết kế do đó vẫn xảy ra hiện tượng trượt lở, sạt lở moong gây hiện tượng nứt đất, nứt nhà của các hộ dân xung quanh moong khai thác, gây khó khăn trong đời sống cũng như sản xuất của người dân

Ô nhiễm nguồn nước: Hoạt động khai thác quặng sắt với công nghệ khai thác

lạc hậu như hiện nay chủ yếu là khai thác quặng sắt và rửa nước để loại bỏ bùn, cát

do đó hoạt động khai thác quặng sắt hiện nay là hoạt động phát sinh lượng nước thải lớn nhất trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên trong khai thác mỏ, phần lớn nước thải tại

các mỏ chỉ được xử lý sơ bộ qua các hố lắng rồi xả ra nguồn nước mặt, thành phần

ô nhiễm trong nước thải là chất rắn lơ lửng, độ màu, một số kim loại nặng,

Ô nhiễm môi trường không khí: Các hoạt động khoan nổ mìn, vận chuyển, đổ

thải trong hoạt động khai thác là những nguồn phát sinh khí bụi chủ yếu, vấn đề ô nhiễm bụi tại các khu vực khai thác nói riêng và khai thác khoáng sản nói chung là vấn đề khá lớn Theo báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Thái Nguyên 2005 - 2010, hàm lượng bụi lơ lửng tại những khu vực này vượt TCCP gần 05 lần [20]

1.2 Tổng quan về mỏ sắt Trại Cau

1.2.1 Điều kiện tự nhiên

a Vị trí địa lý

Mỏ sắt Trại Cau phía Tây Bắc giáp xã Nam Hoà, Phía Đông giáp xã Cây Thị, Phía Nam và Tây Nam giáp xã Tân Lợi, cách thành phố Thái Nguyên 20km về phía Đông

Diện tích khu mỏ rộng: 101,39 ha Trong đó diện tích khai thác là 93,29 ha và diện tích chuyên dùng là 8,1 ha

Địa hình khu mỏ là vùng đồi dốc thoai thoải có độ cao trung bình 30m - 50m, xen lẫn các khu vực bằng phẳng đã được dân cư khai phá để trồng hoa màu Xung quang khu vực sản xuất của mỏ có hàng trăm hộ dân đang sinh sống, dưới chân bãi thải cũng tập trung dân cư đông đúc Khoảng cách từ khai trường đến hộ dân gần nhất là 500m và khu vực bãi thải cách hộ dân gần nhất là 50m Do vậy, ảnh hưởng của hoạt động khai thác quặng sắt đến môi trường tại TT Trại Cau là không thể tránh khỏi [6]

b Đặc điểm địa hình

Khu vực mỏ sắt Trại Cau có địa hình đồi bát úp, có độ cao trung bình từ 30 đến 35m Độ dốc giảm dần từ khu vực phân xưởng tuyển quặng về 2 phía Tây Nam

và Đông Nam Sau thời gian khai thác quặng sắt, địa hình khu vực đã được biến đổi

rõ nét Địa chất khu vực chủ yếu là quặng phong hóa và quặng Cacbonat Manhetit nằm trong lớp đá vôi Lớp trên cùng là thổ nhưỡng mỏng, bên dưới là lớp quặng phong hóa dạng vỉa hoặc thấu kính có bề dày từ 15 đến 20m, tiếp đến là lớp quặng Manhetit dày từ 10 đến 15m

Khu vực dự án cách khu ruộng lúa phía Nam khoảng 100m, độ cao khu khai thác phía Tây nằm ở cos +56, ruộng lúa nằm ở cos +37,09 như vậy khu Tây cao hơn ruộng lúa khoảng 18,91m Độ cao khu khai thác phía Đông nằm ở cos +64 cao hơn

so với ruộng lúa khoảng 26,29m [6]

c Khí hậu thủy văn

Khu vực mỏ sắt Trại Cau có địa hình đồi bát úp, mang đặc trưng khí hậu của vùng bán sơn địa chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa Mùa khô kéo dài

từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, hướng gió chủ đạo Đông - Bắc, Bắc, nhiệt độ trung bình từ 140C đến 260C Mùa mưa kéo dài từ tháng 3 đến tháng 9 trong năm, hướng gió chủ đạo Nam và Đông – Nam, mùa này nóng ẩm mưa nhiều, nhiệt độ thay đổi từ 170

Bảng 1.3 Nhiệt độ môi trường không khí trung bình các tháng

9 1 9 5 1 5 2 9 4 3 2 201

+ Nhiệt độ trung bình năm: 23,83 o

6 78 86 87 83 81 82 85 88 78 82 79 78 82 200

7 71 83 90 82 77 80 80 84 84 80 75 84 81 200

8 83 77 86 87 80 83 83 85 86 85 79 75 82 200

9 73 86 83 84 83 79 84 81 80 79 71 74 80 201

0 79 79 80 86 84 80 81 85 83 77 74 79 81

Tại khu vực có:

- Độ ẩm tương đối trung bình tháng của không khí: 81,5%

- Độ ẩm tương đối trung bình tháng lớn nhất (tháng 3, 7): 84,08%

- Độ ẩm tương đối trung bình tháng thấp nhất (tháng 1, 11): 77,5%

* Lượng mưa

Mưa có tác dụng làm sạch môi trường không khí và pha loãng chất thải lỏng,

nó kéo theo các hạt bụi và hòa tan một số chất độc hại trong không khí rồi rơi xuống

đất, có khả năng gây ô nhiễm đất và ô nhiễm nước

Lượng mưa trên toàn khu vực được phân bổ theo 2 mùa: mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa tăng dần từ đầu mùa tới giữa mùa đạt tới cực đại

vào tháng 7, tháng 8 (tháng nhiều bão nhất trong vùng), mùa khô (ít mưa) từ tháng

- Lượng mưa trung bình hàng năm: 1720,2 mm

- Số ngày mưa trong năm: 150 - 160 ngày

- Lượng mưa trung bình tháng lớn nhất: 341,1 mm (tháng 7)

- Lượng mưa trung bình tháng nhỏ nhất: 21,3 mm (tháng 12)

- Cường độ mưa trung bình lớn nhất: 80 – 100 mm/h

* Tốc độ gió và hướng gió

Gió là yếu tố khí tượng cơ bản có ảnh hưởng đến sự lan truyền các chất ô nhiễm trong khí quyển và làm xáo trộn các chất ô nhiễm trong nước Tốc độ

gió càng cao thì chất ô nhiễm trong không khí càng lan tỏa xa nguồn ô nhiễm

và nồng độ chất ô nhiễm càng được pha loãng bởi không khí sạch Ngược lại khi tốc độ gió càng nhỏ hoặc không có gió thì chất ô nhiễm sẽ bao chùm xuống mặt đất tại chân các nguồn thải làm cho nồng độ chất gây ô nhiễm trong không khí xung quanh nguồn thải sẽ đạt giá trị lớn nhất

Tại khu vực nghiên cứu, trong năm có 2 mùa chính, mùa đông gió có hướng Bắc và Đông Bắc, mùa hè gió có hướng Nam và Đông Nam

- Tốc độ gió trung bình trong năm: 1,1 m/s

- Tốc độ gió lớn nhất: 29 m/s

* Nắng và bức xạ

Bức xạ mặt trời và nắng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ nhiệt trong vùng, qua đó ảnh hưởng đến quá trình phát tán cũng như biến đổi các chất ô nhiễm

- Số giờ nắng trong ngày: 4 - 5 giờ/ngày

- Bức xạ: Lượng bức xạ bình quân: 125,4 Kcal/cm2

d Quá trình phát triển của mỏ

Mỏ sắt Trại Cau được khởi công xây dựng từ cuối năm 1959 với sự giúp đỡ về

kỹ thuật và thiết bị của nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Trung Hoa và khánh thành đi vào hoạt động sản xuất từ ngày 16 tháng 12 năm 1963 với công suất thiết

kế ban đầu là 150 ngàn tấn quặng sạch/năm Với công nghệ khai thác lộ thiên mỏ khai thác lộ thiên phục vụ cho công nghệ luyện kim, một ngành công nghệ mũi nhọn đang được chú trọng đầu tư Mỏ sắt Trại Cau là nơi cung cấp nguyên liệu chính cho khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên, khu vực này có 9 điểm quặng bao gồm: Mỏ quạng Trung Bắc, Quang Trung Nam, Núi Đ, Thác Lạc 1, Thác Lạc

2, Thác Lạc 3, Núi Quặng, chỏm vung, Hàm Chim Qua mấy trục năm khai thác, trữ lượng ở một số khai trường đã hết và những khai trường này đang trong giai đoạn hoàn thổ Hiện nay mỏ đang triển khai sản xuất trên 2 khai trường chính là:

mỏ mỏ Núi Đ, mỏ Quang Trung Bắc [4]

* Hệ thống sông suối

Khu vực mỏ sắt Trại Cau có suối Thác Lạc, suối Ivon và một số con suối khác, suối Ivon là một con suối nhỏ chảy qua phân xưởng tuyển quặng và đổ vào suối Thác Lạc tại xã Tân Lập rồi đổ ra Sông Cầu Suối Thác Lạc bắt nguồn từ phía Bắc của mỏ, có độ dốc và vận tốc trung bình lớn, chảy qua khu vực đồi núi, hai bên bờ thoáng đáng nhiều cát sỏi

1.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

a Điều kiện kinh tế

Khu vực mỏ sắt Trại Cau nằm trong trên địa bản thị trấn Trại Cau và một vài xã lân cận như Nam Hòa, Cây Thị, Hợp Tiến có điều kiện giao thông thuận lợi Từ

mỏ có đường ô tô nối với đường Quốc lộ nối với các tỉnh và thành phố Hà Nội, Lạng Sơn, Bắc Giang, Bắc Kạn, Cao Bằng Trong vùng còn nhiều nhà máy xi măng, và các cơ sở kinh tế khác Đặc biệt là khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên Đây là hộ tiêu thụ quặng sắt chủ yếu của mỏ sắt Trại Cau.

Theo số liệu tổng hợp từ điều tra kinh tế xã hội 2012 tại địa bàn thị trấn Trại Cau và các xã Nam Hòa, Cây Thị, Hợp Tiến huyện Đồng Hỷ, các hộ dân khu vực

mỏ sản xuất nông nghiệp là chủ đạo

- Thương mại: Giá cả thị

trường thế giới có nhiều biến

động, lạm phát tăng cao làm

ảnh hưởng không nhỏ tới các

hộ kinh doanh dịch vụ trên địa

bàn Tuy nhiên, các hộ kinh

doanh trên điạ bàn vẫn duy trì

và còn lại là đất

công nghiệp

Tổng số dân 9.560 người; bình quân 5 người/hộ;

số người trong độ tuổi lao động 3.216 người tỷ lệ tăng dân số bình quân 0,44%

Tổng diện tích đất

2.477,6ha trong

đó đất nông nghiệp 1.180 ha;

đất công nghiệp 15,3 ha; đất khác 1.282,57ha

Tổng diện tích đất tự nhiên của xã Cây Thị là 4.106,39 ha Nhóm đất nông nghiệp của xã có diện tích tương đối lớn 3.837,66

93,45%); đất phi nông nghiệp 208,13 ha (chiếm 5,07%), đất chưa

sử dụng là 60,6

1,48%) Một số loại đất chính như: Đất sản xuất nông nghiệp

là 540,51 ha; đất lâm nghiệp 3.285,5 ha; đất sản xuất kinh doanh phi nông nghiệp là 11,2 ha

còn lại là đất ở

và đất khác

2 Cơ sở hạ tầng 2.1 Công trình công cộng

- 20% là đường đất; 80% đường

bê tông

- Tất cả thôn , xóm có đường giao thông đến các Ủy ban Nhân dân

- 15% là đường đất; 70% đường

- Tỷ lệ các hộ được cấp nước

sạch 100%

1.2.3 Đặc điểm quặng khoáng sản tại mỏ sắt Trại Cau

a Đặc điểm địa chất thủy văn

Đặc điểm nước mặt:

* Suối Thác lạc Suối có độ dốc cao, tốc độ dòng chảy lớn, chảy qua khu

vực đồi núi, suối có diện tích mặt cắt ướt 1,5m2

, tốc độ dòng chảy trung bình 1,02 m/s, lưu lượng trung bình 1,5 m3/s Dòng chảy quanh co, độ dốc lòng suối nghiêng

từ 150, ven bờ lộ đá vôi sét, bột kết, sét kết Chiều dài dòng chảy gần 6.000m

* Suối Ivon: Suối có độ dốc cao, tốc độ dòng chảy lớn, suối có diện tích mặt

cắt ướt 1,2m2, tốc độ dòng chảy trung bình 0,82 m/s, lưu lượng trung bình 1,3 m3

/s Dòng chảy quanh co, độ dốc lòng suối nghiêng từ 100, ven bờ lộ bột kết, sét kết Chiều dài dòng chảy gần 1.200m

Suối Ivon và suối thác lạc là 02 con suối chính, hai suối này hợp nhất với nhau trước khi chảy vào Sông Cầu

Bảng 1.8 Thông số thủy văn các suối khu vực mỏ sắt Trại Cau [6]

Biến đổi độ cao mực nước trong năm thủy

Mỏ sắt Trại Cau, Thị trấn Trại Cau, huyện Đồng Hỷ 1.062.000 Lưu lượng xả lớn lại không được xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra ngoài môi trường đang là thực trạng tại các mỏ quặng sắt

Thành phần các chất ô nhiễm có trong nước thải mỏ chủ yếu là chất rắn lơ lửng (SS) gây ảnh hưởng đến chất lượng các nguồn nước mặt xung quanh chủ yếu

là suối Thác lạc (nguồn tiếp nhận nước thải mỏ sắt Trại Cau), suối này đều là phụ lưu của Sông Cầu, đây là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm sông Cầu [24] Tại các phụ lưu chính của Sông Cầu, chất lượng nước đều không đáp ứng được QCVN 08:2008 đối với nguồn nước sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Trên suối Thác Lạc tiếp nhận nước thải trực tiếp của mỏ sắt Trại Cau sau đó chảy ra Sông Cầu hàm lượng TSS, Fe vượt QCVN 08:2008/BTNMT cột A2 từ 1,0 đến 3 lần [20]

Khai thác quặng sắt trong những năm qua bên cạnh việc mang lại những lợi ích kinh tế đáng kể cũng để lại nhiều vấn đề cần được quan tâm và giải quyết: vấn

đề thu hẹp diện tích đất đai, suy giảm đa dạng sinh học, ô nhiễm bụi, vấn đề về sụt lún đất, bồi lắng lòng suối Để có các giải pháp triệt để cho vấn đề này nhất thiết phải có sự quan tâm đồng bộ từ các nhà đầu tư, cơ quan quản lý và chính quyền địa phương

Theo báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Thái Nguyên 2005-2010 và kết quả

đo kiểm soát ô nhiễm môi trường năm 2011: Tại các phụ lưu chính của Sông Cầu, chất lượng nước đều không đáp ứng được QCVN 08:2008 đối với nguồn nước sử

dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Trong đó phải kể đến suối Thác Lạc là nguồn tiếp nhận nước thải chính của khu vực mỏ sắt Trại Cau sau đó thải ra Sông Cầu, hàm lượng ô nhiễm trong nước của suối Thác Lạc chủ yếu về TSS và Fe vượt QCVN 08:2008/BTNMT cột A2 từ 1,0 đến 3 lần (hình 1.1 và 1.2)

* Tầng chứa nước trong trầm tích Đệ Tứ: Thành phần đất đá trong các thành tạo trầm tích Đệ Tứ gồm sét, cát, cuội, sỏi Theo các tài liệu quan trắc lâu dài cho thấy mực nước ngầm của tầng này thường biến đổi theo nước mưa và sự tăng lên hay giảm xuống của nước sông, biên độ thay đổi thường từ 1m đến 2m; lớn nhất 9,6m Do tầng ngậm nước tương đối giàu và có liên quan nhất định tới nước sông nên nó có ảnh hưởng nhất định tới điều kiện địa chất thủy văn của khu mỏ

Nước thuộc loại bicarbonat - canxi - manhe hay bicarbonat - clorua - manhetit - canxi, độ khoáng hóa bằng 100 mg/l

* Tầng chứa nước trong cát kết, đá phiến tuổi Devon: Phần trên mặt của các loại đá này bị phong hóa và bị đứt gãy phá hủy đi qua, khe nứt tương đối phát triển Nước được chứa trong các khe nứt phong hóa và khe nứt kiến tạo, lượng nước nhiều hay ít phụ thuộc vào mức độ phát triển khe nứt của chúng Qua các lỗ khoan cho thấy chiều sâu phát triển không lớn lắm chỉ tới 100m, kết quả nghiên cứu cho thấy chiều dày tầng chứa nước khoảng 20 - 40m Các loại đá này sau khi phong hóa thành sét có mức độ chứa nước và thấm nước trở nên kém

Nguồn cung cấp nước cho tầng này chủ yếu là nước mưa Nước thuộc loại bicarbonat canxi - clorua - manhe, độ pH = 6 - 7, độ khoáng hóa 214,6 g/l

* Đặc điểm tầng chứa nước

- Tầng sa thạch và thạch anh: Là tầng nằm trên và dưới lớp quặng gốc, chiều rộng khoảng 30m, chiều dài theo đường phương thân quặng, tầng bị phong hóa mạnh, hệ số thẩm thấu từ 0,014 - 0,05m3/ngày đêm

- Tầng quặng gốc: Chiều dài trung bình từ 5 - 7m, nằm sâu tới -5m, nhiều nơi quặng có nhiều lỗ hổng và nứt nẻ

- Tầng cuội kết: gồm những mảnh sa thạch thạch anh và nằm trên các tầng quặng Đêluvi, tính thẩm thấu yếu, hệ số thẩm thấu khoảng 0,006m3/ngày đêm Tầng phún xuất Bazic: Là tầng có diện tích không lớn có tính thẩm thấu yếu, tầng này còn được liệt vào tầng bán cách nước

* Đặc điểm tầng cách nước:

Bao gồm các tầng sét dạng thấu kính riêng biệt, hoặc kẹp trong các nham thạch khác, có tính cách nước tốt Ngoài ra còn có các tầng Tufilit, tầng đá vôi nằm dưới tầng sa thạch Đặc biệt khu vực Núi Đ không có hang động Kasrt

Về tính chất cơ lý của quặng và đất đá vây quanh, theo bảng độ cứng Protodiaconop, qua các tài liệu địa chất được thể hiện bằng các thông số kỹ thuật sau:

Bảng 1.10 Tính chất vật lý của quặng và đất đá vây quanh [6]

(F)

Lực chịu nén (Kg/cm2)

Thể trọng (T/m3)

Độ ẩm (%) Trên mực

thủy tĩnh

Dưới mực thủy tĩnh

b/ Đặc điểm địa chất

* Hệ tầng Mia Lé (D1ml): Trong khu mỏ chỉ có mặt phân hệ tầng dưới

(D2tb1), thành phần chủ yếu là cát kết nằm chuyển tiếp lên trên các phiến đá của hệ tầng Nà Khôn, đây là hệ tầng chiếm ưu thế trong khu mỏ, diện phân bố của chúng rất rộng, đặc biệt phổ biến là ở trung tâm Các đá có thế nằm dạng đơn nghiêng cắm về Tây Nam với góc dốc từ 200

đến 400 - 500 Thành phần thạch học chủ yếu của hệ tầng là cát kết thạch anh có mutcovit, kiến trúc hạt nhỏ, cấu tạo khối, đôi khi có cấu tạo phân lớp yếu Màu xám sáng, vàng nhạt đến màu nâu đỏ, kẹp trong cát kết thường có các lớp mỏng đá phiến màu vàng hoặc xám

* Hệ tầng Nà Quản (D1-2nq): Trong khu mở chỉ có hệ tầng Nà Quản bao gồm

các đá phiến phân bố ở phía Bắc và ở đáy các lỗ khoan thăm dò Đá của hệ tầng chủ yếu là đá phiến và các thấu kính đá vôi, đá vôi dolomit

Đá phiến có dạng đơn nghiêng cắm về Tây Nam đến Nam, ở trên mặt có góc dốc thoải 20 - 250, còn ở dưới sâu dốc hơn khoảng 350, đá có màu vàng, xám tro đến xám xanh lục nhạt, cấu tạo sọc dải và phân lớp mỏng

Thành phần thạch học của đá phiến chủ yếu là sericit sét, thứ yếu có clorit Khoáng vật phụ có pyrit và thạch anh

Ở dưới sâu trong các lỗ khoan còn có carbonat dạng vi hạt phân tán không đều trong đá phiến Kiến trúc của đá là kiến trúc vi vẩy biến tinh và pelit

Các thấu kính đá vôi, đá vôi dolomit kẹp trong đá phiến và chủ yếu ở phần trên của địa tầng Chiều dày của các thấu kính từ 2m đến > 30m Đá vôi, đá vôi dolomit có màu xám, phớt xanh lục đến màu xám đen, kiến trúc hạt không đều gồm các hạt từ nhỏ đến lớn, cấu tạo khối, vài nơi có dạng phân lớp yếu

Thành phần của chúng gồm có cancit 60 - 100%, dolomit 0 - 30%, clorit và khoáng vật sét 0 - 15% Ngoài ra còn có thạch anh từ vài hạt đến 20% và các tinh thể pyrit

Ở những nơi tiếp giáp với các thân quặng, đá vôi dolomit và đá phiến sét thường bị biến vị, đá phiến bị silic hóa, đá vôi bị silic hóa, thạch anh hóa và clorit hóa Hiện tượng silic hóa và thạch anh hóa trong đá vôi thấy rõ ràng trong các lỗ khoan 604, 600, 601, 605

Chiều dày của phụ hệ tầng khoảng 50m

Khu vực mỏ sắt Trại Cau do bị ảnh hưởng của các hoạt động kiến tạo và các hoạt động nhiệt dịch nên cát kết ở phía Nam khu mỏ bị biến đổi thành quawczit,

silic hóa, đôi khi bị cacbonat hóa (LK.600) còn hiện tượng laterit hóa đặc biệt phổ biến ở trên mặt trong phạm vi các tuyến XXIII, XXIIIb, XXVII (hào 5)

Chiều dày của hệ tầng khoảng 70m

* Hệ tầng Tam Lung (J3 - Ktl): Phân bố ở phía Tây Nam ở hầu hết các tuyến

ở khu mỏ tạo thành dải kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và nằm phủ trên trầm tích cát kết của phân hệ tầng dưới, hệ tầng Mia Lé và cá biệt phủ trên đá phiến sét hệ tầng nà Quản

Thành phần gồm cuội kết, sạn kết cát kết tuf, tuf dăm kết, ryolit, ryolitdacit, ryolittrachit Nhưng hầu như đã bị phong hóa hoàn toàn Cấu tạo của đá là cấu tạo khối, cấu tạo nổi ban và cấu tạo dăm kết, kiến trúc mảnh vụn với kích thước không đồng đều

Thành phần thạch học gồm: Mảnh đá phun trào, mảnh felspat, các khoáng vật màu, mảnh thạch anh, silic Hầu hết các mảnh đều bị phá hủy trừ thạch anh và silic

Xi măng gắn kết là tro và các thành phần khác Đặc biệt do đá bị phong hóa thành sét nên chúng được hấp phụ sắt tạo nên các ổ, thấu kính quặng mềm, thấu kính quặng mềm có kích thước lớn dày 6 - 17m và hàm lượng sắt tương đối cao trung bình 34,37% thấy ở trên tuyến XXV tại lỗ khoan LK601 và LK602

Chiều dày của thành tạo phun trào khoảng 15 - 50m

* Hệ tầng Bản Hang (K2bh), trước đây đoàn địa chất 38 gọi là hệ tầng Núi Đ

(MZ - KZ) Bao gồm các trầm tích cuội kết, cát kết, sạn kết đá phiến sét màu nâu

đỏ, phân bố chủ yếu trong các hố sụt trước núi ở phía Nam của mỏ, chúng có dạng chờm phủ trên trầm tích cát kết hệ tầng Mia Lé và các đá phun trào hệ tầng Tam Lung Thành phần của cuội kết rất đa dạng gồm các mảnh đá phiến sét - seritcit, cát kết thạch anh, đá vôi, đá phun trào và quặng sắt nâu Các mảnh trên nói chung có dạng sắc cạnh, bán tròn cạnh và một ít tròn cạnh, kích thước của chúng không đồng đều từ 1cm đến 5 - 7cm, chủ yếu là cỡ 2 - 3cm Xi măng gắn kết các mảnh là sét nâu vàng, vàng nâu với độ gắn kết rất yếu ớt

Chiều dày của hệ tầng trong khoảng 50m

* Hoạt động kiến tạo trong khu mỏ chủ yếu là hoạt động đứt gãy, còn các uốn nếp xảy ra rất yếu ớt, làm cho các đá bị lượn sóng nhẹ

Do các hoạt động của đứt gãy xảy ra tương đối mạnh mẽ và liên tục, nên hàu hết các đá ở trung tâm và phía Nam khu mỏ bị cà nát Rất có thể do các hoạt động của đứt gãy cổ nên ở rìa phía Nam của khu mỏ đã hình thành nên hố sụt trược núi,

có hướng kéo dài Tây Bắc - Đông Nam với chiều dài khoảng 800m, chiều rộng khoảng 100m, còn chiều sâu ở trong giới hạn khu mỏ thấy 2 đầu Tây Bắc và Đông Nam có chiều hướng nhỏ hơn ở trung tâm Tại tuyến XXVI ở trung tâm hố sụt có chiều sâu tới 90m

Các đứt gãy hiện tại phát hiện được là các đứt gãy có tuổi khá trẻ, chúng làm dịch chuyển các đá cát kết tuổi Devon, các đá phun trào, thân quặng sắt và phá hủy các trầm tích cuội kết Núi Đ

- Đứt gãy F1 là đứt gãy cổ hơn các đứt gãy F2, F3, F4 và thuộc loại chờm nghịch phân bố ở phía Nam từ Đông tuyến XXIII đến Tây tuyến XXVIb Đứt gãy F1 có phương kéo dài gần trùng với phương của đá và quặng, hướng cắm về Đông Bắc, góc cắm từ dốc đến thoải (50 - 250), giãn cách đứng từ 15m đến 20m Nó làm phá hủy thân quặng theo hướng cắm ở một số tuyến và làm cho trầm tích cát kết tuổi Devon chờm phủ lên trên các đá phun trào tuổi Kreta và trầm tích cuội kết Mezozoi - Kainozoi

- Đứt gãy F2, F3, F4 có phương Bắc - Tây Bắc đến Bắc - Đông Bắc và cắm

về Tây với góc dốc khá dốc Các đứt gãy kể trên làm dịch chuyển thân quặng, các địa tầng và đứt gãy F1 theo hướng kéo dài của chúng với biên độ dịch chuyển khá lớn

Các hiện tượng làm vỡ vụn và phong hóa mạnh rất phổ biến của các đá vây quanh quặng khiến cho việc xác định mối quan hệ tiếp xúc giữa chúng với các thân quặng gặp rất nhiều khó khăn Hiện tượng này khiến cho một số nhà địa chất cho rằng ngoài những đứt gãy nói trên còn có hiện tượng trượt theo các mặt phân lớp

và phân tầng Điều kiện phát sinh những hiện tượng trượt như thế có quan hệ khăng khít với quá trình hình thành thung lũng Trại Cau, mà còn trực tiếp là sự hình thành

hố sụt trước núi của khu mỏ

Như vậy, là theo ý kiến này do các hoạt động đứt gãy, đã làm cho các địa tầng và thân quặng khá phức tạp như làm thay đổi hình dáng ban đầu của chúng và thân quặng có chỗ nằm lên trên các địa tầng khác nhau

c Tính chất quặng sắt mỏ Trại Cau

- Tính chất vật lý:

a Quặng cứng nguyên sinh

Quặng này ít phổ biến và thường chỉ thấy ở dưới sâu (LK.604, LK.605, LK.402 và G.2-T.XXIb), dưới dạng tàn dư Diện tích phân bố của loại quặng này rất nhỏ và không có khả năng khoanh nối thành từng thân quặng trên mặt cắt được

Vì vậy, chúng không có ý nghĩa công nghiệp riêng biệt Thành phần khoáng vật của quặng chủ yếu là sederit màu xám trắng đến hơi phớt vàng Chúng có dạng hạt đều đến không đều, kích thước hạt từ 0,2mm đến 0,3mm, hiếm khi có hạt <0,2mm

và >0,3mm Thành phần khoáng vật siderit trong quặng từ 89% đến 94%, đôi khi tới 100%

Khoáng vật phụ có pyrit nằm rải rác xâm tán trong quặng với hàm lượng trên dưới 1%

Khoáng vật phi quặng gồm có: Clorit từ 1% đến 5 - 6%, dạng lá nhỏ tập trung thành từng đám phân bố không đều Trong siderit, thạch anh nhiệt dịch khoảng 5%,

- Gơtit cũng là khoáng vật chủ yếu phân bố đều trong quặng nhưng chiếm tỷ

lệ ít hơn limonit, thường từ 20 đến 30%, đôi khi tới 50 - 60% Gơ tit tập hợp dưới

dạng thận, dạng tia phóng xạ dạng rẽ quạt Nói chung gơ tit và limonit là 2 khoáng vật có liên quan mật thiết với nhau nên chúng thường lẫn lộn nhau

- Pyroluzit phân bố trong quặng không đều chiếm tỷ lệ thấp từ 0% đến 2 - 3%, thường có dạng hạt, dạng ẩn tinh, hiếm khi có dạng tinh thể hình kim ngắn, pyroluzit thường phát triển trong các khe nứt hang hốc của quặng hiếm khi phân bố trong nền của hydroxit sắt

- Psilomelan cũng phân bố không đều trong quặng, chiếm từ 0% đến 2% cá biệt có nơi tới 10%, psilomelan thường có dạng keo, dạng hạt bụi

- Hematit và hydrohematit phân bố cực kỳ không đều trong quặng, chiếm tỷ

lệ rất không ổn định Hematit thường có dạng đẳng thước, có chỗ có dạng 6 cánh đều, tàn dư của hematit thường tập hợp ở ven rìa các lỗ hổng của quặng

- Hydrohematit thường có dạng keo và cũng phát triển chủ yếu trong các khe nứt của quặng

Khoáng vật phụ trong quặng có pyrit, chancopyrit và rutit

* Cấu tạo quặng có nhiều dạng và đối với từng loại quặng có những dạng cấu tạo đặc trưng khác nhau:

- Quặng nguyên sinh có cấu tạo khối đặc xít và cấu tạo trao đổi

- Quặng cứng oxit có dạng cấu tạo khối đặc xít (ít) và cấu tạo lỗ nhiều lỗ hổng (chủ yếu) Kích thước lỗ hổng từ 1mm đến 1cm, chủ yếu loại từ 1mm đến 5mm

Ngoài ra còn có cấu tạo vành đới, dạng dải

* Kiến trúc quặng có 2 loại chủ yếu như sau:

- Kiến trúc hạt không đều chủ yếu là đối với quặng nguyên sinh

- Cấu trúc keo chủ yếu với quặng cứng oxit

Ngoài ra còn có cấu trúc dạng ngăn kéo, dạng lưới (đối với quặng cứng oxit)

có hàm lượng trung bình đạt 46,82%, còn ở dưới sâu hầu hết đầu thuộc quặng

nghèo Hàm lượng Fe của quặng nghèo từ 20,62% đến 37,0%

- Hàm lượng Pb trong quặng rất biến đổi và biến đổi không có quy luật,

chúng dao động từ 0,09% đến 13,82%, trung bình 2,18%

- Hàm lượng Pb trong quặng dao động từ 0% đến 2,9%, hàm lượng Pb cao chỉ thấy ở trung tâm và ở vài công trình dưới sâu của thân quặng (theo hướng cắm) còn ở trên mặt thì hàm lượng của chúng nói chung là thấp, trung bình 0,052%

- Hàm lượng Zn trong quặng có hàm lượng dao động từ 0% đến 0,55%, trung bình là 0,05%

Hàm lượng các nguyên tố khác theo mẫu nhóm và mẫu tổng hợp được tổng hợp tại bảng 2.2

Bảng 1.11 Thống kê kết quả phân tích mẫu quặng oxit [6]

1.2.4 Thực trạng khai thác của mỏ sắt Trại Cau

1.2.4.1 Sản lượng khai thác quặng sắt của mỏ sắt Trại Cau

Mỏ sắt Trại Cau có trữ lượng quặng sắt khoảng 3,17 triệu tấn, công suất khai thác hiện nay là 350.000 tấn/năm Sản phẩm là quặng Limonit Qua mấy chục năm khai thác, sản lượng quặng khu vực này còn có thể khai thác được gần 2,7 triệu tấn Hiện nay, mỏ đang triển khai sản xuất trên các công trường như: Mỏ Núi Đê, mỏ Thác Lạc, mỏ Đông Chỏm Vung, mỏ Núi Quặng,

Như vậy, cùng với sức tăng về sản lượng quặng trên thế giới, sản lượng khai thác quặng sắt tại mỏ Trại Cau cũng đang ngày một tăng đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trên thị trường, mà phần chính là cung cấp nguồn nguyên liệu cho sản xuất thép của công ty Gang Thép Thái Nguyên Tuy nhiên, đồng nghĩa với việc tăng sản lượng thì các nguồn chất thải cũng tăng nhanh Chỉ tính khối lượng đất đá đổ thải đã thấy rõ, năm 1998 tính là 222.234.500m3/năm, đến năm 2009 là 997.011.000 m3/năm (423.000 tấn x 2.357 m3/tấn) Cùng với những vấn đề đó thì công tác quản lý chất lượng và bảo vệ môi trường cũng cần chặt chẽ hơn

Bảng 1.12 Tổng sản lượng khai thác quặng sắt Trại Cau [16]

Sản lượng khai

thác (Tấn)

Mô hình tổ chức sản xuất của mỏ bao gồm 04 phân xưởng, 7 phòng ban với

304 cán bộ, công nhân (tính tại thời điểm tháng 10 năm 2010)

Mỏ sắt Trại Cau chia thành 9 khu vực khai thác bao gồm: Khu vực Núi Quặng; Khu vực Núi Đ; Khu vực Thác Lạc I; Khu vực Thác Lạc II; Khu vực Thác Lạc III; Khu vực Chỏm Vung; Khu vực Hàm Chim; Khu vực Quang Trung Bắc; Khu vực Quang Trung Nam Hiện tại mỏ sắt Trại Cau đã đóng cửa một số khu vực khai thác

và một số khu vực chưa đi vào khai thác, chỉ có khu vực Núi Đ và khu vực Quang

Trung Bắc đang trong quá trình khai thác [4]

1.2.4.2 Quy trình công nghệ khai thác

Công tác khai thác sẽ được tiến hành ở khu Tây trước, đến khi kết thúc khu Tây sẽ chuyển sang khu Đông, khi đó tận dụng moong khai thác khu Tây làm bãi thải trong

Đất đá vây quanh thân quặng được phá vỡ bằng nổ mìn hoặc dùng búa thủy lực

c Hệ thống khai thác

Căn cứ vào điều kiện tự nhiên thực tế của vỉa quặng, ta chọn hệ thống khai thác dọc một hoặc hai bờ công tác [6]

d Công nghệ tuyển khoáng

Công nghệ tuyển khoáng áp dụng là công nghệ tuyển trọng lực, quặng sắt nguyên khai hoặc đất nguyên liệu chứa quặng sau khai thác (gọi chung là quặng nguyên khai) và vận chuyển được tập kết về kho chứa quặng nguyên liền kề với máng quặng nguyên Nguyên liệu được máy xúc gầu ngược cấp liệu vào máng quặng nguyên, sau đó được súng bắn nước kết hợp rửa và đẩy xuống sàng song và máy cấp liệu rung 40 mm

Tại sàng song và máy cấp liệu rung 40 mm nguyên liệu được tách ra làm 2 loại: + Trên sàng song cỡ > 40 mm được đưa vào máy nghiền hàm 400 X 900 mm nghiền nhỏ xuống cỡ hạt (8 - 40) mm và qua băng tải B500 x 3000 xuống sàng rung

8 mm, sau đó tách ra 02 cỡ hạt loại dưới sàng (0 - 8) mm và trên sàng là cỡ (8 - 40)

mm, 02 sản phẩm này được qua 02 băng tải B630 x 6000 đưa vào kho chứa riêng

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ khai thác

Đất thải đắp đê bao, đắp các con trạch ngăn nước trong mỏ, san lấp mặt bằng bãi thải trong ở khu vực kết thúc khai thác

+ Dưới sàng song 40 mm là các sản phẩm quặng lẫn đất rơi xuống máy rửa cánh vuông, các sản phẩm là quặng cỡ từ (0 - 40) mm được đưa xuống sàng 8 mm

để tách ra làm 02 loại sản phẩm (0 - 8) mm và (8 - 40) mm theo lưu trình trên vào kho thành phẩm

Nước và bùn thải lẫn bột quặng được đưa vào máy tuyển từ để tách bột quặng manhêtit đưa vào bể chứa bột manhetit, các sản phẩm còn lại sau máy tuyển từ đưa xuống bể bơm cát trung gian và được hệ thống bơm bùn chuyên dùng tiếp tục đưa vào hệ thống xoát lốc để tách bột không từ tính limonit đưa vào bể chứa bột limonit, nước và bùn thải sau xoáy lốc được xả xuống hồ chứa bùn thải đuôi, sản phẩm đuôi thải là bùn thải sẽ được lắng kết tại hồ chứa này và nước trong ở cuối hồ bùn thải sẽ được thu hồi lại qua hệ thống cống xiên và cống điều tiết nước cấp nước tuần hoàn trở lại vào hồ chứa nước trong dự trữ của xưởng tuyển khoáng [7]

e Các thiết bị tuyển khoáng

Các thiết bị phục vụ cho công tác tuyển rửa tại xưởng tuyển khoáng được thống kê trong bảng 4.1

Quặng nguyên khai Đất nguyên liệu

Sàng song, cấp liệu rung: 40mm

Máng quặng nguyên

Bể chứa bùn thải trung gian Bãi chứa sản phẩm

QT = 0-8mm

Hệ thống máy rửa cánh vuông

Bãi chứa bột từ Manhetit

Hệ thống xoáy lốc

Bể chứa bột Limonit

Hồ nước dự trữ

Tiếng ồn

Bảng 1.13 Bảng tổng hợp các thiết bị phục vụ tuyển khoáng

10 Hệ thống máy bơm tăng áp cấp nước trong cho súng bắn nước

11 Hệ thống máy bơm nước trong cấp nước ban đầu và bổ sung vào hồ dự trữ

12 Máy xúc thủy lực gầu ngược

13 HT Trạm biến áp 400 KVA và đường dây