Nghiên cứu công nghệ khai thác cát lòng sông ở việt nam nhằm đảm bảo an toàn, bảo vệ môi trường và phục vụ công tác quản lý tt

Trong những năm qua, hoạt động khai thác cát lòng sông đem lại nhiều lợi ích thiết thực, song cũng tác động tiêu cực đến môi trường như: gây xói lở bờ sông, đe dọa đến độ an toàn của gia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN XUÂN QUANG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC CÁT LÒNG SÔNG Ở VIỆT NAM NHẰM ĐẢM BẢO

AN TOÀN, BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG VÀ PHỤC VỤ

Công trình được hoàn thành tại:

Bộ môn khai thác lộ thiên, Khoa mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS Hồ Sĩ Giao

Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ Việt Nam

2 TS Lại Hồng Thanh

Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam

Phản biện 1: PGS.TS Bùi Xuân Nam

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Phản biện 2: TS Mai Thế Toản

Bộ Tài nguyên và Môi trường

Vào hồi giờ phút, ngày tháng năm 2017

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Thư viện Quốc Gia, Hà Nội

- Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

MỞ ĐẦU

1 Tính tấp thiết của đề tài

Việt Nam là quốc gia có tiềm năng về tài nguyên khoáng sản làm vật liệu xây dựng Trong đó, cát lòng sông là loại khoáng sản đang có nhu cầu lớn, phục

vụ đắc lực cho ngành xây dựng, giao thông, thủy lợi và các ngành kinh tế khác Trong những năm qua, hoạt động khai thác cát lòng sông đem lại nhiều lợi ích thiết thực, song cũng tác động tiêu cực đến môi trường như: gây xói lở bờ sông,

đe dọa đến độ an toàn của giao thông đường thủy và các công trình xung quanh Nguyên nhân của vấn đề này là quy mô khai thác nhỏ, công nghệ khai thác, trình tự khai thác và thiết bị khai thác chưa phù hợp với từng mỏ cụ thể Bên cạnh đó, công tác quản lý, cấp quyền khai thác chưa gắn liền với các kết quả nghiên cứu khoa học

Xuất phát từ những bất cập nêu trên, việc lựa chọn đề tài của luận án tiến

sĩ "Nghiên cứu công nghệ khai thác cát lòng sông ở Việt Nam nhằm đảm bảo

an toàn, bảo vệ môi trường và phục vụ công tác quản lý" là cần thiết và cấp

bách nhằm tăng hiệu quả kinh tế, nâng cao mức độ an toàn, giảm ô nhiễm môi trường, sử dụng hiệu quả, bền vững tài nguyên cát lòng sông

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu đề xuất công nghệ khai thác, trình từ khai thác đảm bảo hiệu quả kinh tế và hạn chế vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn

- Nghiên cứu đề xuất các giải pháp về góp phần nâng cao hiệu quả công tác quản lý Nhà nước đối với hoạt động khai thác cát lòng sông

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là các mỏ cát nằm dưới lòng sông thuộc khu vực miền núi, trung du và hạ nguồn

Phạm vi nghiên cứu là công nghê ̣ khai thác cát và các giải pháp quản lý hoạt đô ̣ng khai thác cát lòng sông

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu, phân tích tổng quan về công nghệ khai thác cát lòng sông tại Việt Nam và trên thế giới;

- Nghiên cứu đặc điểm thành tạo và phân bố của các mỏ cát dưới lòng sông;

- Nghiên cứu quy luật xói lở đất đá dưới tác động của hoạt động khai thác theo dọc theo dòng chảy của sông, xây dựng mối quan hệ bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn với các yếu tố tự nhiên – kĩ thuật;

- Nghiên cứu đề xuất hoàn thiện công nghệ khai thác, trình tự khai thác và lựa chọn đồng bộ thiết bị đảm bảo hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp và hạn chế vùng xói lở đất đá; đề xuất các giải pháp quản lý nhà nước

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa để phát triển, hoàn thiện;

- Phương pháp giải tích, mô hình hoá toán và thực nghiệm;

- Phương pháp phân tích, chọn lọc so sánh và kinh nghiệm chuyên gia

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

6.2 Ý nghĩa thực tiễn:

Kết quả nghiên cứu của luận án giúp cho các đơn vị khai thác có giải pháp

để hoàn thành kế hoạch sản xuất, đáp ứng yêu cầu thị trường và giúp các cơ chức năng xây dựng các chính sách quản lý hoạt động khai thác cát lòng sông nhằm sử dụng hợp lý tài nguyên cát, gắn liền với bảo vệ môi trường

7 Những luận điểm bảo vệ

7.1 Bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn khai trườ ng chịu ảnh hưởng của tính chất cơ lý đất đá và các thông số hình học của mỏ Trong đó, các yếu tố cơ bản chi phối mạnh mẽ đến vùng xói lở đất đá là tốc độ dòng chảy, chiều sâu khai trường và đường kính cỡ hạt

7.2 Tốc độ dòng chảy là nhân tố làm kéo dài cung độ vâ ̣n tải, làm lê ̣ch hướng di chuyển của tầu chở cát, thời gian chu kì vâ ̣n tải và dung tích tầu chở cát

7.3 Điều kiện phân bố mỏ, ảnh hưởng của hoạt động khai thác đến môi trường xung quanh là cơ sở đề xuất các giải pháp quản lý nhà nước đối với cát lòng sông

8.1 Thiết lập được sự phụ thuộc của bán kính vùng xói lở đất đá phía thượng nguồn và hạ nguồn khai trường với tốc độ dòng chảy, chiều sâu mỏ và đường kính cỡ hạt đất đá trên cơ sở nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến vùng xói lở bằng phương pháp mô hình mô phỏng

8.2 Phân loại các mỏ cát dưới lòng sông theo nguồn gốc thành tạo và tốc

độ xói lở làm cơ sở phân tích lựa chọn công nghệ và thiết bị khai thác hợp lý đáp ứng sản lượng yêu cầu của các mỏ

8.3 Xây dựng sơ đồ công nghệ khai thác kết hợp với sàng tách đá tảng, cuội sỏi trực tiếp vào bãi thải trong, cho phép giảm khối lượng vận tải và hạn chế ảnh hưởng của hoạt động khai thác tới môi trường đối với các mỏ cát có lẫn cuội, tảng, sỏi khu vực trung du, miền núi

8.4 Thiết lập mố i quan hê ̣ giữa lưu lượng tầu hút cát và dung tích tầu chở

cát trong điều kiê ̣n ảnh hưởng của dòng chảy

8.5 Đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên, cấp quyền khai thác cát lòng sông phù hợp điều kiện Việt Nam dựa trên các kết quả nghiên cứu về vùng xói lở đất đá và công nghệ, trình tự khai thác

9 Bố cục của luận án

Ngoài phần mục lục và danh mục các bảng, biểu, hình vẽ, luận án gồm 114 trang đánh máy khổ A4; 15 biểu, bảng; 30 hình vẽ, ảnh chụp minh hoạ; 55 văn

liệu tham khảo và các bản vẽ kèm theo Bố cục của luận án ngoài phần mở đầu và kết luận gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ khai thác cát lòng sông ta ̣i Viê ̣t Nam

và trên thế giới

Chương 2: Nghiên cứu các yếu tố tự nhiên – kỹ thuật ảnh hưởng đến vùng xói lở khi khai thác cát lòng sông

Chương 3: Nghiên cứu công nghệ khai thác đảm bảo hiệu quả và giảm thiểu tác động đến vùng xói lở

Chương 4: Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên cát lòng sông ở Việt Nam

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC CÁT LÒNG

SÔNG TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.1 Tổng quan về tình hình khai thác cát lòng sông trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Tổng quan về tình hình khai thác cát trên thế giới

Ở các nước phát triển như Nga, Mỹ, Úc, Hà Lan, Ý … các mỏ thường có quy mô công suất lớn, ĐBTB hiện đại Công tác bảo vệ môi trường trong quá trình khai thác được chú trọng, hoàn thiện Các nước phát triển đã ra nhiều cơ chế chính sách và tổ chức lại các cơ quan quản lý đối với các hoạt động này kể

từ khâu thăm dò, quy hoạch, cấp phép khai thác, kiểm tra, hậu kiểm chặt chẽ

Trong khi đó, ở các quốc gia đang phát triển như Trung Quốc, Myanma,

Ấn Độ, Malaysia v.v…hoạt động khai thác còn tồn tại nhiều bất cập, đặc biệt là lĩnh vực bảo vệ môi trường và khắc phục hậu quả khai thác vẫn còn yếu kém

1.1.2 Tổng quan về tình hình khai thác, sư ̉ dụng cát tại Viê ̣t Nam

Việt Nam là quốc gia có nhiều mỏ cát có trữ lượng khác nhau Công nghê ̣ khai thác đa da ̣ng, quy mô sản lươ ̣ng nhỏ

1.2 Tổng quan công nghệ khai thác cát lòng sông

Phạm vi luận án đi sâu nghiên cứu về công nghệ khai thác các mỏ cát phân

bố dưới lòng sông (ngập hoàn toàn) Công nghệ khai thác hiện đang áp dụng tại các nước tiên tiến trên thế giới và Viê ̣t Nam được phân loa ̣i như sau:

Hi ̀nh 1.1 Công nghệ khai thác theo chiều sâu ngập nước của thân cát

1 – Bãi tập kết cát; 2 – ma ́y xúc gầu ngoạm lắp trên cầu cạn; 3- máy xúc gầu thuận hoặc máy xúc thuỷ lực gàu ngược lắp trên phà nổi; 4 – tầu cuốc nhiều gầu; 5, 6 – tầu hút bùn; 7 – ma ́y xúc gàu ngoa ̣m; 8 – bơm lắp trên tầu; 9 – bơm bùn lắp trên phà nổi; 10 - tầu cuốc một gầu

- Khai thác bằng cơ giớ i: sử dụng các thiết bị như máy xúc thủy lực gầu ngược, máy xúc gầu ngoạm, máy xúc gầu treo, tầu cuốc lắp trên các phà nổi hoặc trên bờ sông xúc bốc lên các tầu chở cát hoă ̣c đổ thành đống trên bờ sông

chở cát hoă ̣c các hố thu cát trên bờ sông

- Khai thác hỗn hợp: Trong dây chuyền công nghệ có sự phối hợp các loại thiết bị như máy xúc, tầu cuốc, tầu hút bùn, tầu cuố c, để phát huy hiê ̣u quả công tác khai thác

1.3 Tổng quan về các kết quả nghiên cứu công nghệ khai thác cát lòng sông

Công nghệ cát lòng sông được nhiều học giả trong và ngoài nước đi sâu nghiên cứu Tổng hợp các tài liệu cho thấy có một số hướng cơ bản sau:

Hướng 1: Nghiên cứu công nghệ khai thác: Các tác giả tiêu biểu như:

И.М Ялтанец, Г.А Нурок, Ржевский В.В, Б.Э.Фридман (Liên Bang Nga)

xuất công nghệ khai thác, trình tự khai thác, phương pháp mở mỏ và phương pháp lựa chọn các loại thiết bị khai thác phù hợp với điều kiện các mỏ

Hướng 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động khai thác đến môi trường xung quanh: Theo hướng nghiên cứu này có các tác giả tiêu biểu như:

Андреев О.В., Барышников Н.Б., Наумов Г.Г., Андреев О.В., Пичугов Г.С,

Hồ Sỹ Giao, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Phương, Lê Ma ̣nh Hùng, Đinh Công Sản Các kết quả nghiên cứu đã đạt được của các tác giả là: nghiên cứu về sự thay đổi hình thái khai trường, hiện tượng sạt lở bờ sông, ảnh hưởng lòng dẫn

Hướng 3: Nghiên cứu các giải pháp về quản lý:

Nhóm tác giả Binoy Aliyas Mattamana, Shiney Varghese, Kichu Paul dựa trên các kết quả quan trắc, thông kê số liệu của một đoạn sông cụ thể, đã đưa ra một số quan điểm như: không nên khai thác một cách liên tục nhằm ổn định dòng chảy và cân bằng lượng cát Cục Thủy lợi và Thoát nước thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường Malaysia năm 2009; Bộ Môi trường, Lâm nghiệp và Biến đổi khí hậu Ấn Độ đã nghiên cứu, ban hành Hướng dẫn quản lý khai thác cát bền vững, quy trình cấp quyền khai thác

1.4 Kết luận Chương 1

Các nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam đã đề xuất được các công thức lý thuyết và thực nghiệm để xác định các thông số hình học khai trường, thông số hệ thống khai thác, phương pháp tính toán xác định các chỉ tiêu công nghệ Tuy nhiên, các công trình còn chưa giải quyết triệt để một số vấn đề sau:

- Các kết quả nghiên cứu được xây dựng trên các con sông có điều kiện địa chất khác nhau, do đó các kết quả nghiên cứu tuy đa dạng nhưng không thể

áp dụng vào điều kiện một số mỏ cát lòng sông tại Việt Nam

thượng nguồn và hạ nguồn khai trường đến các thông số tự nhiên, kĩ thuật như: tốc độ dòng chảy, cỡ hạt đất đá và các thông số hình học mỏ

- Chưa đề xuất được các giải pháp về công nghệ khai thác và trình tự khai thác phù hợp để bảo vệ các công trình xung quanh khi chế độ dòng chảy biến đổi theo mùa và thân cát có cấu ta ̣o đi ̣a chất khác nhau

- Các giải pháp quản lý, cấp quyền khai thác cát lòng sông vẫn còn tách rời các kết quả nghiên cứu khoa học, chưa xây dựng được các quy chuẩn, tiêu chuẩn phù hợp với đặc trưng của hoạt động khai thác cát lòng sông

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN- KĨ THUẬT ẢNH HƯỞNG ĐẾN VÙNG XỎI LỞ KHI KHAI THÁC CÁT LÒNG SÔNG

2.1 Cơ sở lý thuyết về sự hình thành vùng xói lở đất đá khi khai thác cát dưới lòng sông

Khi khai thác các mỏ khoáng sàng sa khoáng nằm dưới các lòng sông, dưới tác động của của hoạt động khai thác và động năng dòng chảy, đất đá xung quanh khai trường trong phạm vi nào đó sẽ bị phá hủy và dịch chuyển, tạo ra vùng xói lở về phía thượng nguồn và hạ nguồn Cơ chế xói lở như sau: Khi dòng nước đi từ thượng nguồn qua ranh giới khai trường sẽ chuyển động theo dạng xoáy, kéo đất đá từ phía thượng nguồn xuống moong khai thác Đi ra khỏi phạm vi vùng chuyển động xoáy, hướng chuyển động của dòng chảy gần như song song với đáy mỏ Khi tới ranh giới bờ mỏ phía hạ nguồn khai trường, do

sự cản chuyển động của bờ mỏ khu vực này, vùng xoáy lại được hình thành và kết quả là đất đá cũng bị xói lở tương tự như khu vực thượng nguồn Tuy nhiên, tốc độ và phạm vi vùng xói lở nhỏ hơn phía thượng nguồn Dưới tác dụng của dòng chảy sau khi kết thúc khai thác biên giới mỏ mỏ có sự thay đổi so với biên giới thiết kế Kết quả của quá trình xói lở - trầm tích đã tạo ra khai trường mỏ

có dạng hình đa giác A1A2B1C1D3D1 (Hình 2.1)

PhÝa h¹ nguån Khu vùc khai tr-êng

toàn từ công trình cần bảo vê ̣ đến điểm khai thác, cũng như các giải pháp trong quản lý tài nguyên khoáng sản dưới các lòng sông Tính từ hạ nguồn lên thượng nguồn dòng chảy các khu vực như sau:

1 2

3 4

3 4

I

II

III IV

Hi ̀nh 2.2 Sơ đồ biểu hiện sự thay đổi của các thông số thủy văn và vùng xói lở

khi khai thác khoáng sản dưới lòng sông

i n , i m - độ dốc của mặt nước ở trạng thái tự nhiên và trong khu vực ảnh hưởng của hoạt động khai thác; V n , V m – tốc dộ dòng chảy ở chế độ tự nhiên và trong khai trường mỏ; h n – chiều sâu ngập nước của sa khoáng; Z HN , Z TN – trị số tăng (giảm) của mặt nước tại ranh giới mỏ phía hạ nguồn và hạ nguồn

- Khu vực thứ nhất (I): Nằm dưới vùng xói lở phía hạ nguồn (tính từ mặt

cắt 1-1 về hạ nguồn) Đây là khu vực có tốc độ xói lở - trầm tích đất đá và các thông số chế độ thủy văn ở trạng thái tự nhiên Hoạt động khai thác mỏ chỉ có thể gây vẩn đục dòng nước do sự trôi trượt của các hạt lơ lửng

- Khu vực thứ năm (V): Trên vùng xói lở thượng nguồn (tính mặt cắt 4-4

về thượng nguồn) Tại khu vực này các thông số chế độ thủy văn ở trạng thái tự nhiên không phụ thuộc vào hoạt động khai thác mỏ

2.1.1 Xác định các thông số vùng xói lở phía hạ nguồn

Vùng xói lở tại phía hạ nguồn được hình thành do sự bào mòn đất đá theo từng lớp từ trên xuống dưới Kết thúc quá trình bào mòn vùng xói lở có dạng

lượng riêng nhỏ (hạt phù sa) sẽ chuyển động xuôi dòng chảy Đây là nguyên nhân cơ bản gây ra độ vẩn đục đối với các dòng sông khi thực hiện công tác khai thác cát (Hình 2.3)

Chiều sâu vùng xói lở

phía hạ nguồn được xác định

theo công thức:

28 , 0

4 , 1 42 , 0 86

,

0

25

,

0

c

n n xl

d

h i m

6 ,

d

h d g

trị của QHN tỉ lệ thuận với thể tích vùng xói lở DD1D2:

tr D DD

DD D

DD

B h L B S

.

2 1 2

Vớ i LHN – bán kính xói lở phía ha ̣ nguồn, m; B – chiều rô ̣ng khai trường, m; c - góc dốc của thân cát, độ;  - gó c dố c sườn tầng, đô ̣; Vtr – trữ lượng cát trôi ra khỏi vùng xói lở phí hạ nguồn, m3

2.1.2 Xác định các thông số vùng xói lở phía thượng nguồn

Do quá trình vận động

của vật liệu xuôi theo dòng

chảy lên toàn bộ vật liệu

thuộc phạm vi vùng xói lở

phía thượng nguồn sẽ dịch

chuyển vào trong đáy khai

trường mỏ và bồi tích tại

chân tầng khai thác Khi đi

qua mặt phẳng 3-3 vào khu

vực khai trường (Hình 2.4)

độ dốc mặt nước và vận tốc

dòng chảy tại khu vực (im)

có sự thay đổi so với trạng

Hi ̀nh 2.4 Sơ đồ xác định các thông số vùng xói

lở phía thượng nguồn

Vận tốc dòng chảy tại khu vực khai trường được xác định theo công thức:

n m

n n m

h h

h V

.

n m

n n m

h h

h i i



khai trường, m; hn- chiều sâu ngập nước, m; in – độ dốc bề mặt dòng chảy ở trạng thái tự nhiên, %

Giá trị của QTN chính là thể tích vùng xói lở AA1A2:

c TN

A AA A

AA

B L B

S V

2 1 2

1

cos sin

2

sin

Trong đó: LTN – bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn khai trường, m

2.2 Thực nghiệm nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến vùng xói lở

2.2.1 Mô hình thực nghiệm

Sử dụng tấm mica trong suốt uốn thành máng dạng parabol để mô phỏng hình dạng tự nhiên của lòng sông Bịt kín hai đầu máng bằng hai tấm mica hình

bán nguyệt, trên mỗi tấm mica này có lắp van hình chữ T để tiếp nhận hoặc xả

nước Một đầu của máng được lắp với hệ thống cấp nước có áp Khi thực nghiệm nước được tháo từ hệ thống cấp nước có áp qua máng tạo dòng chảy tương tự như quá trình vận động của nước dưới dòng sông

Máng được đặt trên một giá làm bằng sắt, sau khi đã lắp đặt xong sẽ đổ các loại vật liệu có độ hạt khác nhau (cát đen, cát vàng và sỏi nhỏ), tiếp sau đó

xả nước vào máng và tiến hành làm các thực nghiệm

50 m

Hình 2.6 Mô hình thực nghiệm nghiên cứu vùng xói lở phi ́a hạ nguồn và hạ

nguồ n khai trươ ̀ ng khi khai thác cát dưới lòng sông

1 – máng mica; 2 – giá đỡ bằng thép; 3 - ống dẫn nước;

4 – van chữ T thượng nguồn; 5 – van chữ T hạ nguồn)

2.2.2 Quá trình thực hiện công tác nghiên cứu

Để nghiên cơ chế xói lở của đất đá khi có hoạt động khai thác mỏ, tiến hành đổ cát vào máng với chiều cao từ 10÷30 cm và bơm nước ngập từ 10÷15

cm Mở van T tại hai đầu máng để tạo dòng chảy, song song với quá trình tháo

nước, tiến hành xúc một phần hoặc toàn bộ khối cát ra khỏi phạm vi ranh giới khai trường

Các yếu tố ảnh hưởng tới vùng xói lở phía thượng nguồn và phía hạ nguồn khai trường được nghiên cứu gồm: tốc độ dòng chảy, chiều sâu khai thác, chiều dài khai trường, đường kính cỡ hạt

Hình 2.7 Minh họa hình ảnh trước (a) và sau thực nghiệm (b)

Các thông số thực nghiệm sẽ được lập thành bảng, sau đó sử dụng phần mềm Excel xây dựng mối sự phụ thuộc của bán kính vùng xói lở với từng yếu tố về tốc

độ dòng chảy, chiều sâu khai thác, chiều dài khai trường, đường kính cỡ hạt

2.2.3 Nghiên cứu các yếu tố tự nhiên – kĩ thuật ảnh hưởng đến vùng xói lở

2.2.3.1 Ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy

Phía hạ nguồn Phía thượng nguồn

Bán kính vùng xói lở phía thươ ̣ng nguồn và ha ̣ nguồn khai trường tỉ lê ̣ thuâ ̣n với tốc đô ̣ dòng chảy (Hình 2.8) Phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa bán kính vùng xói lở với tốc độ dòng chảy:

+ Phía thượng nguồn:

6949 , 0

8696 ,

3342 ,

vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ

nguồn vào tốc độ dòng chảy

2.2.3.2 Ảnh hưởng của đường kính cỡ hạt

Phía thượng nguồn Phía hạ nguồn

Bán kính vùng xói lở phía thươ ̣ng nguồn và ha ̣ nguồn khai trường tỉ lê ̣ nghi ̣ch với đường

kính cỡ ha ̣t đất đá (Hình 2.9) Phương trình biểu diễn mối quan

hệ giữa bán kính vùng xói lở với đường kính cỡ hạt:

+ Phía thượng nguồn:

, m (2.10a)

(R2 = 0,9816)

+ Phía thượng nguồn:

, m (2.10b) (R2 = 0,9942)

Hình 2.9 Sự phụ thuộc của bán kính

vùng xo ́ i lở phía thượng nguồn và hạ

nguồn vào đường kính cỡ hạt đất đá

2.2.3.3 Ảnh hưởng của độ dốc lòng sông

Từ kết quả thực nghiệm cho thấy: Với một loại đất đá nhất định độ dốc lòng sông càng lớn thì vùng xói lở càng rộng

2.2.3.4 Ảnh hưởng của chiều dài khai trường

Trong điều kiện thực tế sản xuất, do cát lòng sông có cấu tạo dạng dải dọc theo lòng sông, nên chiều dài khai trường thường lớn hơn rất nhiều lần chiều sâu khai trường Do dó, có thể coi sự ảnh hưởng của chiều dài khai trường đến bán kính vùng xói lở là không lớn và giá trị này có thể bỏ qua

2.2.3.5 Ảnh hưởng của chiều sâu khai trường

Phía thượng nguồn Phía hạ nguồn

Chiều sâu khai thác càng lớn thì bán kính vùng xói lở ảnh hưởng càng lớn đă ̣c biệt là bờ mỏ phía thượng nguồn Phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa bán kính vùng xói lở với chiều sâu khai trường qua kết quả thực nghiệm như sau:

+ Phía thượng nguồn:

L TN = 1,175 h m0,7897, m (2.11a) (R2 = 0,9974)

+ Phía hạ nguồn:

L HN = 0,5454 h m0,5302, m (2.11b) (R2 = 0,9804)

Hình 2.13 Sự phụ thuộc của bán

kính vùng xói lở vào chiều sâu khai

thác

306 , 0

c HN

d

352 , 0

c TN

d

L 0,4271

2.3 Thiết lập sự phụ thuộc bán kính vùng xói lở với các thông số tự nhiên -

kĩ thuật

Khi bứt ra khỏi nguyên khối các phần tử đất đá này chuyển động trong môi trường thủy lực, tại thời điểm bất kì mỗi phần tử đất đá chịu tác dụng của lực đẩy Acsimet, trọng lực và tác động của dòng nước tác đô ̣ng Sử du ̣ng phương pháp tổng hợp lực tác đô ̣ng lên các phần tử cát và các các số liệu thực nghiệm cho phép thiết lập công thức xác định vùng xói lở phía thượng nguồn và

hạ nguồn như sau:

 0 , 79872

352 , 0

6949 , 0

c n c

306 , 0

4071 , 0

c n c

dung trọng của nước và cát, kg/m3; hm – chiều sâu khai trườ ng, m

2.4 Kết luận chương 2

ảnh hưởng của tính chất cơ lý đá và các thông số hình học của mỏ Trong đó, các yếu tố cơ bản chi phối mạnh mẽ đến vùng xói lở đất đá là tốc độ dòng chảy, chiều sâu khai trường và đường kính cỡ hạt

- Sự thay đổi chế độ dòng chảy và các thông số hình học mỏ là cơ sở khoa học để phân tích, lựa chọn công nghệ khai thác, trình tự khai thác, nhằm giảm ô nhiễm môi trường, tăng hiệu quả kinh tế và tận thu tối đa tài nguyên Đồng thời các kết quả nghiên cứu cũng là cơ sở để đề xuất các giải pháp quản trị tài nguyên, trên có sở đó kiến nghị với Nhà nước và các cơ quan chức năng xây dựng, điều chỉnh các chính sách phù hợp với đặc trưng của hoạt động khai thác cát dưới lòng sông

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC ĐẢM BẢO

HIỆU QUẢ KINH TẾ VÀ GIẢM THIỂU VÙNG XÓI LỞ

3.1 Khái quát về tiềm năng cát lòng sông ở Việt Nam

3.1.1 Tiềm năng, trữ lượng cát xây dựng

Việt Nam có nguồn tài nguyên cát xây dựng dồi dào và phong phú với tổng trữ lươ ̣ng khoảng 790 triệu m3 phân bố ở các sông 3 miền Bắc, Trung,

khoảng từ 311–415 triệu m3 được bồ i lắng bổ sung Tuy nhiên, trữ lượng thường xuyên thay đổi do sự biến đổi dòng chảy tự nhiên và nhân ta ̣o (các đoa ̣n

còn chưa được đánh giá chính xác

3.1.2 Đặc điểm phân bố ca ́ c mỏ cát