Nghiên cứu đánh giá tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghệ an – hà tĩnh và xây dựng giải pháp giảm thiểu

v DANH MỤC CÁC TỪ VIỆT TẮT TRONG LUẬN ÁN AHP Phương pháp phân tích thứ bậc Analytic Hierarchy Process AR5 Báo cáo đánh giá lần thứ 5 Fifth Assessment Report CHASM Mô hình kết hợp Thủy v

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Thị Hòa

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN ĐẾN HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN KHU VỰC NGHỆ AN - HÀ TĨNH VÀ XÂY DỰNG

GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI - 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Thị Hòa

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TAI BIẾN MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN ĐẾN HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN KHU VỰC NGHỆ AN - HÀ TĨNH VÀ XÂY DỰNG

GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU

Ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã số: 9520320

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 TS.TRỊNH THÀNH

2 PGS.TS NGUYỄN PHƯƠNG

HÀ NỘI - 2020

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án

là trung thực và chưa được ai công bố trong các công trình nghiên cứu nào

Hà nội, ngày tháng năm 2020

ii

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Trịnh Thành và PGS.TS Nguyễn

Phương người Thầy đã hướng dẫn và giúp tôi định hướng trong nghiên cứu khoa học trong

suốt thời gian thực hiện luận án

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể cán bộ bộ môn Kỹ thuật môi

trường, Khoa Môi trường, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đây không chỉ là nơi đào tạo giúp

tôi trưởng thành hơn trong hoạt động nghiên cứu khoa học mà còn là nơi để tôi chia sẻ những

khúc mắc gặp phải trong quá trình thực hiện luận án Lãnh đạo bộ môn đã tạo điều kiện về

mặt thời gian và trang thiết bị để tôi thực hiện trong suốt quá trình làm luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến chủ nhiệm đề tài cấp bộ B2014-02-212, TS Nguyễn Quốc

Phi, khoa Môi trường, trường Đại học Mỏ - Địa chất đã hỗ trợ kinh phí và tài liệu cho các nội

dung nghiên cứu thực hiện luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn đến các Thầy Cô của Viện Khoa học và Công nghệ Môi

trường, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, những kiến thức mà tôi được tiếp thu, tích lũy

trong suốt thời gian học tập tại đây từ khi là học viên cao học là nền tảng không thể thiếu để

tôi có đủ khả năng tiếp thu, trau dồi kiến thức mới phục vụ cho các nghiên cứu trong luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô của phòng đào tạo trường Đại học Bách khoa

Hà Nội đã giúp đỡ và hướng dẫn tận tình cho tôi các mẫu giấy tờ văn bản trong suốt quá trình

học tập và hoàn thành luận án

Để hoàn thành luận án này không thể không nhắc tới sự hỗ trợ và khuyến khích về

tinh thần của những người thân trong gia đình và bạn bè

Tôi xin Chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng…… năm 2020

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thị Hòa

iii

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIỆT TẮT TRONG LUẬN ÁN v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TAI BIÊN MÔI TRƯỜNG VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 7

Một số khái niệm, tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án 7

Một số khái niệm 7

Một số tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án 7

Tổng quan các tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác 8

Tổng quan tình hình nghiên cứu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản trong nước và ngoài nước 9

Trên thế giới 9

Tại Việt Nam 14

Nguyên tắc lựa chọn các phương pháp phân tích nguy cơ tai biến môi trường 18

Khái quát chung và hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu 19

Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, nhân văn 19

Khái quát đặc điểm địa chất - khoáng sản vùng nghiên cứu 21

Hiện trạng khai thác, chế biến khoáng sản 23

Hiện trạng môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản đặc trưng của vùng nghiên cứu 28

Kết luận chương 1 35

CHƯƠNG 2 CÁCH TIẾP CẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

Cách tiếp cận trong nghiên cứu tai biến môi trường 37

Phương pháp nghiên cứu 41

Phương pháp thu thập, xử lý và tổng hợp tài liệu 41

Phương pháp nghiên cứu khảo sát địa chất môi trường 41

Phương pháp phân tích ảnh viễn thám kết hợp GIS 42

Phương pháp nghiên cứu địa động lực 43

Phương pháp mô hình hóa môi trường 43

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57

3.1 Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản 57

3.1.1 Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu các vị trí khai thác khoáng sản 57

3.1.2 Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu các điều kiện môi trường 59

3.1.3 Kết quả xây dựng CSDL nền phân tích nguy cơ xảy ra tai biến 62

3.2 Kết quả xác định các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ xảy ra tai biến tại vùng 64

iv

3.2.1 Nhóm các yếu tố tự nhiên 64

3.2.2 Nhóm các yếu tố liên quan đến công nghệ khai thác , chế biến khoáng sản 67

3.3 Kết quả đánh giá nguy cơ tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu 70

3.3.1 Kết quả đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến trượt lở liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu (Vùng Quỳ Hợp và vùng Tương Dương Nghệ An) 71

3.3.2 Kết quả phân vùng lũ bùn đá tại vùng Nghiên cứu (Quỳ Hợp - Nghệ An) 100

3.3.3 Kết quả mô phỏng quá trình lan truyền một số chất gây ô nhiễm môi trường tại một số bãi thải quặng đuôi các khu vực khai thác, chế biến khoáng sản 104

3.3.4 Kết quả phân vùng dự báo nguy cơ ô nhiễm môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản 115

3.4 Phân tích đặc điểm tai biến môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản khu vực nghiên cứu 118

3.4.1 Đặc điểm tai biến môi trường liên quan đến công nghệ khai thác 118

3.4.2 Đặc điểm tai biến liên quan đến điều kiện địa chất và loại hình khoáng sản 120

3.5 Phân tích nguyên nhân gây tai biến môi trường tại khu vực Nghiên cứu 121

3.5.1 Nguyên nhân tự nhiên 121

3.5.2 Các nguyên nhân liên quan đến hoạt động nhân sinh 123

3.5.3 Công tác quản lý nhà nước về khoáng sản và môi trường 128

3.6 Xây dựng giải pháp giảm thiểu và phòng ngừa tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản 130

3.6.1 Xây dựng và hoàn thiện các giải pháp tổng thể 132

3.6.2 Các giải pháp cụ thể đối với hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực 133

3.6.3 Xây dựng các giải pháp giảm thiểu các tác nhân gây tai biến 138

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 141

TÀI LIỆU THAM KHẢO 144

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 150

v

DANH MỤC CÁC TỪ VIỆT TẮT TRONG LUẬN ÁN

AHP Phương pháp phân tích thứ bậc Analytic Hierarchy Process

AR5 Báo cáo đánh giá lần thứ 5 Fifth Assessment Report

CHASM Mô hình kết hợp Thủy văn và ổn định Combined Hydrology and Stability Model

CP KSTM Cổ phần khoáng sản thương mại Commercial and mineral joint stocks

(company) DNTN Doanh nghiệp tư nhân Private enterprise

DDA Phương pháp phân tích biến dạng

không liên tục

Discontinuous Deformation Analysis

ĐCCT Địa chất công trình Geological engineering

FEM Phương pháp phần tử hữu hạn Finite Element Method

GIS Hệ thống thông tin địa lý Geographic Information System

GPS Hệ thống xác định vị trí Global Positioning System

Cooperative IPCC Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí

hậu

Intergovernmental Panel on Climate Change

JTC1 Ủy ban Hỗn hợp tai địa chất

KTKS Khai thác khoáng sản Mining activities

LSI Chỉ số nhạy cảm trượt lở đất

NDVI Chỉ số thảm thực vật chuẩn hóa Normalized Difference Vegetation Index QCVN Quy chuẩn Việt Nam Vietnamese regulations

QCKTVMT Quy chuẩn kỹ thuật về môi trường Environmental technical regulations SINMAP Mô hình Khoanh vẽ chỉ số ổn định Stability Index MAPping

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Vietnamese standards

TCCLMT Tiêu chuẩn chất lượng môi trường Environmental quality standards

TNHH Trách nhiệm hữu hạn Limited Liability (company)

TNMT Tài nguyên môi trường Natural resources and environment

TRIGRS Mô hình ước tính lượng mưa xâm nhập

và tính toán ổn định sườn dốc của vùng theo sơ đồ lưới

Transient Rainfall Infiltration and Based Regional Slope-Stability Model

Grid-TT-BTNMT Thông tư - Bộ tài nguyên Môi tường Circular, Ministry of Natural Resources

and Environment

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Khả năng áp dụng các phương pháp phân tích tai biến……… 19

Bảng 1.2 Tổng hợp số lượng, sản lượng các mỏ đang khai thác trên khu vực 26

Bảng 1.3 Tóm tắt điểm mạnh, điểm yếu của các nhóm phương pháp 36

Bảng 2.1 Chỉ tiêu của Saaty so sánh cặp đôi các yếu tố 49

Bảng 2.2 Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố 49

Bảng 2.3 Giá trị RI ứng với từng số lượng chỉ tiêu n 50

Bảng 3.1 Các thành phần môi trường và yếu tố ảnh hưởng liên quan đến tai biến 63

Bảng 3.2 Kết quả tính toán trọng số cho các yếu tố độ dốc 82

Bảng 3.3 Kết quả tính toán trọng số cho các yếu tố vỏ phong hóa 82

Bảng 3.4 Kết quả tính toán trọng số cho các yếu tố thạch học 83

Bảng 3.5 Kết quả tính toán trọng số cho các yếu tố phân cắt sâu 84

Bảng 3.6 Ma trận sai số 85

Bảng 3.7 Độ tin cậy của các phương pháp dự báo 86

Bảng 3.8 Kết quả tính toán trọng số cho độ cao địa hình……… 92

Bảng 3.9 Kết quả tính toán trọng số cho độ dốc địa hình 93

Bảng 3.10 Kết quả tính toán trọng số cho hướng dốc địa hình 93

Bảng 3.11 Kết quả tính toán trọng số cho mật độ dòng chảy 93

Bảng 3.12 Kết quả tính toán trọng số cho yếu tố chỉ số thực vật - NDVI 94

Bảng 3.13 Kết quả tính toán trọng số cho yếu tố địa chất 94

Bảng 3.14 Kết quả tính toán trọng số cho điều kiện ĐCCT 95

Bảng 3.15 Kết quả tính toán trọng số cho điều kiện ĐCTV 95

Bảng 3.16 Kết quả tính toán trọng số cho mật độ đứt gãy 96

Bảng 3.17 Kết quả tính toán trọng số cho đặc điểm vỏ phong hoá 96

Bảng 3.18 Kết quả tính toán trọng số cho yếu tố lượng mưa 97

Bảng 3.19 Kết quả tính toán trọng số cho loại hình đất 97

Bảng 3.20 Kết quả tính toán trọng số cho chiều dày tầng đất 97

Bảng 3.21 Kết quả tính toán trọng số cho thành phần cơ giới 97

Bảng 3.22 Ngưỡng phân bậc nguy cơ trượt lở tại khu vực nghiên cứu……… 99

Bảng 3.23 Bảng phân bậc nguy cơ trượt lở theo phương pháp Thống kê Bayes 99

Bảng 3.24 Bảng phân bậc nguy cơ trượt lở theo phương pháp Hệ số tin cậy 99

Bảng 3.25 Kết quả phân tích mức độ tin cậy của các phương pháp được tổng hợp 100

Bảng 3.26 Ma trận so sánh mức độ quan trọng của các yếu tố 101

Bảng 3.27 Ma trận chuẩn hoá và tính toán trọng số 101

Bảng 3.28 Kết quả tính toán trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng giữa các yếu tố theo ý kiến các chuyên gia 102

Bảng 3.29 Kết quả tính toán trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng trong từng yếu tố 102

Bảng 3.30 Tổng hợp khối lượng lấy mẫu môi trường tại mỏ thiếc sa khoáng Bản Cô 105

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1-1 Hệ các phương pháp phân tích tai biến……… 19

Hình 1-2 Sơ đồ vị trí khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An 29

Hình 1-3 Sơ đồ vị trí khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 32

Hình 2-1 Sơ đồ nguyên tắc tiếp cận nghiên cứu thực hiện trong luận văn 37

Hình 2-2 Các bước trong phân tích tai biến môi trường 38

Hình 2-3 Các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ xảy ra tai biến 38

Hình 2-4 Mô hình biểu diễn xác suất xuất hiện vị trí xảy ra tai biến theo mô hình thống kê Bayes… 44

Hình 2-5 Cấu trúc mạng nơron phân tích trượt lở 47

Hình 2-6 Sơ đồ mô tả sự lan truyền của chất ô nhiễm trong đất 53

Hình 2-7 Quy trình tính toán lan truyền của chất ô nhiễm sử dụng bộ phần mềm GeoStudio 2012 56 Hình 3-1 Các vị trí khai thác khoáng sản (sáng màu và loang lổ) tại Quỳ Hợp trên ảnh Landsat 8 OLI (10/02/2017) 57

Hình 3-2 Vị trí các điểm mỏ tại khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An đến năm 2017 Hình tròn thể hiện các vị trí khai thác thiếc, hình vuông thể hiện các vị trí khai thác đá hoa, hình tam giác thể hiện các vị trí khai thác đá xây dựng thông thường và hình chữ nhật thể hiện các xưởng chế biến khoáng sản 58

Hình 3-3 Một phần cơ sở dữ liệu các điểm mỏ tại khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An 58

Hình 3-4 Một phần cơ sở dữ liệu các điểm mỏ tại khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 59

Hình 3-5 Cấu trúc các trường dữ liệu các điểm mỏ tại Thạch Khê, Hà Tính 59

Hình 3-6 Các vị trí có kết quả phân tích mẫu nước mặt (a), nước ngầm (b) và nước thải (c) tại khu vực nghiên cứu 60

Hình 3-7 Minh họa về cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích mẫu nước mặt 60

Hình 3-8 Minh họa một phần về cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích mẫu nước ngầm 61

Hình 3-9 Minh họa về một phần cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích mẫu nước thải 61

Hình 3-10 Các vị trí có kết quả phân tích mẫu đất (a) và chất thải rắn (b) tại khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 61

Hình 3-11 Minh họa một phần về cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích mẫu đất 62

Hình 3-12 Minh họa một phần về cơ sở dữ liệu một số kết quả phân tích chất thải rắn 62

Hình 3-13 Ảnh Landsat tổ hợp kênh 541 các khu vực Thạch Khê, Hà Tĩnh 63

Hình 3-14 Sơ đồ thành phần thạch học khu vực nghiên cứu 73

Hình 3-15 Sơ đồ mật độ đứt gãy và lineament 74

Hình 3-16 Sơ đồ vỏ phong hóa 74

Hình 3-17 Sơ đồ địa chất công trình khu vực nghiên cứu 75

Hình 3-18 Sơ đồ địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu 76

Hình 3-19 Sơ đồ loại hình đất (a), độ dày tầng đất (b) và thành phần cơ giới đất (c) khu vực 77

Hình 3-20 Sơ đồ hướng dốc địa hình……… 78

Hình 3-21 Sơ đồ hệ thống sông suối khu vực nghiên cứu 79

Hình 3-22 Sơ đồ lớp phủ thực vật khu vực nghiên cứu 79

Hình 3-23 Sơ đồ phân bố mưa lớn nhất trong 24h (a), sơ đồ biểu thị số ngày mưa >75mm (b) và Sơ đồ biểu thị số ngày mưa >100mm (c) 80

Hình 3-24 Sơ đồ hệ thống giao thông khu vực nghiên cứu 81

Hình 3-25 Sơ đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực nghiên cứu 81

Hình 3-26 Các vị trí khai thác khoáng sản tại khu vực Quỳ Hợp 81

Hình 3-27 Sơ đồ dự báo nguy cơ và vị trí các điểm xảy ra tai biến theo kết quả tính toán của mô hình ANN 87

Hình 3-28 Biểu đồ phân bố nguy cơ xảy ra tai biến theo chỉ số nhạy cảm (LSI) 87

Hình 3-29 Phương pháp phân bậc theo phân phối chuẩn 87

viii

Hình 3-30 Sơ đồ phân vùng nguy cơ xảy ra tai biến 88

Hình 3-31 Bản đồ địa hình (a) và độ dốc (b) khu vực nghiên cứu 90

Hình 3-32 Sơ đồ mạng lưới sông suối (a) và mật độ sông suối (b) 91

Hình 3-34 Sơ đồ thảm thực vật khu vực nghiên cứu 91

Hình 3-35 Sơ đồ dự báo nguy cơ trượt lở theo mô hình Thống kê Bayes (a) và phương pháp Hệ số tin cậy (b) 98

Hình 3-36 Kết quả phân bậc nguy cơ trượt lở theo mô hình Thống kê Bayes (a) và phương pháp Hệ số tin cậy (b) 99

Hình 3-37 Sơ đồ dự báo nguy cơ lũ bùn đá: a) hàng năm, b) mùa mưa và c) mùa khô 103

Hình 3-38 Sơ đồ dự báo nguy cơ lũ bùn đá: a) Lượng mưa lớn nhất trong 24h, b) số ngày mưa lớn trên 75mm và c) số ngày mưa lớn trên 100mm 103

Hình 3-39 Sơ đồ vị trí khai thác và các khu bị ô nhiễm tại mỏ thiếc sa khoáng, xã Châu Thành, Quỳ Hợp, Nghệ An 105

Hình 3-40 Quy trình xác định đường cong đặc trưng đất - nước và hàm hệ số thấm 108

Hình 3-41 Hàm hệ số thấm và lực hút dính 108

Hình 3-42 Hàm khối lượng nước và lực hút dính 109

Hình 3-43 Các điều kiện biên và lưới tính toán cho mặt cắt bãi thải mỏ thiếc sa khoáng Bản Cô 109 Hình 3-44 Áp lực nước trong đất sau khi mô phỏng 109

Hình 3-45 Kết quả mô phỏng phát tán sau 250 ngày (a), 500 ngày (b), 750 ngày (c), 1000 ngày (d), 1250 ngày (e) và 1500 ngày (f) 110

Hình 3-46 Sơ đồ vị trí bãi thải và các diện tích ô nhiễm môi trường tại mỏ Đá vôi Châu Hồng, xã Châu Tiến, Quỳ Hợp, Nghệ An 112

Hình 3-47 Các điều kiện biên và lưới tính toán cho mặt cắt bãi thải mỏ đá vôi trắng Châu Hồng 113 Hình 3-48 Áp lực nước trong đất sau khi mô phỏng 113

Hình 3-49 Kết quả mô phỏng phát tán sau 250 ngày (a), 500 ngày (b), 750 ngày (c), 1000 ngày (d), 1250 ngày (e), 1500 ngày (f), 1750 ngày (g) và 2000 ngày (h), 114

Hình 3-50 Các vùng dự báo nguy cơ ô nhiễm môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản tại Quỳ Hợp, Nghệ An 116

Hình 3-51 Các vùng dự báo nguy cơ ô nhiễm môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản tại Thạch Khê, Hà Tĩnh 117

Hình 3-52 Các chiến lược giảm thiểu rủi ro tai biến liên quan đến các hoạt động khoáng 130

Hình 3-53 Một số vị trí xảy ra tai biến liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản 137

Hình 3-54 Nguy cơ vỡ đập hồ lắng và bãi thải quặng đuôi tại khu vực bản Na Kỳ, xã Liên Hợp 137

Hình 3-55 Các vị trí có nguy cơ tai biến tại các xã a) Châu Hồng và b) Châu Lộc……… 138

Hình 3-56 Sơ đồ bố trí bãi nổ mìn vi sai phi điện điển hình 139

đó, đặc biệt nghiêm trọng tại khu vực Nghệ An - Hã Tĩnh, một trong những khu vực tập trung lớn và đa dạng các hoạt động khai thác khoáng sản của nước ta Yếu tố chính gây tác động đến môi trường là các dạng tai biến từ khai trường khai thác khoáng sản, các bãi thải, khí độc hại, bụi và nước thải mỏ làm phá vỡ cân bằng điều kiện sinh thái vốn đã được hình thành

từ hàng chục triệu năm, gây ra sự ô nhiễm nặng nề đối với môi trường đất, nước, không khí…

và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của con người

Trên thế giới, việc nghiên cứu các tai biến môi trường do hoạt động khai thác khoáng sản được chú ý từ rất sớm và hiện đã áp dụng nhiều phương pháp có tính khoa học cao vào việc ước lượng và dự báo nguy cơ Nhưng ở nước ta, vấn đề này mới chỉ được chú trọng trong khoảng 10 năm trở lại đây khi các hoạt động tai biến xảy ra liên tục hàng năm và gây

ra rất nhiều thiệt hại nghiêm trọng về người và của Các thiệt hại về tính mạng con người và tài sản do các dạng tai biến môi trường gây ra thường nghiêm trọng hơn so với nhận thức và đánh giá hiện nay của xã hội Sự quan tâm của cộng đồng về các sự cố môi trường chỉ được chú ý sau khi các thảm hoạ nghiêm trọng đã diễn ra cho thấy các nguy cơ về tai biến môi trường chưa được đánh giá đúng mức, chưa được nghiên cứu một cách bài bản, hệ thống; đặc biệt công tác nghiên cứu dự báo tai biến và rủi do liên quan khai thác khoáng sản gần như còn bỏ ngỏ

Tình hình thực tế trong những năm gần đây cho thấy vấn đề ảnh hưởng và nguy cơ ô nhiễm môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản diễn ra ngày càng phức tạp, hiện tượng tai biến môi trường do khai thác khoáng sản xảy ra với tần suất, cường độ và mật

độ ngày càng cao, gây thiệt hại lớn và ngày càng nghiêm trọng hơn Đi kèm với sự tăng trưởng cao về công suất khai thác là các nguy cơ xảy ra tai biến môi trường tại các khai trường, khu chế biến khoáng sản, bãi thải, các đường lò trong khai thác hầm lò…, nguy cơ phá vỡ các đập quặng đuôi cũng như khả năng sụt, lún trong khai thác hầm lò và hậu quả của chúng lên bề mặt đất còn có khả năng gây ra sự phát tán các chất độc hại ra môi trường xung quanh, gây ô nhiễm môi trường tại các diện tích khai thác trong khu vực nghiên cứu Tuy nhiên, vấn đề nghiên cứu nhận dạng và dự báo mức độ ô nhiễm môi trường trong khai thác khoáng sản và đề xuất các biện pháp phòng ngừa trên cơ sở định lượng hoá mối quan hệ giữa tai biến môi trường và các yếu tố liên quan ở nước ta chưa được quan tâm đúng mức Các

Vì vậy, để khắc phục được những hạn chế nêu trên, việc nghiên cứu đặc điểm phân bố, các tác nhân làm phát tán các chất độc hại vào môi trường sống nhằm khoanh vùng nguy cơ tai biến môi trường và dự báo nguy cơ tai biến môi trường, xây dựng giải pháp phòng ngừa

và biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng của chúng đến môi trường do hoạt động khai thác khoáng sản là hết sức cần thiết Đây là vấn đề có tính khoa học và ý nghĩa thiết thực, làm cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch phục vụ phát triển bền vững kinh tế-xã hội của vùng nghiên cứu nói chung và các khu vực có hoạt động khai thác khoáng sản nói riêng, giúp cơ quan quản lý nhà nước trong công tác cấp giấy phép hoạt động khoáng sản (thẩm định các Dự án đầu tư, thiết kế mỏ, luận án đánh giá tác động môi trường (ĐTM), lập đề án cải tạo, phục hồi môi trường sau khai thác mỏ hoặc kiến nghị các khu vực không đủ điều kiện để tiến hành hoạt động khoáng sản

Từ những vấn đề nêu trên việc nghiên cứu nguy cơ tai biến môi trường liên quan đến

hoạt động khai thác khoáng sản có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao Vì vậy, đề tài “Nghiên

cứu đánh giá tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh và xây dựng giải pháp giảm thiểu” là hết sức cấp thiết, từ đó có kế hoạch

sử dụng và các biện pháp quản lý môi trường một cách hợp, phục vụ mục tiêu phát triển kinh

tế bền vững cho khu vực nghiên cứu nói riêng và xã hội nói chung

2 Mục tiêu của luận án

+ Nghiên cứu xây dựng các giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu

3 Nội dung nghiên cứu

- Xây dựng cơ sở dữ liệu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực nghiên cứu

3

- Nghiên cứu xác định các dạng tai biến địa chất do hoạt động khai thác khoáng sản (sạt lở sườn tầng khai thác, bãi thải, sập đường lò, bục nước trong khai thác hầm lò, sự phá

vỡ các hồ chứa quặng đuôi, biến dạng bề mặt địa hình,…)

- Đánh giá nguy cơ tai biến môi trường đặc trưng (đất, nước, không khí ) tại một số khu vực khai thác khoáng sản ở khu vực Nghệ An - Hà Tĩnh và ảnh hưởng của chúng đến

hệ sinh thái và sức khoẻ cộng đồng

- Đánh giá các yếu tố nguy cơ và phân tích khả năng xảy ra tai biến môi trường bằng phương pháp chuyên gia và các bài toán định lượng do hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực nghiên cứu

- Dự báo mức độ ô nhiễm môi trường dựa trên việc xây dựng các mô hình dự báo khả năng biến động địa chất, phân tích mức độ ổn định đối với các khai trường, bãi thải, hồ chứa quặng đuôi và khu vực chế tuyển quặng; cũng như khả năng phát tán các chất gây ô nhiễm vào môi trường

- Khoanh định các diện tích có khả năng gây tai biến liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản

- Xây dựng các giải pháp giảm thiểu tai biến môi trường do các hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực Nghệ An - Hã Tĩnh

4 Phương pháp nghiên cứu

a Phương pháp thu thập, xử lý và tổng hợp tài liệu:

-Thu thập tổng hợp kết quả đo vẽ bản đồ địa chất và khoáng sản khu vực nghiên cứu bao gồm đặc điểm địa chất khoáng sản, các điều kiện địa chất công trình, thuỷ văn, địa mạo,

vỏ phong hoá, điều kiện khai thác mỏ;

- Tài liệu về thăm dò và khai thác khoáng sản;

- Các tài liệu về khí tượng thủy văn khu vực, địa hình, ảnh viễn thám các khu vực xung quanh các khu mỏ;

- Thu thập, phân tích tổng hợp tài liệu đánh giá ảnh hưởng của hoạt động khai khoáng tới môi trường trong khu vực nghiên cứu

b Phương pháp nghiên cứu khảo sát địa chất môi trường:

Phương pháp này được tiến hành nhằm xác định sự phân bố trong không gian của các tai biến môi trường đã xảy ra, các vị trí, đặc điểm địa hình, địa mạo, cấu trúc địa chất bất lợi;

từ đó xác định các yếu tố nguy cơ ảnh hưởng đến việc hình thành các tai biến Thu thập các loại mẫu phân tích

Các phương pháp khảo sát thực địa bao gồm:

- Lộ trình địa chất môi trường tổng quan trên toàn bộ diện tích nghiên cứu và lộ trình nghiên cứu chi tiết trong các khu mỏ đang khai thác được lựa chọn;

- Tiến hành quan trắc (định kỳ) môi trường không khí, đất, nước theo các quy chuẩn

về chất lượng môi trường hiện hành tại một số các mỏ trong khu vực nghiên cứu;

- Lấy, gia công và phân tích các chỉ tiêu môi trường các loại mẫu đất, nước, thực vật

và mẫu bụi cho một số mỏ đại diện tại khu vực nghiên cứu

c Phương pháp phân tích ảnh viễn thám và nghiên cứu địa mạo cảnh quan:

4

Phương pháp phân tích viễn thám được áp dụng nhằm xác định các yếu tố kiến tạo, biến đổi lớp phủ thực vật, mạng lưới thủy văn trên mặt và mối liên quan của chúng với các dạng tai biến địa chất Phương pháp này được áp dụng cho cả nghiên cứu khái quát và nghiên cứu chi tiết Đây là phương pháp có hiệu quả rất cao với các khu vực có độ che phủ kém, địa hình phân cắt mạnh, khó khăn trong quá trình khảo sát Đồng thời, dựa vào điều kiện địa hình khu vực nghiên cứu, vị trí phân bố của mỏ và điểm quặng khoáng sản tiến hành phân tích dự báo mức độ phát tán của chất ô nhiễm trên cơ sở ứng dụng công nghệ GIS và phân tích ảnh viễn thám

d Phương pháp nghiên cứu địa động lực:

Phương pháp nghiên cứu này được tiến hành nhằm xác định mối liên quan giữa các điều kiện thủy văn và tính chất cơ lý của đất đá đến các tai biến động lực có trong vùng nghiên cứu Các tài liệu địa chất thủy văn, địa chất công trình chủ yếu thu thập và tổng hợp từ các công việc đã được tiến hành trước đây Các tài liệu về các tầng chứa nước, chất lượng nước… các tính chất cơ lý của đất đá, quặng sẽ được bổ sung thông qua việc khảo sát tổng quan trên toàn diện tích và cho từng khu vực lựa chọn nghiên cứu chi tiết

e Phương pháp mô hình hóa môi trường:

Đây là phương pháp nghiên cứu xuyên suốt luận án thông qua việc xây dựng cơ sở

dữ liệu về hiện trạng tai biến cũng như các yếu tố liên quan như địa chất, địa hình, địa mạo, điều kiện thảm phủ, khí hậu thủy văn… và được phân tích bằng các mô hình tính toán định lượng gồm mô hình thống kê Bayes (WoE), mô hình hồi quy logic (LG), mô hình mạng nơron nhân tạo (ANN), mô hình hệ số tin cậy (CF), mô hình đánh giá đa chi tiêu (MCDA)

và biểu diễn kết quả trên nền GIS nhằm xác định hiện trạng cũng như phân vùng nguy cơ xảy

ra tai biến Ngoài ra, NCS còn tiến hành xây dựng các mô hình địa môi trường cụ thể là mô hình phân tử hữu hạn CTRAN/W với mục đích làm sáng tỏ cơ chế phát tán các chất gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh do các hoạt động khai thác khoáng sản tại các khu vực nghiên cứu và mối liên quan của các dạng tai biến với cấu trúc địa chất, đặc điểm địa hình-địa mạo, đặc điểm quặng hoá và phương pháp khai thác, chế tuyển quặng

f Phương pháp chuyên gia:

Luận án trải rộng trên nhiều lĩnh vực như địa chất khoáng sản, địa hóa môi trường và cảnh quan địa mạo, khai thác khoáng sản, kỹ thuật môi trường; do vậy để xử lý, luận giải, tổng hợp tài liệu đưa ra các luận án, đánh giá rủi ro môi trường trong khai thác, cũng như các khuyến cáo về ảnh hưởng của các quá trình khai thác đối với môi trường, khuyến cáo về quy hoạch dân cư, sản xuất nông nghiệp, khai khoáng, bảo vệ môi trường cần tranh thủ được sự đóng góp của các chuyên gia thuộc các lĩnh vực trên Phương pháp chuyên gia được thể hiện dưới các hình thức tổ chức các buổi hội thảo chuyên đề, mời các chuyên gia phân tích xử lý, luận giải tổng hợp tài liệu đưa ra sản phẩm dưới dạng chuyên đề

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng nghiên cứu

* Các dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khoáng sản

- Tai biến địa chất tại các khu vực khai thác, chế biến:

5

+ Sạt lở sườn tầng khai thác, bãi thải, sập đường lò, bục nước trong khai thác hầm lò + Sự phá vỡ của các hồ chứa quặng đuôi

+ Sập, lún, sụt trong khai thác hầm lò và hậu quả của chúng lên bề mặt đất

- Tích tụ và phát tán chất thải rắn và chất thải nguy hại

- Ô nhiễm đất, nước và không khí, cũng như tiềm năng về dòng thải mỏ:

+ Sự ô nhiễm môi trường không khí, đất và nước (mặt, ngầm) do sự phát tán của các hạt bụi, các hợp chất kim loại; đặc biệt kim loại độc hại (kim loại nặng, phóng xạ) và dòng thải acid

+ Sự lan truyền các chất gây ô nhiễm có hại cho con người và môi truờng tự nhiên + Sự acid hoá các thuỷ vực và đất, đặc biệt các khu vực sản xuất nông nghiệp và khu tập trung dân cư sinh sống

* Các sự cố môi trường khác ảnh hưởng đến tính mạng và sức khoẻ con người

6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án

- Ý nghĩa khoa học:

+ Phát triển và hoàn thiện hệ phương pháp phân tích, xử lý tài liệu, xác định các yếu

tố gây tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản

+ Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao độ tin cậy của các phương pháp phục vụ công tác đánh giá ảnh hưởng của tai biến môi trường, làm rõ các các yếu tố gây tai biến địa chất

và ô nhiễm môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản; là cơ sở khoa học và thực tiễn

để xây dựng các giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu tác động môi trương trong hoạt động khai thác khoáng sản ở khu vực nghiên cứu nói chung, trên phạm vi toàn quốc nói chung

7 Tính mới của luận án

1 Luận án đã sử dụng kết hợp phương pháp nghiên cứu định lượng (toán thống kê)

và mô hình số trong dự báo và khoanh vùng nguy cơ xảy ra tai biến môi trường, bao gồm mô hình thống kê Bayes (W0E), phương pháp Hệ số tin cậy (CF), mô hình hồi quy logic (LG) và mạng nơron nhân tạo (ANN) để đánh giá nguy cơ trượt lở; đánh giá nguy cơ xảy ra lũ bùn đá khi có sự cố vỡ các đập quặng đuôi bằng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu (MCDA) và mô

6

hình phần tử hữu hạn CTRAN/W để mô phỏng quá trình di chuyển của các chất gây ô nhiễm

từ các bãi thải ra môi trường

2 Luận án đã tích hợp nhiều tư liệu mới, xây dựng cơ sở dữ liệu về tác động của hoạt động khai thác khoáng sản tới môi trường tự nhiên tại khu vực nghiên cứu Các yếu tố ảnh hưởng tới các dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản được xác định dựa trên các phương pháp phân tích ảnh viễn thám và công nghệ GIS Trong đó, nguồn

tư liệu ảnh viễn thám đa thời gian đã được sử dụng để phân tích sự biến động của các diện tích khai thác khoáng sản, các khu vực khai thác trái phép không được cập nhật trong các báo cáo của các cơ quan quản lý nhà nước Kết quả tổng hợp về các dạng tai biến môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực nghiên cứu đã được xác định với 4 dạng nguy cơ chính gồm: i) khả năng phát tán khói bụi trong không khí; ii) khả năng phát tán các chất ô nhiễm theo mạng lưới sông suối; iii) nguy cơ xảy ra trượt lở tại các sườn tầng khai thác và các vị trí đổ thải và iv) nguy cơ xảy ra lũ bùn đá khi có sự cố sạt lở bãi thải và vỡ các

hồ chứa quặng đuôi

3 Từ kết quả nghiên cứu, luận án đã xây dựng và đề xuất 03 nhóm giải pháp nhằm giảm thiểu tai biến môi trường do các hoạt động khai thác khoáng sản tại khu vực Nghệ An -

Hã Tĩnh, gồm i) Nhóm giải pháp công trình; ii) Nhóm giải pháp phi công trình và iii) nhóm giải pháp về cơ chế chính sách

8 Cấu trúc của luận án

Luận án gồm 143 trang, 36 bảng, 66 hình, 85 tài liệu tham khảo và phụ lục Luận án bao gồm các phần chính sau: Mở đầu (06 trang), Chương 1 - Tổng quan về tai biến môi trường và hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu (30 trang), Chương 2 - Phương pháp nghiên cứu (20 trang), Chương 3 - Kết quả và thảo luận (84 trang) và Kết luận,kiến nghị (03 trang) Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận án được trình bày thành 03 chương:

Chương 1 Tổng quan về tai biến môi trường trong hoạt động khai thác khoáng sản

và hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu

Chương 2 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 Kết quả và thảo luận

7

HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU

Một số khái niệm, tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án Một số khái niệm

- Tai biến môi trường: Tai biến môi trường là biểu hiện về điều kiện, hoàn cảnh, hiện

tượng, vụ việc hoặc quá trình, được xuất hiện, diễn biến trong thiên nhiên, trong xã hội, có tiềm năng gây hại, gây nguy hiểm đe dọa đối với an toàn sức khỏe, tính mạng con người, tài sản kinh tế, tài sản văn hóa - xã hội của một bộ phận cộng đồng loài người, hoặc có nguy cơ

đe dọa, thậm chí phá vỡ tính ổn định, an toàn một bộ phận, cho đến toàn cục mang tính hệ thống môi trường tự nhiên, môi trường văn hóa xã hội và môi trường nhân sinh ([1], [2])

- Tai biến môi trường trong hoạt động khoáng sản: là các dạng tai biến môi trường

nêu trên được xuất hiện, diễn biến có liên quan hoạt động thăm dò, khai thác và chế biến khoáng sản

- Khoáng sản: khoáng sản là khoáng vật, khoáng chất có ích được tích tụ tự nhiên

hàng ngàn, hàng nghìn năm ở thể rắn, thể lỏng, thể khí tồn tại trong lòng, trên mặt đất Khoáng sản là tài nguyên hầu hết không tái tạo được, là tài sản quan trọng của quốc gia

- Hoạt động khoáng sản: Theo quy định của pháp luật về Khoáng sản (Điều 2, Luật Khoáng sản) thì Hoạt động khoáng sản bao gồm hoạt động thăm dò khoáng sản, hoạt động

khai thác khoáng sản và chế biến khoáng sản

- Thăm dò khoáng sản là hoạt động nhằm xác định trữ lượng, chất lượng khoáng sản

và các thông tin khác phục vụ khai thác khoáng sản

- Khai thác khoáng sản là hoạt động nhằm thu hồi khoáng sản, bao gồm xây dựng

cơ bản mỏ, khai đào, phân loại, làm giàu và các hoạt động khác có liên quan

- Chế biến khoáng sản: Chế biến khoáng sản là quá trình sử dụng riêng biệt hoặc kết

hợp các phương pháp cơ-lý-hóa để làm thay đổi tính chất của khoáng sản sau khi khai thác nhằm tạo ra các sản phẩm có quy cách, chỉ tiêu kỹ thuật phù hợp với yêu cầu sử dụng và có giá trị thương mại cao hơn khoáng sản sau khai thác

+ Quặng đuôi: Quặng đuôi, còn được gọi là tailings, quặng cuối, là vật liệu được thải

ra trong quá trình chế biến khoáng sản Trong quặng đuôi vẫn còn hàm lượng khoáng sản có ích vì quá trình chế biến khoáng sản không bao giờ đạt hiệu quả 100%

+ Bãi thải: Bãi thải (waste dump) là khu vực dùng để chứa đất đá thải và các tạp chất

khác trong quá trình khai thác, sàng tuyển và chế biến khoáng sản (theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 04:2017/BCT an toàn trong khai thác mỏ)

+ Đứt gãy: Đứt gãy (còn gọi là biến vị, đoạn tầng hoặc phay) là một hiện tượng địa

chất liên quan tới các quá trình kiến tạo trong vỏ trái đất Đứt gãy chia làm nhiều loại: Đứt gãy thuận, đứt gãy nghịch, đứt gãy trượt bằng

Một số tiêu chuẩn, quy chuẩn sử dụng trong luận án

Theo Luật Bảo vệ Môi trường mới nhất ban hành năm 2014, tiêu chuẩn môi trường là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định làm căn cứ để bảo vệ môi trường

8

- Môi trường không ô nhiễm: là môi trường có các thông số nằm trong trong mức

cho phép của tiêu chuẩn về chất lượng môi trường (TCCLMT)

- Môi trường ô nhiễm: là môi trường có một hoặc nhiều chất gây ô nhiễm vượt

quá TCCLMT

- Môi trường ô nhiễm nghiêm trọng: là môi trường có hàm lượng của 1 hoặc

nhiều hóa chất, kim loại nặng vượt quá TCCLMT từ 3 lần trở lên hoặc nhiều chất ô nhiễm khác vượt quá TCCLMT từ 5 lần trở lên

- Môi trường ô nhiễm đặc biệt nghiêm trọng (hàm lượng của 1 hoặc nhiều hóa

chất, kim loại nặng vượt quá TCCLMT từ 5 lần trở lên, hoặc nhiều chất ô nhiễm khác vượt quá TCCLMT từ 10 lần trở lên

Mức độ ô nhiễm môi trường được xác định chi tiết cho từng thông số dựa trên cơ

sở so sánh giữa kết quả phân tích mẫu với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về TCCLMT Đối với nước mặt so sánh theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT; nước ngầm theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT; nước thải công nghiêp theo QCVN 40-2011/BTNMT; đất và chất thải rắn theo QCVN 03-MT:2015/BTNMT; môi trường không khí xung quanh theo QCVN 05:2013/BTNMT và QCVN 26:2010/BTNMT Cụ thể, hàm lượng xác định các mức ô nhiễm của các thông số môi trường được trình bày cụ thể tại bảng 1 phần phục lục của luận án

Tổng quan các dạng tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản

Công nghiệp khai thác khoáng sản tăng trưởng mới cả về quy mô và việc áp dụng các công nghệ tiên tiến đã góp phần quan trọng vào công cuộc đổi mới đất nước Tuy vậy, hoạt động khoáng sản đã gây tiêu cực đến môi trường, làm cạn kiệt tài nguyên, gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe và an toàn của người lao động Có nhiều cách để phân chia các dạng tai biến môi trường liên quan hoạt động khai thác khoáng sản tuy nhiên với đặc thù của vùng nghiên cứu nên vấn đề tác động môi trường tự nhiên do hoạt động khai thác khoáng sản được chia ra 3 dạng: Các tai biến vật lý, tai biến hóa học và tai biến sinh thái [3]

- Tai biến vật lý: Các dạng tai biến vật lý liên quan đến quá trình khai thác khoáng sản

bao gồm các hiện tượng như đổ lở, trượt tại các moong khai thác, lũ bùn đá do các bãi thải

mỏ bị phá vỡ

- Các dạng tai biến hóa học:

Với đặc thù là khai thác và chế biến đá, các dự án khi đi vào hoạt động sẽ phát sinh các nguồn ô nhiễm như bụi và khí thải phát sinh chủ yếu từ các hoạt động của phương tiện vận chuyển, từ quá trình nổ mìn, nghiền sang, bốc xúc…

Sự phá vỡ cấu trúc của đất đá chứa quặng khi tiến hành đào bới và khoan nổ sẽ thúc đẩy các quá trình hoà tan, rửa lũa các thành phần chứa trong quặng và đất đá, quá trình tháo khô mỏ, đổ các chất thải vào nguồn nước, chất thải rắn, bụi thải không được quản lý, xử lý chặt chẽ, tham gia vào thành phần nước mưa, nước chảy tràn cung cấp cho nguồn nước tự nhiên là những tác động hoá học làm thay đổi tính chất vật lý và thành phần hoá học của nguồn nước xung quanh các khu mỏ Việc khai thác và tuyển quặng vàng phải dùng đến thuốc tuyển chứa Hg, ngoài ra, các nguyên tố kim loại nặng như asen, antimoan, các loại quặng sunfua, có thể rửa lũa hoà tan vào nước

9

- Các tai biến sinh thái liên quan đến môi trường:

Hoạt động khai thác khoáng sản và các hoạt động liên quan ảnh hưởng đến hệ sinh thái dưới với mức độ khác nhau: Bị phá huỷ hoàn toàn hoặc bị ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng và phát triển Không những thế, các chất thải của quá trình khai thác như bụi, khí thải, chất thải rắn cũng có ảnh hưởng nhất định tới hệ thực vật khu vực xung quanh do khả năng lan truyền trong môi trường Bụi là một trong những tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm, như đối với thực vật, bụi lắng đọng trên lá làm giảm khả năng quang hợp của cây, làm giảm năng suất cây trồng Chất thải rắn và khí độc hại làm ảnh hưởng tới sự sinh sản của các loài động vật Tiếng ồn và chấn động khi nổ mìn cũng ảnh hưởng đến sức khỏe tinh thần của người dân Bên cạnh đó, quá trình khai thác khoáng sản chiếm dụng đất nông nghiệp và lâm nghiệp

Tổng quan tình hình nghiên cứu tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản trong nước và ngoài nước

Trên thế giới

Trên thế giới công tác nghiên cứu về tai biến và rủi ro môi trường do hoạt động khai thác khoáng sản thường được tiến hành cùng với quá trình điều tra, thăm dò và khai thác khoáng sản Trong đó, các nghiên cứu tập trung đánh giá sự ảnh hưởng của quá trình khai thác tới môi trường tự nhiên cũng như nhân sinh, đặc biệt là sau Thập kỷ Quốc tế về Giảm thiểu Thiên tai (1990), các nghiên cứu, điều tra về tai biến và rủi ro đã được các nhà khoa học, các nhà quản lý quan tâm thúc đẩy và đã thể hiện sự phát triển rất mạnh mẽ ở nhiều quốc gia Các dự án lớn mang tính toàn cầu có thể kể đến như: Dự án kết hợp của UNESCO và Liên đoàn địa chất quốc tế (IUGS) về đánh giá tác động môi trường và sức khoẻ con người do khai thác khoáng sản tại Châu Phi [4], Chương trình Giảm thiểu thiệt hại sau khai thác mỏ tại Mỹ [5], Nhật Bản [6], Dự án giảm thiểu nguy cơ tai biến từ năm 2004 đến 2012 của Ngân hàng Thế giới (WB) [7], Chương trình Giảm thiểu và Ứng phó với tai biến và rủi ro của Quỹ Môi trường Toàn cầu (GEF) [8] ….đều có đánh giá về các tai biến liên quan đến hoạt động khai khoáng Thành quả đạt được của các dự án này là đã cung cấp cho cộng đồng nhận thức về các dạng tai biến cũng như nguy cơ rủi ro môi trường do khai thác khoáng sản gây ra, giúp cho các chính quyền địa phương và các cơ quan quản lý nhà nước có những chiến lược hiệu quả trong phòng tránh thiên tai, giảm thiểu hậu quả và tìm kiếm những biện pháp khắc phục

Các tai biến môi trường liên quan đến hoạt động thăm dò, khai thác và chế biến khoáng sản diễn ra khá phổ biến, nguy hiểm và đôi khi gây ra những thảm họa nghiêm trọng về tính mạng con người, phá hủy nhiều công trình dân sinh kinh tế Trên thế giới, việc nghiên cứu, xác định mức độ ảnh hưởng nhằm hướng tới mục tiêu phòng tránh các thiệt hại do tai biến gây ra luôn được đặc biệt quan tâm trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội Nhiều nghiên cứu về tai biến và đánh giá rủi ro môi trường đã được tiến hành chi tiết, đặc biệt tại một số quốc gia như Mỹ, Canada, Anh, Pháp, Úc, Ấn Độ, Đức, Nhật, Trung Quốc nơi hàng năm những thiệt hại do các tai biến địa chất và môi trường gây lên tới hàng tỷ USD Từ năm 2000,

Mỹ đã xây dựng “Chiến lược quốc gia 10 năm giảm nhẹ tai biến địa chất”, trong đó các tai

biến liên quan đến khai thác khoáng sản đóng một phần rất quan trọng

Tại Trung Quốc, từ những năm 1989-1990, đã tiến hành xây dựng atlas về phòng ngừa các tai biến địa chất, trong đó nghiên cứu về nguyên nhân hình thành, các đặc trưng, mức độ nguy hại và cách phòng trị Năm 1992, Viện Điều tra cơ bản về Địa chất thủy văn - Địa chất công trình Trung Quốc cũng đã tiến hành điều tra nghiên cứu xây dựng bản đồ phân

10

loại, phân bố và phân vùng dự báo tai biến địa chất cho toàn lãnh thổ Hiện nay, tại Trung Quốc, các nghiên cứu đã đi sâu theo hướng lượng hoá các yếu tố nguyên nhân và dự báo tai biến với sự hỗ trợ của công nghệ địa không gian kết hợp GIS, viễn thám và các hệ thống quan trắc tự động Trung Quốc đang tiến hành thành lập bộ bản đồ tai biến môi trường toàn quốc

và hiện đang tích cực thành lập các bản đồ tai biến môi trường cho từng tỉnh và từng khu vực quan trọng, trong đó đặc biệt chú ý đến các khu vực đang có các hoạt động khai thác khoáng sản ([9], [10], [11])

Tại Nga, các nghiên cứu đang đi sâu phân tích mối quan hệ của các hiện tượng tai biến địa chất với các chuyển động hiện đại vỏ Trái đất, đặc biệt là đứt gẫy hoạt động Các yếu

tố ảnh hưởng như lượng mưa, độ che phủ rừng và hoạt động kinh tế của con người cũng được nhấn mạnh Do điều kiện khí hậu khắc nghiệt và dân cư phân bố thưa thớt nên các dự án nghiên cứu tai biến địa chất tại Nga không thực hiện trên diện rộng mà chỉ được tiến hành đánh giá cho từng khu vực dự án cụ thể Nhiệm vụ chủ yếu bao gồm việc xây dựng các bản

đồ dự báo, đánh giá rủi ro tại các vùng lãnh thổ khác nhau và đặc biệt đã áp dụng cụ thể cho một số đô thị, đối tượng kinh tế xã hội quan trọng như trong quy hoạch vùng thủ đô Moscow, khu liên hợp Olympic Sochi hay các vùng băng vĩnh cửu ([12], [ 13], [14])

Tại Hàn Quốc, người ta đã xây dựng đề án nghiên cứu trượt lở liên quốc gia 2005) thuộc Ủy ban các chương trình Khoa học Trái đất ở Đông Á và Đông Nam Á (CCOP)

(2003-do Viện Địa chất và Tài nguyên Hàn Quốc (KIGAM) tài trợ Đề án này đã giúp đỡ các nước thành viên phát triển các kỹ thuật đánh giá tai biến trượt lở ở nước mình Khi thực hiện đề án này nhiều phương pháp và kỹ thuật được nghiên cứu áp dụng (hệ thống thông tin địa lý - GIS, phân tích không gian, viễn thám ) để thu thập, quản lý và nghiên cứu phân vùng tai biến trượt lở ([15])

Tại Mỹ, từ năm 2000 chính phủ đã đề ra chương trình nghiên cứu tai biến trượt lở và chiến lược giảm nhẹ thiệt hại do Cục Địa chất Mỹ (USGS) quản lý Trong chiến lược phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại do trượt lở gây ra, USGS đề xuất thành lập 4 dạng bản đồ: bản đồ thống kê trượt lở, bản đồ nhạy cảm trượt lở, bản đồ nguy cơ tai biến và bản đồ đánh giá rủi

ro [16]

Trước những năm 1990, hầu hết các nghiên cứu về tai biến địa chất nói chung trên thế giới đều sử dụng phương pháp thống kê và tổng hợp thông tin về hiện trạng tai biến Phương pháp này đòi hỏi sự quan trắc thường xuyên và nhiều công sức khảo sát thực địa Năm 1972, Nemcok và nnk nghiên cứu về cách phân loại các dạng trượt lở đất đá và thành lập bản đồ kiểm

kê trượt đất tỷ lệ 1:1.000.000 cho toàn bộ Tiệp Khắc [17], Năm 1974, Hatano và nnk thành lập bản đồ địa mạo 1:200.000 của vùng Sendai (Nhật Bản) [18], qua đó chỉ ra các đặc điểm địa mạo dễ xảy ra các dạng tai biến địa chất Sự phát triển của các phương pháp đo vẽ trực tiếp và phân tích địa mạo được phát triển liên tục như trong các nghiên cứu của Kienholz năm 1978, Rupke năm 1988 đã giúp đã tìm ra các dấu hiệu sườn có quan hệ trực tiếp với các dạng tai biến liên quan đến điều kiện địa hình, Seijmonsbergen năm 1992 và Cardinal năm 2002 đã thảo luận

về ảnh hưởng của sự phân bố dòng chảy cũng như các yếu tố địa chất nền ảnh hưởng như thế nào đến việc hình thành tai biến Việc ứng dụng các kết quả nghiên cứu đã cho phép nhiều nhà nghiên cứu xây dựng nên các sản phẩm đánh giá tai biến như năm 1980 Conway thành lập bản

đồ phân bố trượt lở tỷ lệ 1:50.000 cho các vùng than tại phía nam Xứ Wales (Anh) [19], năm

xu hướng phân tích về quy luật phát triển địa hình và đưa ra những cảnh báo về nguy cơ xảy

ra tai biến trong tương lai Sự kết hợp của công nghệ GIS, viễn thám và GPS với độ chính xác cao được đưa vào áp dụng nghiên cứu nguy cơ xảy ra tai biến đã làm tăng mức độ chính xác cho các kết quả dự báo Các nghiên cứu của Barredo năm 2000 và Van Westen năm 2000

đã thảo luận chi tiết về khả năng sử dụng các kết quả phân tích ảnh với nguồn ảnh cả từ viễn thám hoặc ảnh hàng không, trong đó đề cập đến việc sử dụng các dữ liệu ảnh đa thời gian thành lập cơ sở dữ liệu các vị trí đã từng xảy ra tai biến, phục vụ rất đắc lực cho việc tính toán trọng số sử dụng các phương pháp thống kê sau này Năm 2002 Pair và Kappel đã tiếp cận nghiên cứu các hiện tượng tai biến địa chất tại khu vực thung lũng Tully trên cơ sở nghiên cứu địa mạo lịch sử và phân tích thống kê mức độ thiệt hại do tai biến gây ra [21] Từ các tài liệu lịch sử về những tai biến đã xảy ra, các tác giả đã phân nhóm các yếu tố ảnh hưởng, làm

cơ sở tiền đề cho việc đánh giá và dự báo khả năng xảy ra tai biến trong tương lai tại khu vực nghiên cứu Năm 2002, Cardinali và nnk đã trình bày một phương pháp địa mạo trong dự báo rủi ro trượt lở đất Cơ sở của phương pháp dựa trên sự xác định các vụ trượt lở đất trong một khu vực hiện tại và trong quá khứ có liên quan đến cấu trúc địa chất và địa hình khu vực [22]

Cơ sở dữ liệu gồm các thống kê lịch sử về tai biến trượt lở được thực hiện trên các website

và những ghi chép, đồng thời phân tích, giải đoán ảnh viễn thám trong giai đoạn 1941-1999 cho toàn bộ vùng Umbria, miền trung Italy Nghiên cứu đã phân tích những thay đổi về quy

mô, phân bố các vụ trượt lở có thể cho ra mô hình sự phát triển tiến hóa địa hình, và lấy đó làm cơ sở cho công tác dự báo phòng tránh tai biến trượt lở trong tương lai Việc kết hợp các yếu tố ảnh hưởng được các tác giả Ayalew năm 2005 và Castellanos and Van Westen năm

2007 sử dụng phương pháp phân tích đa mục tiêu không gian (SMCA), sử dụng ý kiến chuyên gia để cho điểm đối với từng thông số như trong phương pháp phân tích thứ bậc (AHP/ANP)

đã được sử dụng khá phổ biến Đồng thời, với các khu vực chưa có đủ cơ sở dữ liệu về vị trí cũng như thời gian xảy ra tai biến, việc lượng hóa các thông số đầu vào khó khăn, nhiều tác giả như Ercanoglu and Gokceoglu năm 2001và Chung and Fabbri năm 2001 đã sử dụng các phương pháp toán logic mờ nhằm tránh cách ngưỡng cứng trong việc ước tính các trọng số

Cùng với sự phát triển của GIS và mở rộng các công cụ tính toán dựa trên máy tính

cá nhân, các phương pháp sử dụng toán thống kê cũng được sử dụng từ rất sớm Trong công

bố của Lan và nnk (2004), tập thể tác giả đã nghiên cứu tai biến trượt lở đất tại các lưu vực sông Xiaojiang trên cơ sở xây dựng cơ sở dữ liệu không gian quan trọng của các vụ lở đất bằng cách sử dụng kỹ thuật GIS [23] Các mối quan hệ định lượng giữa lở đất và các yếu tố ảnh hưởng đến sạt lở đất được thành lập bởi các mô hình thống kê Bayes, phương pháp hệ số tin cậy (CF) được Chung và Fabbri năm 2001 cho kết quả mang tính khách quan dựa trên số liệu Các yếu tố đầu vào ảnh hưởng như: thạch học, cấu trúc, độ dốc, hướng sườn, độ cao…

đã được sử dụng, từ đó, làm cơ sở thành lập bản đồ tai biến trượt lở đất trong khu vực nghiên cứu Năm 2014, Christos Chalkias và nnk đã nghiên cứu các tai biến địa chất tại bán đảo Peloponnese, Hy Lạp trên cơ sở ứng dụng GIS chồng ghép, phân tích đánh giá các yếu tố ảnh hưởng như: độ cao, độ dốc, hướng sườn, thạch học, lớp phủ, lượng mưa… Sau khi phân cấp

12

và tính trọng số của các chỉ tiêu rồi tích hợp chúng lại với nhau để xây dựng chỉ số nhạy cảm trượt lở đất (LSI) [24] Qua đó, các tác giả đã thành lập bản đồ phân cấp nhạy cảm tai biến trượt lở đất của khu vực

Qua các nghiên cứu trên có thể thấy, về cơ bản các yếu tố ảnh hưởng chính đến nguy

cơ xảy ra tai biến bao gồm nhóm các yếu tố về điều kiện địa hình (độ cao, độ dốc, hướng sườn…), nhóm các yếu tố địa chất nền như đặc điểm thạch học, cấu trúc và nhóm các yếu tố

tự nhiên và nhân sinh khác như lượng mưa, lớp phủ, hiện trạng sử dụng đất… Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu gồm các phương pháp định tính dựa trên kiến thức chuyên gia (phân tích địa mạo, ảnh máy bay, AHP) và các phương pháp toán thống kê (CF, LSI) sử dụng trên nền GIS

Một trong các nội dung nghiên cứu về các tai biến liên quan đến hoạt động khoáng sản là xác định được nguy cơ xảy ra của chúng trong tương lai Nhìn chung, các công trình nghiên cứu đều xác định nguy cơ tai biến bằng các mô hình lý thuyết, đó là cách tiếp cận giả định với các điều kiện như trong thực tế với các yếu tố đầu vào bao gồm các yếu tố tự nhiên cũng như hoạt động của con người Kết quả nghiên cứu thường được thể hiện dưới dạng các bản đồ nguy cơ tai biến với các mức độ cao thấp phân bố trong không gian Việc đánh giá được thể hiện qua các nội dung như sau:

- Thành lập các bản đồ yếu tố ảnh hưởng: Các yếu tố ảnh hưởng thường được sử dụng

như là các lớp thông tin trong mô hình đánh giá, bao gồm việc xác định các không gian phân

bố và mức độ tác động đến quá trình xảy ra tai biến [25] Dựa vào kiến thức chuyên gia và việc phân tích hiện trạng tai biến, các yếu tố có thể đánh giá ở các tầm quan trọng khác nhau bằng việc gán trọng số cho chúng Tuy nhiên, việc xác định các yếu tố ảnh hưởng cũng rất khác nhau, có thể chú trọng các thông số liên quan đến phần nền địa chất công trình hoặc các yếu tố ngoại sinh và nhân tạo

- Xác định các yếu tố gây mất ổn định: Nếu như các tai biến tại các khu vực khai thác

khoáng sản có thể xác định được một cách rõ ràng thì cách tiếp cận tốt nhất trong việc thành lập các sơ đồ dự báo là xác định và phân tích các yếu tố gây bất ổn định (Rice et al., 1969)

Cụ thể như vấn đề trượt lở tại các moong khai thác và bãi thải quặng đuôi, ta có thể xác định một cách rõ ràng các giá trị độ dốc sườn, độ cao, mức độ nứt nẻ của đất đá… đối với những

vị trí thường xuyên xuất hiện tai biến Đó là cơ sở cho việc xác định các không gian không

có điều kiện điều tra trực tiếp thông qua những phân tích cụ thể này Ngoài ra, các đánh giá dựa vào tài liệu trong quá khứ, sự thay đổi của các nhân tố, cường độ tác động của chúng cũng phải được đưa vào tính toán như lượng mưa, hoạt động nổ mìn phá đá, vận chuyển

- Các phương pháp mô phỏng, mô hình hóa môi trường: Mô hình động năng khối

trượt và dòng chảy có thể mô phỏng bởi các máy tính dựa trên các phương trình toán học như

mô hình SINMAP, CHASM dựa trên phân tích các tham số định tính gữa động năng dòng chảy và độ dốc Điều đáng nói ở mô hình này là có thể xác định được thời gian chuyển động trên sườn dốc dựa trên việc quan trắc cường độ mưa, trong những điều kiện độ dốc sườn cụ thể Việc mô phỏng dựa trên các mô hình số và mô hình địa kỹ thuật như SLOPE/W, CTRAN/W (GEO-Slope, 2018), GALENA của Kumar và Sanoujam năm 2006, CLARA-W của Gilson năm 2008, cho phép đưa ra được các kịch bản ứng với từng điều kiện đầu vào và các điều kiện biên khác nhau, đồng thời có thể tính toán được chính xác các hệ số an toàn của từng phương án Tuy nhiên, những mô hình như thế này đòi hỏi thông tin đầu vào rất chi tiết

13

như lượng mưa, cường độ mưa, khả năng bão hòa của đất, sử dụng đất… những thông số rất khó quan trắc được chính xác Một hướng khác của các mô hình số sử dụng trong đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến, đặc biệt liên quan đến các khối đá cứng như tại các vùng khai thác

mỏ là sử dụng mô hình Lý thuyết khối (Block Theory Việc phân chia các khối đất đá ra thành các cấu trúc riêng biệt cho phép phân tích chi tiết không chỉ về nguy cơ xảy ra tai biến mà còn giúp ước lượng được kích thước của các khối trượt, giúp cho việc đề xuất các giải pháp

xử lý có độ chính xác cao hơn Các phương pháp tiếp cận tương tự đã được sử dụng để mô phỏng cho cả một khu vực lớn hoặc cho một vùng mỏ cụ thể, nơi có các hoạt động khai khoáng với độ phân giải cao [26]

Thời gian gần đây, với sự trợ giúp của công nghệ viễn thám, khả năng đánh giá rủi ro đối với các khu vực có nguy cơ xảy ra tai biến đã tỏ rõ những hiệu quả đáng kể Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, hầu hết các công tác quan trắc đã được tự động hoá để có thể phát hiện và đưa ra các cảnh báo các sự cố một cách chính xác và kịp thời và

đã góp phần không nhỏ để giảm thiểu thiệt hại về tính mạng và tài sản do các hiện tượng tai biến gây ra Hiện nay, nguồn thông tin dữ liệu về vị trí xảy ra tai biến, và các yếu tố nền được thu thập nhiều và chi tiết hơn sử dụng công nghệ GIS, viễn thám, ảnh hàng không hay từ các trạm quan trắc môi trường tự động, các trạm khí tượng thủy văn… đã trở nên khá dễ dàng và chính xác Với lượng dữ liệu rất lớn và phong phú đó, các kỹ thuật khai phá dữ liệu (data mining) cũng đã được sử dụng để xây dựng các mô hình dự báo tai biến Các nghiên cứu được thực hiện cho nhiều đối tượng và loại hình tai biến khác nhau như đánh giá tổng quát

về nguy cơ ô nhiễm môi trường do khai thác khoáng sản ([27], [28], [29], [30])

Bên cạnh đó có một số nhà khoa học đã nghiên cứu và đánh giá các dạng tai biến liên quan đến biện pháp khai thác ([23], [24]), các nghiên cứu về tổn thương và ước lượng rủi ro ([31]; [32], [33], [34], [35]), phương pháp đánh giá tai biến ([36], [37], [38], [39]) Nhóm phương pháp phân tích thống kê kết hợp phân tích ảnh viễn thám và công nghệ GIS đang được xem là một trong những hệ phương pháp có hiệu quả cao nhất trong điều tra, nghiên cứu và đánh giá các tai biến môi trường Trong các phương pháp thống kê, việc đánh giá nguy

cơ xảy ra tai biến (susceptibility) được đánh giá định lượng thông qua tích hợp mức độ nhạy cảm của các yếu tố thành phần thể hiện thông qua tỷ số tần suất Trong mô hình sử dụng xác suất, việc tính toán tỷ số tần suất (frequency ratio) là cách tiếp cận rất cơ bản, được dựa trên

cơ sở phân tích quan hệ giữa sự phân bố các vị trí xảy ra tai biến và từng yếu tố ảnh hưởng nhằm tìm ra mối tương quan trong phạm vi khu vực nghiên cứu Các yếu tố ảnh hưởng được thể hiện dưới dạng bản đồ với các lớp khác nhau và được tích hợp trong các phần mềm GIS

Tỷ số tần suất của một lớp là tỷ số giữa tỷ lệ phần trăm diện tích (hoặc điểm) các vị trí xảy ra tai biến của lớp đó so với tổng số diện tích (hoặc điểm) các vị trí xảy ra tai biến trong cả vùng nghiên cứu và tỷ lệ phần trăm diện tích lớp đó so với tổng diện tích vùng nghiên cứu Nói một cách khác tỷ số tần suất của một lớp là tỷ số giữa mật độ tai biến của lớp đó so với mật

độ tai biến trung bình của toàn bộ vùng Tỷ số tần suất thể hiện tỷ số diện tích tai biến xảy ra trong toàn bộ diện tích nghiên cứu và cũng là tỷ số giữa xác suất xảy ra trượt đất và không trượt đất [40]

Các mô hình tính toán thông kê sử dụng GIS thực chất là việc chồng chập có trọng số các bản đồ yếu tố thành phần gây ra tai biến với các giá trị số thể hiện trọng số để tạo ra bản

đồ chỉ số nguy cơ xảy ra tai biến Việc phân chia các giá trị này theo các lớp sẽ cho bức tranh

14

về nguy cơ trượt lở trong khu vực nghiên cứu Theo Schuster (1996), có thể chọn ra ít nhất là

20 nhân tố để nghiên cứu trượt đất tùy theo quy mô mức độ chi tiết của nguồn tài liệu thu thập được Bên cạnh đó, việc đánh giá xác suất xảy ra tai biến theo thời gian được dựa trên các giả thiết: xác suất xuất hiện tai biến có liên quan đến xác suất xuất hiện ngưỡng mưa hoạt động tai biến không xảy ra hoặc hiếm xảy ra khi mà lượng mưa nằm dưới ngưỡng mưa [41] Đánh giá xác suất trượt đất theo thời gian thường dựa vào hai phân phối xác suất: phân phối nhị thức và phân phối Poisson

Các phương pháp nghiên cứu hiện đại được tập trung vào việc định lượng hoá các thông số đầu vào và ước lượng mức độ rủi ro đã đạt được nhiều kết quả khả quan Trong số này, có thể kể đến các mô hình được xây dựng trên nền GIS để phân tích và dự báo khả năng hình thành và phát triển của các dạng tai biến địa chất và môi trường ([42], [ 43], [44]) Việc

xử lý ảnh kết hợp với các thông tin nền về địa chất, địa mạo, hoạt động kiến tạo, vỏ phong hóa, điều kiện thủy văn dưới tác động của hoạt động khai khoáng cho phép tạo ra các mô hình tổng hợp, phục vụ rất tốt cho công tác điều tra, đánh giá tai biến địa chất và bảo vệ môi trường Các phương pháp đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến thường được xây dựng dựa trên 2 giả thiết ([45], [46])

- Quá khứ là chìa khóa cho tương lai, các khu vực đã từng xảy ra các tai biến sẽ thường

có nguy cơ tiếp tục xảy ra trong tương lai Do vậy, việc thu thập các số liệu chi tiết về đặc điểm của từng vị trí đã xảy ra tai biến là rất quan trọng trọng bất cứ một dự án đánh giá nguy

cơ tai biến nào

- Các vùng có cùng điều kiện môi trường (như đặc điểm địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, địa mạo, hiện trạng sử dụng đất ) với vùng đã từng xảy ra tai biến thì cũng có nguy cơ xảy

ra trong tương lai

Bên cạnh đó, hàng năm, các tổ chức quốc tế nghiên cứu về tai biến địa chất và môi trường cũng thường tổ chức nhiều hội nghị, đưa ra các hướng dẫn, trong đó giới thiệu các nghiên cứu chuyên đề cụ thể, xác định các dạng tai biến địa chất, xác định các vùng tổn thương cũng như khả năng chịu tổn thương do tai biến môi trường liên quan đến các hoạt động khai thác khoáng sản, đánh giá thiệt hại từ rủi ro môi trường, đặc biệt là việc áp dụng các phương pháp và công nghệ mới ([47], [48], [49], [50]) Các hội nghị này thường được tổ chức tại các điểm nóng về tai biến môi trường như Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Thụy Sỹ, Nepal… Kết quả đạt được của các nghiên cứu, hướng dẫn này có thể được học hỏi và áp dụng cho tình hình thực tế cụ thể tại Việt Nam

Như vậy, có thể thấy số lượng các công trình nghiên cứu về tai biến môi trường trên thế giới là rất lớn và được triển khai từ sớm, tập trung chủ yếu ở các nước phát triển Việc ứng dụng những công nghệ hiện đại, các phương pháp và mô hình tính toán mới đã cho phép các nhà nghiên cứu xây dựng được các sản phẩm có độ tin cậy cao trong việc dự báo các nguy cơ xảy ra tai biến

Tại Việt Nam

Trong những năm gần đây, các tai biến môi trường liên quan đến khai thác khoáng sản đã và đang xảy ra rộng khắp, liên tục ở nhiều vùng ở nước ta, gây nhiều thiệt hại nghiêm trọng về người và của Các hoạt động khai thác đã phá vỡ thế cân bằng tự nhiên tại các khu

mỏ, đồng thời dưới tác động của các điều kiện địa chất nội, ngoại sinh, sự biến đổi khí hậu toàn cầu đi kèm với sự biến đổi thời tiết thất thường gây mưa lớn đã thúc đẩy quá trình tai

15

biến ngày càng phát triển mạnh mẽ, quy mô ngày càng lớn và với mức độ thiệt hại ngày càng tăng, đe dọa đến tính mạng con người và sự phát triển kinh tế bền vững Điều kiện địa hình các tỉnh Nghệ An - Hà Tĩnh thường có độ dốc lớn, có năng lượng địa hình lớn, đồng thời với mạng lưới sông suối dốc, khả tích luỹ nước nhanh Các vùng tập trung tài nguyên và khai thác khoáng sản thường phân bố tại các khu vực có địa hình cao như sườn núi, núi có độ dốc lớn nên rất dễ bị tác động bởi các hiện tượng trượt lở đất đá, lũ bùn thải do mưa lớn kéo dài nhiều ngày Tại các khu mỏ khai thác đá và quặng, việc đổ bỏ đất đá thải tạo tiền đề cho mưa

lũ bồi lấp các sông suối, các thung lũng và đồng ruộng phía chân bãi thải và các khu vực lân cận Khi có mưa lớn thường gây ra các dòng bùn di chuyển xuống vùng thấp, vùng đất canh tác, gây tác hại tới hoa màu, ruộng vườn, nhà cửa Vào mùa mưa lũ thường gây ra lũ bùn đá, gây thiệt hại tới môi trường và các hoạt động kinh tế-xã hội khác Việc khai thác đá vật liệu xây dựng gây phá hoại cảnh quan môi trường, gây ô nhiễm không khí cùng nguy cơ đá lở ảnh hưởng đến tính mạng con người Tại các vùng khai thác khoáng sản ven biển, rất dễ bị tác động bởi nước lũ, nước biển dâng, đặc biệt vùng sa khoáng titan lộ trên mặt cát dễ bị ngập trong nước biển khi đưa vào khai thác, đồng thời việc bóc đất phủ khai thác sâu để lại nhiều

hồ chứa nước mặt bị ô nhiễm Ngoài ra, việc khai thác cát lòng sông gây xói lở bờ, ảnh hưởng các công trình giao thông, gây ô nhiễm nguồn nước ([51], [52])

Các nghiên cứu chủ yếu liên quan đến khả năng ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí do sự phát tán của các kim loại nặng và phóng xạ ([53], [54]), nghiên cứu phương pháp cải tạo, xử lý nguy cơ tai biến môi trường, sử dụng hợp lý tài nguyên và môi trường, phục vụ phát triển bền vững ([55], [56], [57], [58], [59], [60]) Các nghiên cứu chủ yếu đánh giá chung

về nguy cơ xảy ra tai biến địa chất tại các khai trường, khu chế biến khoáng sản, bãi thải…, nguy cơ phá vỡ các đập quặng đuôi cũng như khả năng sụt, lún và hậu quả của chúng lên bề mặt địa hình Đồng thời, đánh giá khả năng tích tụ và phát tán chất thải rắn, nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do sự phát tán của các hạt bụi, các hợp chất kim loại và dòng thải mỏ, cũng như sự axit hoá các thuỷ vực và đất, đặc biệt các khu vực sản xuất nông nghiệp và tập trung dân cư Ngoài ra còn có các công trình khoa học đánh giá về tai biến địa chất chung, trong đó nghiên cứu về các hoạt động của con người như khai thác khoáng sản là một trong những tác nhân quan trọng ([61], [62], [63], [64]) Trong đó đề án nghiên cứu tổng hợp có thể kể đến đề tài “Nghiên cứu đánh giá tổng hợp các loại hình tai biến địa chất trên lãnh thổ Việt Nam” của Trần Trọng Huệ năm 2004 Đây là công trình nghiên cứu ở quy mô cấp lãnh thổ với tỷ lệ 1:1.000.000 Đề tài đã tiến hành nghiên cứu các dạng tai biến từ các hoạt động trượt lở, lũ quét, tai biến địa hoá… cho toàn bộ lãnh thổ bao gồm cả các khu vực khai thác khoáng sản

và kết quả phân vùng với tỷ lệ nghiên cứu nhỏ Hiện nay, nước ta đang tiến hành thực hiện

đề án Chính phủ về “Điều tra, đánh giá và phân vùng cảnh báo nguy cơ trượt lở đất đá các vùng miền núi Việt Nam” Đề án kéo dài từ 2012-2022 và đã thực hiện khảo sát thu thập cơ bản về hiện trạng tai biến, trong đó bao gồm cả số liệu tại các khu vực khai thác khoáng sản

Do được nghiên cứu ở các tỷ lệ nhỏ, các kết quả phân vùng chủ yếu sử dụng các phương pháp chuyên gia như phương pháp phân tích thứ bậc AHP/ANP, phương pháp chồng chập chỉ số (index overlay)

Các nghiên cứu này đáp ứng được công tác quy hoạch vùng, lãnh thổ, định hướng cho những nghiên cứu tiếp theo, giúp một số địa phương lập kế hoạch phòng tránh tai biến trong quy hoạch chung về phát triển kinh tế và xây dựng công trình Tuy nhiên các kết quả này

16

chưa có khả năng sử dụng phục vụ cho quy hoạch chi tiết đối với khu vực nhỏ hơn như từ cấp huyện trở xuống Đặc biệt đối với các khu vực có hoạt động khoáng sản tập trung thường chỉ tương đương với diện tích của cấp hành chính thôn, bản hoặc cấp xã Bên cạnh đó, các nghiên cứu này chỉ tiến hành điều tra, khảo sát ảnh hưởng của môi trường tự nhiên, chủ yếu mang tính chất điều tra hiện trạng, đáp ứng được phần nào công tác định hướng quy hoạch phát triển vùng và lãnh thổ mà chưa nghiên cứu đánh giá mức độ ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, khả năng chịu tổn thương của môi trường, cũng như đánh giá thiệt hại từ các rủi

ro môi trường của quá trình khai thác khoáng sản Đồng thời, mối quan hệ giữa các dạng tai biến và các yếu tố nguy cơ bằng các phương pháp tính toán định lượng trên cơ sở ứng dụng công nghệ GIS chưa được nghiên cứu bài bản và hệ thống

Các nghiên cứu về nguy cơ tai biến môi trường liên quan đến các hoạt động khoáng sản [65] đã được nghiên cứu chi tiết hơn ở tỷ lệ vùng cho từng khu vực cụ thể và làm sáng tỏ

về hiện trạng, nguyên nhân và đánh giá các nguy cơ xảy ra tai biến Tại một số khu vực cụ thể đã xây dựng được các bản đồ cảnh báo về nguy cơ xảy ra tai biến và đưa ra các kiến nghị giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại [66] Nghiên cứu về các tai biến môi trường liên quan đến hoạt động khoáng sản dần được tiến hành theo một trình tự thống nhất gồm các bước: Nghiên cứu lịch sử hiện trạng; các nguyên nhân gây phát sinh; phân vùng cảnh báo nguy cơ, đề xuất các giải pháp phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại, tuy nhiên riêng phần đánh giá các đối tượng chịu tổn thương và lượng hóa thiệt hại còn tương đối hạn chế Tại các nghiên cứu này, phương pháp tính toán định lượng sử dụng toán thống kê đã được sử dụng như phương pháp chỉ số thống kê (statistical index), hệ số tin cậy (certainty factor), thống kê Bayes (Bayes statistics) ([67], [68], [69]), phương pháp hồi quy tuyến tính (linear regression), hồi quy đa biến (multivariate regression) … để ước lượng các trọng số sử dụng trong phân tích mối quan hệ giữa khả năng xảy ra tai biến và các yếu tố môi trường liên quan Các nghiên cứu cũng cho thấy, đối với mỗi loại tai biến, mức độ tác động của mỗi yếu tố nguyên nhân

có những biểu hiện khác nhau; Ở mỗi khu vực, vai trò của mỗi yếu tố nguyên nhân đối với một loại tai biến cũng thể hiện khác nhau; Mỗi loại tai biến hình thành thường bởi một nhóm các yếu tố nguyên nhân gây nên; Các yếu tố có mối quan hệ khăng khít và tác động qua lại với nhau làm gia tăng độ nhạy cảm của tai biến Trong đó đặc biệt cho thấy, các hoạt động phát triển kinh tế của con người, cụ thể là các hoạt động khai thác mỏ, đóng vai trò thúc đẩy việc hình thành một số tai biến

Các nghiên cứu khác về đánh giá tai biến môi trường gần đây chủ yếu nghiên cứu về đánh giá những thiệt hại về môi trường sinh thái do các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt và ảnh hưởng của biến đổi khí hậu Liên quan đến đánh giá rủi do liên quan đến hoạt động khai thác khoáng sản, các kết quả nghiên cứu bước đầu đã đạt được những thành tựu đáng kể, đã thành lập các bản đồ hiện trạng tai biến môi trường với quy mô khác nhau, đánh giá cụ thể tác động của khai thác khoáng sản đến môi trường đồng thời cũng đã xác định các yếu tố tự nhiên cũng như nhân sinh ảnh hưởng đến nguy cơ tai biến môi trường Trong nhiều công trình nói trên đã khoanh vùng dự báo nguy cơ tiềm ẩn tai biến và đã đưa ra những biện pháp trước mắt cũng như lâu dài phục vụ sự phát triển bền vững cho nền kinh tế-

xã hội ở nước ta Các nghiên cứu này ngoài mục tiêu góp phần quy hoạch và sử dụng hợp lý tài nguyên lãnh thổ còn có ý nghĩa trong việc định hướng xây dựng kinh tế xã hội bền vững các địa phương cũng như các khu vực đang khai thác khoáng sản

17

Các nghiên cứu cập nhật hơn gần đây, các tác giả đã sử dụng cả các phương pháp phân tích dữ liệu lớn (big data) trong đánh giá nguy cơ xảy ra tai biến tại các khu vực có các hoạt động khoáng sản Hướng nghiên cứu sử dụng các giải pháp học máy (marchine learning)

và khai phá dữ liệu (data mining) trong xây dựng các mô hình dự báo nguy cơ xảy ra tai biến đang được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng [70, 71, 72] Nhóm nghiên cứu về tai biến môi trường mà NCS là một trong những thành viên chính cũng đang ứng dụng các kiến thức về trí tuệ nhân tạo (AI) và các thuật toán tối ưu bầy đàn (Particle Swarm Optimization - PSO) phục vụ cho việc xây dựng các bản đồ nguy cơ xảy ra tai biến Phương pháp được sử dụng chủ yếu bao gồm các phương pháp khai phá dữ liệu (data mining) như mô hình cây quyết định (decision tree), mạng nơron nhân tạo (artificial neural network), phương pháp vectơ hỗ trợ (support vector machine), thuật toán Apriori Hiện nay, các phương pháp tối ưu hóa (optimization) sử dụng các thuật toán phỏng sinh học (bioinspired algorithms) như mô hình tối ưu đàn kiến (ant colony), thuật toán tối ưu bầy ong (Artificial Bee Colony - ABC), thuật toán bầy đom đóm (Firefly algorithm), tiến hóa vi phân (differential evolution)… cũng đã được các tác giả trong nhóm nghiên cứu sử dụng nhằm giúp việc ước lượng các trọng số hội

- Nguy cơ xảy ra các tai biến môi trường chủ yếu xảy ra dưới tác động của 2 nhóm yếu tố chính gồm nhóm các yếu tố tự nhiên như điều kiện địa chất nền, đặc điểm thạch học, cấu trúc, kiến tạo, đặc điểm địa hình, độ dốc, lượng mưa… và nhóm các yếu tố nhân sinh như phương thức khai thác mỏ, độc dốc sườn tầng, các hoạt động vận chuyển, nổ mìn phá đá…

- Các phương pháp phân tích định tính đã dần thay thế bằng nghiên cứu định lượng bởi các phương pháp tính toán hiện đại, sử dụng phối hợp giữa các mô hình tính toán thống

kê và GIS, viễn thám, sử dụng dữ liệu lớn (big data) trong phân tích mối quan hệ giữa nguy

cơ xảy ra tai biến và các yếu tố môi trường liên quan Các phương pháp này được thực hiện với nhiều đối tượng tai biến, ở nhiều tỷ lệ nghiên cứu khác nhau và dần được đưa vào trong nghiên cứu ảnh hưởng môi trường của các hoạt động khai khoáng

- Các nghiên cứu về tai biến môi trường trên thế giới đang được nghiên cứu toàn diện,

từ phân tích hiện trạng tai biến (hình thái, nguồn gốc, cơ chế và yếu tố phát sinh, cường độ, tần suất và hậu quả ), độ nhạy cảm của môi trường do cả tự nhiên và các hoạt động của con người đối với nguy cơ xảy ra tai biến, lập bản đồ phân vùng tai biến, cuối cùng là đánh giá tổn thương và phân tích rủi ro

- Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu đã tiến hành xây dựng mạng lưới quan trắc với phương tiện kỹ thuật nghiên cứu hiện đại, giám sát và cảnh báo phù hợp cũng đã được tiến hành ở các nước phát triển Việc tăng cường sử dụng công nghệ địa không gian bao gồm nguồn tư liệu ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) cũng như mô hình hoá các quá trình tai biến nhằm dự báo chính xác hơn về diễn biến của các tai biến này

18

- Việc nghiên cứu phòng tránh giảm nhẹ tai biến đã trở thành nhiệm vụ toàn cầu, được nhiều nước quan tâm Trong đó, việc nghiên cứu và lập bản đồ tai biến là một bước không thể thiếu trong quá trình quy hoạch tổng thể của nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ Ở nhiều nước, đã xây dựng chiến lược quốc gia về nghiên cứu phòng tránh giảm nhẹ tai biến, bao gồm cả các khu vực hoạt động khai thác khoáng sản, nhiều cách tiếp cận và các tổ hợp phương pháp mới đã được áp dụng thành công Các kiến thức thường xuyên được cập nhật, chia sẻ tai các hội nghị, hội thảo khoa học lớn trong ngành, giúp cho việc tiếp cận và áp dụng thực tế tại Việt Nam trở nên dễ dàng hơn

Nguyên tắc lựa chọn các phương pháp phân tích nguy cơ tai biến môi trường

Kết quả của quá trình tích hợp thông tin của nhiều lớp nhạy cảm là việc xây dựng bản

đồ phân vùng tai biến cũng như thống kê không gian phân bố để dự báo các khu vực có khả năng xảy ra tai biến trong tương lai Các bản đồ dự báo nguy cơ xảy ra tai biến được xây dựng dưới dạng xác suất Xác suất xảy ra tai biến chính là khả năng xảy ra sự cố tại một khu vực

cụ thể nào đó dựa trên việc phân tích mối quan hệ giữa sự xuất hiện các vị trí xảy ra tai biến với các yếu tố liên quan với nó

Các hệ phương pháp đánh giá và phân vùng tai biến cũng đã phát triển khá phong phú,

có thể kể đến như: Các phương pháp đo vẽ trực tiếp (đo vẽ địa mạo hoặc phân tích tài liệu viễn thám, ảnh hàng không), các phương pháp kinh nghiệm (hệ chuyên gia, AHP), các phương pháp này phù hợp với những nghiên cứu ban đầu, tỷ lệ nhỏ (1:100.000-1:1.000.000),

số liệu chưa đầy đủ hoặc chưa có kết quả khảo sát thực địa Các phương pháp tính toán định lượng có thể kể đến phương pháp chỉ số (mô hình thống kê Bayes, phân tích cặp, chỉ số thống kê), các phương pháp toán thống kê (phương pháp xác suất, hồi quy đa biến, hồi quy logic, các phương pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo như mạng nơron thần kinh, logic mờ, cây quyết định…), đây là các phương pháp đòi hỏi nguồn số liệu khảo sát chi tiết, đánh giá kết quả dựa trên sự tương tác giữa nhiều thông số, phù hợp với nghiên cứu tai biến ở tỷ lệ trung bình (1:25.000-1:50.000) Cuối cùng là các phương pháp dựa trên các đặc tính địa kỹ thuật (các

mô hình khoanh vẽ chỉ số ổn định (SINMAP), mô hình ước tính lượng mưa xâm nhập và tính toán ổn định sườn của vùng theo sơ đồ lưới (TRIGRS), phương trình cân bằng giới hạn, hệ các phương pháp số như phương pháp phân tử hữu hạn (FEM), mô hình số độ cao (DEM), phương pháp phân tích biến dạng không liên tục (DDA), lý thuyết phân tích khối…), đây là các phương pháp mô hình hoá chi tiết, áp dụng cho một diện tích nhỏ hoặc từng vị trí cụ thể

và kết quả thường được mô tả dưới dạng hệ số an toàn, tuy nhiên để áp dụng các phương pháp này cần nhiều thời gian và tiền bạc để thu thập số liệu chi tiết, thích hợp cho nghiên cứu tai biến địa chất ở các tỷ lệ lớn (>1:10.000)

19

Hình 1-1 Hệ các phương pháp phân tích tai biến

Việc lựa chọn phương pháp phân tích tai biến nói chung phụ thuộc vào nguồn số liệu ban đầu cũng như đặc điểm cụ thể của hiện tượng tai biến trong khu vực nghiên cứu

Bảng 1.1 Khả năng ứng dụng các phương pháp phân tích tai biến

Hệ phương pháp

Tỷ lệ nghiên cứu

Nhỏ (< 1:100.000)

Trung bình (1:25.000 đến 1:100.000)

Lớn (1:5.000 đến 1:25.000)

Chi tiết (> 1:5.000)

Các phương pháp phân tích chỉ số Trung bình Tốt Tốt Trung bình

Các phương pháp địa kỹ thuật Không tốt Không tốt Trung bình Tốt

Tùy từng nguồn số liệu thu thập được của từng khu vực cụ thể sẽ lựa chọn phương pháp phù hợp cho việc đánh giá vai trò ảnh hưởng của các yếu tố liên quan tới các hiện tượng tai biến thể hiện khác nhau và quá trình tích hợp thông tin sẽ tìm ra các vùng hội tụ các yếu tố gây ra tai biến

Khái quát chung và hiện trạng môi trường khu vực nghiên cứu

Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, nhân văn

a Vị trí địa lý

20

Khu vực nghiên cứu là 2 tỉnh có diện tích lớn nhất Việt Nam thuộc vùng Bắc Trung

Bộ, có tọa độ địa lý từ 7o53'50'' đến 20o00' vĩ độ Bắc và từ 103o52' đến 106o30'20'' kinh độ Đông [73]

b Đặc điểm địa hình, địa mạo

Khu vực nghiên cứu nằm ở Đông Bắc dãy Trường Sơn, địa hình đa dạng, phức tạp và

bị chia cắt bởi các hệ thống đồi núi, sông suối hướng nghiêng từ Tây sang Đông

Địa hình đồi núi chiếm trên 80% diện tích tự nhiên, đồng bằng có diện tích nhỏ, bị chia cắt bởi các dãy núi, sông suối, có 4 dạng địa hình sau [73]: Núi trung bình uốn nếp khối nâng lên mạnh, Núi thấp uốn nếp nâng lên yếu, Thung lũng kiến tạo - xâm thực, Vùng đồng bằng Hà Tĩnh nằm dọc theo ven biển với có địa hình trung bình trên dưới 3m, bị uốn lượn theo mức độ thấp ra cửa biển từ vùng đồi núi phía Tây, càng về phía Nam càng hẹp Nhìn chung, địa hình tương đối bằng phẳng nhất là vùng hình thành bởi phù sa các sông suối lớn trong tỉnh, đất có thành phần cơ giới từ thịt trung bình đến nhẹ

c Đặc điểm khí tượng - thủy văn

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu sự tác động trực tiếp của gió mùa Tây - Nam khô và nóng (từ tháng 4 đến tháng 8) và gió mùa Đông Bắc lạnh,

ẩm ướt (từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau)

Nhiệt độ đất bình quân mùa đông thường từ 18-22oC, ở mùa hè bình quân nhiệt độ đất từ 25,5 - 33oC Tuy nhiên nhiệt độ đất thường thay đổi theo loại đất, màu sắc đất, độ che phủ và độ ẩm của đất

Khu vực nghiên cứu có lượng mưa nhiều, trừ một phần nhỏ ở phía Bắc, còn lại các vùng khác có lượng mưa bình quân hàng năm đều trên 2000 mm, cá biệt có nơi trên 3000 mm

d Đặc điểm mạng lưới thủy văn

- Sông, suối:Tổng chiều dài sông suối trên địa bàn tỉnh Nghệ An là 10.005 km, mật

độ trung bình là 10,05 km/km2 Sông lớn nhất là sông Cả (sông Lam) bắt nguồn từ huyện Mường Pẹc tỉnh Xieng Khoảng (Lào), có chiều dài là 532 km (riêng trên đất Nghệ An có chiều dài là 361 km), diện tích lưu vực 27.200 km2 (riêng ở Nghệ An là 17.730 km2) Tổng lượng nước hàng năm khoảng 28.109 m3 trong đó 14,4.109 là nước mặt [73]

Nhìn chung nguồn nước khá dồi dào, đủ để đáp ứng cho sản xuất và phục vụ cho đời sống sinh hoạt của nhân dân địa phương

e Điều kiện kinh tế - xã hội

Sản xuất công nghiệp - xây dựng: Giá trị sản xuất công nghiệp - xây dựng năm 2015 ước tăng 12,2% so với năm 2014; trong đó giá trị sản xuất công nghiệp ước tăng 14,05%

Giáo dục, đào tạo: Tiếp tục gặt hái nhiều thành tích trong các kỳ thi học sinh giỏi quốc gia, khu vực, quốc tế, tuyển sinh đại học, cao đẳng với 99 học sinh đạt giải học sinh giỏi quốc

Hoạt động văn hóa, thể thao: Chỉ đạo tổ chức tốt các hoạt động văn hoá, văn nghệ chào mừng các dịp lễ, tết, ngày kỷ niệm lớn

* Hà Tĩnh

- Đặc điểm kinh tế: Tính đến năm 2010, tốc độ tăng trưởng kinh tế đạt trên 11,5%, trong đó: Nông, lâm, ngư nghiệp tăng 1,92%, Công nghiệp - xây dựng tăng 22,3%, Thương mại dịch vụ tăng 9,5%, tổng sản phẩm trong tỉnh đạt 6.747 tỉ đồng, GDP bình quân đầu người đạt 10,5 triệu đồng/năm Cơ cấu kinh tế: Nông nghiệp: 35,01%; Công nghiệp - xây dựng: 34,56%; Dịch vụ: 30,43% [73]

Cơ cấu kinh tế tỉnh Hà Tĩnh nhìn chung khá cân đối, tỉnh Hà Tĩnh đang từng bước chuyển dịch theo hướng tỉ trọng công nghiệp, dịch vụ ngày một tăng, tỉ trọng nông nghiệp giảm

- Đặc điểm dân cư: Hà Tĩnh hiện có 1 thành phố, 1 thị xã, 10 huyện với 235 xã, 15 phường và 12 thị trấn Theo kết quả điều tra ngày 1/4/1999, tỉnh Hà Tĩnh có 1.268.968 người, năm 2006 dân số đạt mức 1.245.670 người, năm 2009 đạt 1.226.360 người và tính đến năm

2010 dân số Hà Tĩnh đạt mức 1.227.673 người Về dân số, Hà Tĩnh đứng thứ 21 trong 63 tỉnh, thành phố của cả nước và đứng thứ 3 trong các tỉnh vùng Bắc Trung Bộ (sau Thanh Hóa

và Nghệ An)

Mật độ dân số năm 2010 của Hà Tĩnh là 205 người/km2, là tỉnh có mật độ dân số cao

ở vùng Bắc Trung Bộ Tuy nhiên, dân cư phân bố không đều giữa thành thị và nông thôn, giữa các huyện, thị trong tỉnh

Trong những năm gần đây, tỉ lệ tăng dân số của tỉnh Hà Tĩnh có xu hướng giảm dần Tuy vậy, hàng năm dân số vẫn tăng lên hàng nghìn người, tỉ lệ tăng dân số tự nhiên bình quân hàng năm xấp xỉ 0,65%, năm 2010 tỉ lệ gia tăng dân số tự nhiên của tỉnh là 0,6%

Khái quát đặc điểm địa chất - khoáng sản vùng nghiên cứu

1.5.2.1 Đặc điềm địa chất

Về cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu nằm trong đới Thanh - Nghệ Tĩnh và ven rìa đới nâng Phu Hoạt Đới Thanh - Nghệ Tĩnh nằm giữa các đứt gãy sâu: đứt gãy Sông Mã về phía đông bắc, đứt gãy Rào Nậy về phía tây nam và đứt gãy Điện Biên - Lai Châu về phía tây Tham gia vào cấu trúc có rất nhiều các thành tạo địa chất tuổi từ Proterozoi muộn đến Đệ

Tứ, thành phần gồm các đá trầm tích, magma, biến chất [74]

- Các đá biến chất lộ ra ở phần trung tâm của đới Phu Hoạt thuộc hệ tầng Bản Khạng, tuổi Proterozoi muộn - Cambri sớm Thành phần gồm đá phiến thạch anh 2 mica chứa silimalit, disten, granat, quaczit, plagiogneis Ngoài ra, rìa các khối magma xâm nhập có khối lượng khá lớn các đá biến chất nhiệt, biến chất trao đổi như đá phiến thạch anh - mica - felspat,

đá sừng có granat - silimalit - epidot, đá hoa thuộc diện phân bố của các đá biến chất đã phát hiện các loại khoáng sản như thiếc, đá quý…([74], [75])

- Các đá trầm tích lục nguyên phân bố trên phần lớn diện tích của tỉnh Các đá này là thành phần chủ yếu trong các hệ tầng Sông Cả, Huổi Nhị, Nậm Tầm, Huổi Lôi, La Khê, Đồng

22

Trầu, Qui Lăng, Đồng Đỏ tuổi từ Ordovic đến Trias Thành phần gồm cuội, sạn kết, cát kết, bột kết, đá phiến sét Các trầm tích này thường có chiều dày khá lớn, có khi tới vài nghìn mét Trong điều kiện thuận lợi, các đá có thành phần hạt mịn như đá phiến sét, bột kết phong hoá thành sét có chất lượng tốt, đạt yêu cầu sét xi măng, sét gạch ngói như ở Anh Sơn, Cồn Vang, Nam Thái Riêng hệ tầng Đồng Đỏ có chứa than đá, gặp ở Phu Sáng, tuy nhiên quy mô nhỏ

và chất lượng không cao ([74], [75])

- Các đá trầm tích carbonat chiếm khối lượng lớn Chúng là thành phần chủ yếu trong các hệ tầng Nậm Kắn, Bắc Sơn, Hoàng Mai và một phần trong các hệ tầng Huổi Lôi, La Khê, Đồng Trầu tuổi từ Devon đến Trias Các đá vôi hệ tầng Bắc Sơn, Hoàng Mai tạo thành các khối núi lớn như ở Quỳnh Lưu, Đô Lương, Anh Sơn, Con Cuông Các đá trầm tích gồm các

đá thạch anh sericit, quaczit, cát kết dạng quaczit, cát kết, bột kết hệ tầng Sông Cả (O3-S1sc) phân bố chủ yếu ở phía tây tỉnh Hà tĩnh ([74], [75])

- Các trầm tích Đệ Tứ phân bố chủ yếu ở khu vực đồng bằng, ven biển và dọc theo các sông, suối lớn Đây là các thành tạo cung cấp vật liệu xây dựng dồi dào như cát cuội sỏi, sét gạch ngói, ngoài ra còn có than bùn, titan… Ở khu vực miền núi, các trầm tích này chứa các sa khoáng thiếc, vàng, đá quý, monazit,… phân bố dọc theo sông Cả, sông Con và các thung lũng suối ở Quỳ Châu, Quỳ Hợp, Tân Kỳ, Tương Dương…([74], [75])

- Các đá xâm nhập phân bố thành các khối có kích thước khác nhau Đá granit thuộc các phức hệ Đại Lộc, Sông Mã, Phia Bioc, Bản Muồng, Bản Chiềng, Trường Sơn tạo thành các khối lớn như Nậm Giải (270km2), Mường Xén (400km2), Bản Chiềng (200km2) Đây là nguyên liệu sản xuất đá xây dựng, đá ốp lát rất phong phú Các đá phức hệ Bản Chiềng còn liên quan đến khoáng hoá thiếc, wolfram

- Các đá magma phun trào chủ yếu có tuổi Mesozoi và Kainozoi Trong Mesozoi, phun trào gặp ở các hệ tầng Đồng Trầu, Mường Hinh tuổi Trias, diện phân bố không lớn, rải rác ở đông bắc Mường Xén, Quế Phong, Quỳ Châu, Con Cuông, Đô Lương thành phần gồm ryolit, ryodacit [75] Các đá trầm tích - phun trào bao gồm cuội kết tuf, bột kết, đá phiến, cát kết xen ryolit, felzit và tuf của chúng thuộc hệ tầng Đồng Trầu (T2ađt) phân bố thành dải kéo dài từ Kỳ Anh qua Can Lộc đến Hương Sơn Hà Tĩnh

Khu vực nghiên cứu là nơi giàu tiềm năng khoáng sản Các hoạt động thăm dò khai thác khoáng sản đã diễn ra từ nhiều năm nay Tuy nhiên, chỉ đến năm 1997, sau khi luật khoáng sản ra đời, các hoạt động thăm dò khai thác khoáng sản mới được chấn chỉnh và bước đầu được các ngành chức năng quản lý thống nhất

Kết quả của công tác điều tra tài nguyên khoáng sản trên địa bàn khu vực nghiên cứu

đã ghi nhận 280 mỏ, điểm khoáng sản, biểu hiện khoáng sản của 35 loại khoáng sản rắn thuộc

6 nhóm và các nguồn nước nóng - nước khoáng [76] Cụ thể là:

Nhiên liệu khoáng có than đá, than nâu

Khoáng sản kim loại gồm có sắt, mangan, titan, chì, kẽm, đồng, thiếc, wolfram, arsen, bauxit, vàng, monazit

Nguyên liệu hoá và phân bón có barit, than bùn, phosphorit, đá vôi trắng

Nguyên liệu gốm sứ và vật liệu chịu lửa có sét, kaolin, felspat, dolomit, bột màu Nguyên liệu kỹ thuật và đá quý có thạch anh tinh thể, đá quý và bán quý (corindon, spinel, rubi, saphir)

23

Vật liệu xây dựng có đá vôi xi măng, sét xi măng, bazan phụ gia xi măng, sắt phụ gia

xi măng, cát silic, silic hoạt tính, đá ốp lát, đá xây dựng, cát cuội sỏi, laterit, sét gạch ngói…

Nước nóng - nước khoáng

Hiện trạng khai thác, chế biến khoáng sản

1.5.3.1 Hiện trạng khai thác, chế biến khoáng sản

Theo số liệu thu thập tại Sở Tài nguyên và Môi trường các tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh, tính đến thời điểm tháng 8 năm 2019, trên địa bàn 2 tỉnh có 315 đã được cấp phép khai thác (Nghệ An 130 mỏ, Hà Tĩnh 150 mỏ), gồm Bộ Tài nguyên và Môi trường cấp 25 giấy phép,

số còn lại do UBND các tỉnh cấp [76]

Kết quả khảo sát, điều tra tại thực địa đã xác định trên địa bàn hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh có 320 mỏ khai thác và 34 xưởng chế biến khoáng sản các loại gồm khoáng sản nhiên liệu 1 mỏ, khoáng sản kim loại 43 mỏ, khoáng chất công nghiệp 20 mỏ và khoáng sản làm vật liệu xây dựng 253 mỏ (số liệu tại thời điểm điều tra)

a Nhóm nhiên liệu: đang khai thác 1 mỏ than đá ở mỏ than Khe Bố, xã Tam Quang,

huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An với sản lượng hàng năm đạt trên 20.000 tấn

b Nhóm kim loại: có 43 mỏ đang khai thác [76] trong đó:

- Quặng sắt khai thác tại 7 mỏ gồm Quỳ Hợp 1 mỏ, Anh Sơn 1 mỏ, Quế Phong 3 mỏ,

Thạch Hà 1 mỏ và Vũ Quang 1 mỏ Công suất khai thác của các mỏ từ 30.000 đến 600.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác quặng sắt trên 500.000 tấn/năm (trong đó Nghệ An 170.000 tấn, Hà Tĩnh 330.000 tấn)

- Quặng mangan khai thác 7 mỏ, trong đó vùng Phụ cận Thành phố Vinh 2 mỏ, khu

Tân Hợp (Tân Kỳ) 1 mỏ, vùng Đức Thọ - Can Lộc 2 mỏ và Phía Tây thành phố Hà Tĩnh 1

mỏ Công suất khai thác của các mỏ từ 1.500 đến 40.000 tấn/năm Tổng sản lượng hàng năm đạt trên 80.000 tấn (Nghệ An 30.500 tấn, Hà Tĩnh 50.000 tấn)

- Quặng titan sa khoáng khai thác tại 4 mỏ dọc ven biển các huyện Thạch Hà, Cẩm

Xuyên và Kỳ Anh Công suất khai thác của các mỏ từ 14.640 đến 647.000 tấn/năm Tổng sản lượng trung bình hàng năm đạt 1.000.000 tấn Do trữ lượng ngày càng cạn kiệt nên sản lượng năm sau giảm so với năm trước

- Quặng thiếc chủ yếu khai thác trên địa bàn huyện Quỳ Hợp 13 mỏ, Anh Sơn 1 mỏ,

tổng số 14 mỏ (trong đó thiếc gốc 5 mỏ, thiếc sa khoáng 9 mỏ); công suất mỗi mỏ từ 9,7 đến 30.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm đạt trên 10.000 tấn quặng thiếc

- Quặng chì - kẽm 7 mỏ, khai thác tại huyện Anh Sơn 2 mỏ, Tân Kỳ 1 mỏ và Con

Cuông 4 mỏ Công suất khai thác của các mỏ từ 2.000 đến 33.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm đạt trên 42.000 tấn quặng chì - kẽm

- Quặng bauxit nhôm đang được khai thác tại 1 mỏ ở huyện Quỳ Châu, tỉnh Nghệ An;

sản lượng khai thác 15.000 tấn quặng/năm

- Vàng sa khoáng 3 mỏ, khai thác dưới lòng sông Cả (đoạn từ Con Cuông đến Tương

Dương), trong đó vùng Tương Dương 2 mỏ, Con Cuống 1 mỏ Công suất khai thác của mỗi

mỏ từ 36 đến 45 kg/năm Tổng sản lượng hàng năm đạt trên 80kg vàng

c Nhóm khoáng chất công nghiệp: hiện có 20 mỏ đang khai thác barit, đá vôi trắng

[76]Trong đó:

- Barit 2 mỏ, khai thác tại huyện Nghi Lộc 1 mỏ và Yên Thành 1 mỏ Công suất khai

thác của mỗi mỏ trên 12.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm khoảng 3.000 tấn

24

- Đá vôi trắng 18 mỏ, chủ yếu khai thác trên địa bàn huyện Quỳ Hợp (Nghệ An) Mỗi

mỏ có diện tích từ 2 đến trên 42ha, công suất khai thác từ 3.000 đến 400.000 m3/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm trên 2 triệu tấn

d Nhóm nguyên liệu xi măng: có 11 mỏ đang khai thác đá vôi, đá sét, đá bazan và

cát silic Cụ thể:

- Đá vôi xi măng 5 mỏ, trong đó 3 mỏ thuộc huyện Quỳnh Lưu, 2 mỏ thuộc huyện

Anh Sơn Quy mô lớn nhất là mỏ đá vôi xi măng Hoàng Mai A, mỗi năm khai thác trên 3 triệu tấn Tổng sản lượng đá vôi xi măng hàng năm của Nghệ An đạt trên 3,5 triệu tấn

- Sét xi măng 2 mỏ, cung cấp cho các nhà máy sản xuất xi măng trên địa bàn tỉnh Nghệ

An Công suất khai thác của mỗi mỏ từ 25.000 đến 85.000 tấn/năm Tổng sản lượng khai thác hàng năm đạt trên 80.000 tấn

- Bazan 4 mỏ, khai thác tại địa bàn các huyện Nghĩa Đàn, Quỳnh Lưu Trong đó 2 mỏ

có tổng sản lượng khai thác hàng năm đạt 150.000 tấn; 2 mỏ còn lại đang xây dựng, chưa khai thác ra sản phẩm

- Cát silic 2 mỏ tại Quỳnh Lưu (mỏ Núi Sồi và Cồn Ran) Công suất khai thác của các

mỏ từ 60.000 đến 90.000 tấn/năm Tổng sản lượng hàng năm đạt 140.000 tấn Sản phẩm khai thác từ các mỏ cát silic cung cấp cho các nhà máy xi măng Hoàng Mai và Nghi Sơn để làm phụ gia

e Nhóm vật liệu xây dựng thông thường: có 242 mỏ, chiếm 75,6% số lượng mỏ

đang khai thác [68],Cụ thể như sau:

- Đá xây dựng: có 182 mỏ đá xây dựng đang hoạt động nằm rải rác hầu hết trên địa

bàn các huyện của 2 tỉnh (Nghệ An 113 mỏ, Hà Tĩnh 69 mỏ) Đối tượng khai thác là đá granit, ryolit và đá vôi; công suất khai thác của mỗi mỏ từ 5.000 đến 100.000m3 Tổng sản lượng đá xây dựng đạt trên 5 triệu m3/năm (Nghệ An 3 triệu m3, Hà Tĩnh 2 triệu m3)

Tỉnh Hà Tĩnh: hiện có 3 mỏ khai thác cát sỏi tại các bãi bồi ven sông (Vũ Quang 2

mỏ, Đức Thọ 1 mỏ) Công suất khai thác của các mỏ từ 1.100 đến 9.000m3 Tổng sản lượng mỗi năm 90.000m3 Ngoài ra, còn có các điểm khai thác cát sỏi nhỏ lẻ dọc theo các lòng sông Ngàn Phố, sông Ngàn Sâu, sông Nghèn, sông Rào Cái, sông Rác và sông Trí Những điểm khai thác cát sỏi nhỏ lẻ hiện không kiểm soát được sản lượng

Tỉnh Nghệ An: Tại thời điểm điều tra trên địa bàn tỉnh Nghệ An không có các mỏ đăng

ký khai thác cát sỏi xây dựng Tuy nhiên, trên các huyện Nghĩa Đàn, Anh Sơn, Con Cuông, Tương Dương, Đô Lương, Thanh Chương, Hưng Nguyên, Nam Đàn là những địa phương

có sông Lam, sông Hiếu chảy qua đã được UBND tỉnh cho phép các doanh nghiệp khai thác, nạo vét tận thu cát sỏi nhằm mục đích đáp ứng nhu cầu về vật liệu xây dựng, khơi thông dòng chảy để tạo điều kiện thuận tiện cho việc phát triển giao thông thủy Các điểm khai thác chủ yếu dùng máy xúc gàu treo có dung tích 1 - 2m3 cố định trên các xà lan tự hành được gọi là xáng cạp Phương pháp khai thác là dùng xáng cạp xúc từng lớp cát sỏi dày 1 - 1,5m theo kiểu cuốn chiếu trên toàn bộ chiều dài doi cát Sản lượng khai thác cát sỏi không kiểm soát được, nhưng ước tính mỗi năm tỉnh Nghệ An tiêu thụ trên 1.500.000m3

- Sét gạch ngói: Hiện có 14 mỏ (Nghệ An 5 mỏ, Hà Tĩnh 9 mỏ) Tổng sản lượng khai

thác đạt 350.000m3 (trong đó Nghệ An 200.000m3, Hà Tĩnh 150.000m3)

25

- Đất san lấp: Chủ yếu khai thác tại các đồi thoải gần các khu đô thị như thành phố

Vinh, thị trấn Đô Lương, Phía Tây thành phố Hà Tĩnh, thị trấn Cẩm Xuyên, thị trấn Kỳ Anh Tại thời điểm điều tra, trên 2 tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh có 43 mỏ khai thác đất đồi phục vụ san lấp mặt bằng các khu xây dựng và công trình giao thông, thủy lợi Tổng sản lượng khai thác hàng năm đạt 3 triệu m3 (trong đó Nghệ An 2 triệu m3, Hà Tĩnh 1 triệu m3)

Hiện trạng khai thác các loại khoáng sản được thống kê tại bảng 1.3

1.5.3.2 Hiện trạng chế biến khoáng sản trên địa bàn Nghệ An - Hà Tĩnh

Trên địa bàn Nghệ An - Hà tĩnh tín đến tháng 9 năm 2019 có 34 xưởng chế biến các loại khoáng sản gồm: kim loại, đá vôi trắng, sét gạch ngói và đá xây dựng Cụ thể:

- Tuyển quặng sắt, có 1 nhà máy của Công ty Sắt Vũ Quang đóng tại xã Sơn Thọ,

huyện Vũ Quang, công suất tuyển 500.000 tấn/năm Quặng sắt tuyển tại nhà máy được khai thác từ mỏ sắt Xuân Mai và Hòn Bàn (huyện Vũ Quang) Tổng sản lượng tuyển quặng sắt hàng năm của nhà máy 250.000 tấn (quặng có hàm lượng ∑Fe≥65%)

- Một nhà máy chế biến sâu quặng mangan của Tổng công ty Khoáng sản và Thương

mại Hà Tĩnh, đóng tại phường Đậu Liêu, thị xã Hồng Lĩnh Công suất chế biến hàng năm 30.000 tấn quặng mangan thương phẩm Quặng mangan đưa vào nhà máy chế biến được khai thác từ mỏ mangan Đức Dũng, Đức Lập và Thượng Lộc

- Tuyển quặng mangan có 2 xưởng, phân bố tại Nam Đàn và Hưng Nguyên Công

suất tuyển quặng mangan từ 40.000 đến 50.000 tấn/năm Tổng sản lượng tuyển quặng mangan hàng năm đạt 50.000 tấn

- Tuyển quặng chì - kẽm có 1 xưởng, tại xã Thọ Sơn, huyện Anh Sơn Công suất tuyển

trên 3.000 tấn/năm (quặng có hàm lượng Pb≥25%)

- Một xưởng tuyển tinh quặng titan tại thị trấn Cẩm Xuyên Quặng titan khai thác từ

mỏ Thạch Văn và Cẩm Hòa được vận chuyển về xưởng để tuyển thu hồi ilmenit, zircon và monazit Sản lượng tinh quặng tại xưởng tuyển hàng năm đạt trên 30.000 tấn ilmenit, từ 3.500 đến 4.500 tấn zircon và monazit

- Ba xưởng luyện thiếc tại huyện Quỳ Hợp của Chính Nghĩa, Hồng Lương và Kim

loại màu Nghệ Tĩnh Quặng thiếc khai thác từ các mỏ trên địa bàn huyện Quỳ Hợp được thu gom về các xưởng luyện Sản lượng mỗi năm đạt trên 250 tấn

- Than bùn được chế biến tại 1 xưởng ở xã Nam Lộc, huyện Nam Đàn để sản xuất

phân bón hữu cơ, công suất 15.000 tấn/năm

- Chế biến đá vôi trắng có 15 xưởng tại xã Châu Quang, thị trấn Quỳ Hợp và xã Châu

Lộc (huyện Quỳ Hợp) Sản phẩm của các xưởng chế biến đá vôi trắng là bột carbonat canxi

và đá ốp lát Công suất hàng năm của mỗi xưởng 100.000 - 300.000 tấn bột và 2 - 4 triệu m2

đá ốp lát Tổng sản lượng chế biến đá vôi trắng hàng năm đạt khoảng 3 triệu tấn

- Sét gạch ngói được sản xuất gạch, ngói tại 8 nhà máy đóng tại địa bàn các huyện

Hưng Nguyên, Anh Sơn, Thanh Chương, Diễn Châu (Nghệ An), Kỳ Anh, Cẩm Xuyên, Thạch Hà, Hương Sơn, thị xã Hồng Lĩnh (Hà Tĩnh) Các nhà máy gạch ngói sử dụng nguyên liệu sét pha cát từ đất phù sa thuộc các diện tích trồng lúa và hoa màu Sét được trộn với các loại phụ gia có lẫn than cám và nung bằng công nghệ lò tuynel Công suất của các nhà từ 2 đến 8 triệu viên/năm Sản lượng mỗi năm đạt 150 triệu viên gạch và ngói (trong đó Nghệ An

90 triệu viên, Hà Tĩnh 60 triệu viên)

Sản lượng chế biến các loại khoáng sản được thống kê tại bảng 1.2

3 Khoáng chất CN 20 20

1 Đá vôi trắng 18 2.122.000 T/năm 18 2.000.000 T/năm

IV Nguyên liệu XM 13 13

1 Đá vôi xi măng 5 3.607.000 T/năm 5 3.500.000 T/năm

2 mỏ đang xây dựng, chưa khai thác

V VLXD thông

thường 242 242

1 Đá xây dựng 182 6.034.000m 3 /năm 182 5.000.000m 3 /năm

3 Sét gạch ngói 14 382.000m 3 /năm 14 350.000m 3 /năm

4 Đất san lấp 43 3.400.000m 3 /năm 43 3.000.000m 3 /năm

V Xưởng chế biến 34 34

8 Đá vôi trắng 15 3.200.000 T/năm 15 3.000.000 T/năm

9 Sản xuất gạch

(Số liệu vế sản lượng khai thác và chế biến hàng năm của các loại khoáng sản được điều tra trực tiếp tại các mỏ)

1.5.3.3 Một số công nghệ khai thác, chế biến một số loại khoáng sản chủ yếu khu

2 của phụ lục ảnh tại phần phụ lục của luận án)

Quặng tinh được chuyển tới lò luyện, nung chảy với hoá chất để tách lấy thiếc kim loại, đúc thành thỏi và vận chuyển đến nơi tiêu thụ

 Thiếc sa khoáng

Thiếc sa khoáng được khai thác từ trầm tích aluvi tại các thung lũng Phương pháp khai thác lộ thiên, quá trình khai thác phải hút nước tháo khô mỏ Khai thác theo công nghệ truyền thống Cụ thể:

- Tại khai trường sản phẩm chứa quặng được khai thác bằng máy tay gàu xúc theo phương pháp mở moong khấu suốt

- Sản phẩm chứa quặng được vận chuyển bằng ô tô hoặc máy gạt đến bunke

- Tại bunke dùng súng phun nước áp lực 4-5atm để rửa qua sàng song d = 100mm, sau

đó chuyển qua sàng tỉnh Φ16mm

- Vữa quặng (-16mm÷0,0mm) được vận chuyển bằng tự chảy hoặc bằng máy thủy lực

về máy phân cấp ruột xoắn để thu hồi các hạt quặng có kích thước >0,2mm

- Quặng trên sàng 0,2mm sau máy lắng được đưa vào bàn đãi để nâng hàm lượng SnO2

lên trên 30% 9 (một số hình ảnh về công nghệ khai thác quặng thiếc sa khoáng được thể hiện tại ảnh 3 và ảnh 4 của phụ lục ảnh tại phần phụ lục của luận án)

Lượng chất thải trong quá trình tuyển thu hồi quặng chiếm trên 99,5%; lượng nước thải khoảng 200m3/giờ Đất đá thải và nước thải trong quá trình tuyển thu hồi quặng được thải vào bãi trong

 Đá hoa trắng

Khai thác lộ thiên, mở moong bằng phương pháp cắt tầng hoặc khấu suốt từ ngoài vào trong Sản phẩm khai thác gồm đá block, đá hộc để sản xuất bột carbonat calci và làm vật liệu xây dựng thông thường

Sản phẩm khai thác đá hoa trắng tại một mỏ thu hồi khoảng 50-70%, gồm:

- Đá block kích thước >0,4m3 (2-10%), dùng để cưa xẻ làm ốp lát hoặc xuất khẩu

Công nghệ khai thác đá block sử dụng hệ thống dây cắt kim cương, một số mỏ sử dụng khoan ép hơi với mật độ lỗ khoan cách nhau 10-20cm để tách đá thành các block Đá khối được vận chuyển về các xưởng để cưa cắt, mài láng thành các tấm đá ốp lát có kích cỡ, màu sắc hoa văn khác nhau, một số khối gia công đẽo gọt, chế tác đá mỹ nghệ

Công nghệ khai thác đá làm bột carbonat calci thông thường được làm tơi bằng phương pháp khoan nổ mìn, thu gom bằng sức lao động của công nhân, vận chuyển về các xưởng nghiền sàng để nghiền thành bột mịn (Một số hình ảnh về công nghệ khai thác đá được thể hiện tại ảnh 7 và ảnh 8 của phụ lục ảnh tại phần phụ lục của luận án)

 Quặng titan sa khoáng:

Quặng titan sa khoáng ven biển thường được khai thác bằng phương pháp lộ thiên theo các lô lấn dần, chiều sâu moong 3 - 12m (hết chiều dày thân quặng) Công nghệ khai thác thủ công có sử dụng cơ giới Sản phẩm chứa quặng được bơm hút, vận chuyển lên dây chuyền vít xoắn đặt tại các bờ moong khai thác để thu hồi khoáng vật nặng theo phương pháp tuyển trọng lực Sản phẩm thu hồi tại vít xoắn là quặng thô có hàm lượng khoáng vật nặng (ilmenit, rutin, leocoxen, anataz, brukit, zircon, monazit) khoảng 70%, Quặng thô được vận chuyển đến xưởng tuyển để thu hồi tinh quặng theo quy trình: Tuyển từ tách zircon, monazit

ra khỏi ilmenit; phần không điện từ nặng được chuyển đến hệ thống dây chuyền tuyển trọng lực để tách zircon ra khỏi monazit (Một số hình ảnh về công nghệ khai thác quặng titan sa khoáng được thể hiện tại ảnh 9 và ảnh 10 của phụ lục ảnh tại phần phụ lục của luận án)

 Đá xây dựng

Tất cả các mỏ khai thác đá xây dựng tại các khu vực nghiên cứu đều được khai thác bằng phương pháp lộ thiên Khai trường mở tại các vị trí có địa hình thấp, sau đó mở moong khai thác theo phương pháp khấu suốt, một số mỏ khai thác cắt tầng Hình ảnh ví dụ về công nghệ khai thác đá xây dựng được thể hiện tại các ảnh 11 và 12 của phần phụ lục ảnh

Công nghệ khai thác cơ giới - bán thủ công, thực hiện theo quy trình: Khoan nổ mìn làm tơi đá, xúc bốc, vận chuyển đến vị trí nghiền sàng, đối với đá hộc thì vận chuyển đến nơi tiêu thụ sản phẩm Sản phẩm khai thác tại các mỏ gồm: đất phủ làm vật liệu san lấp, đá rải mặt đường, đá hộc kích thước trung bình (35x35x35cm) để xây dựng nền móng công trình,

đá dăm có kích thước từ 1 đến 10cm rải nền móng, rải đường và đúc bê tông

Hiện trạng môi trường tại các khu vực khai thác khoáng sản đặc trưng của vùng nghiên cứu

1.5.4.1 Vùng Quỳ Hợp - Nghệ An

Vùng nghiên cứu thuộc huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An, thuộc các tờ bản đồ địa hình tỷ

lệ 1: 50.000, hệ toạ độ VN 2000, tờ E-48-19-A, E-48-19-B, E-48-19-C, E-48-19-D

29

Hình 1-2 Sơ đồ vị trí khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An

a Hiện trạng khai thác khoáng sản vùng Quỳ Hợp, Nghệ An

Theo số liệu thu thập tại Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Nghệ An, trên địa bàn khu vực Quỳ Hợp, Nghệ An có 82 mỏ và xưởng chế biến khoáng sản, gồm: Sắt 1 mỏ, thiếc 14

mỏ, đá hoa trắng 33 mỏ, đá vôi xây dựng 16 mỏ; chế biến khoáng sản 18 xưởng và một số nơi khai thác quặng thiếc không có giấy phép (Chi tiết được thể hiện tại phụ lục số 1 phần phụ lục của luận án)

b Hiện trạng môi trường các khu vực khai thác khoáng sản

Hiện trạng môi trường được tổng hợp dựa trên kết quả thu thập dữ liệu khai thác mỏ

và các kết quả phân tích môi trường tại khu vực nghiên cứu:

 Nước mặt và nước ngầm

Các mỏ khai thác khoáng sản ở vùng Quỳ Hợp phân bố trên 9 nguồn nước mặt gồm: suối Châu Hồng-Châu Tiến, suối Huổi Dôn, suối Duộc, suối Nậm Tôn, suối Nậm Nọc, suối Nậm Con Sau khi thu thập và phân tích các loại mẫu môi trường nước và so sánh kết quả phân tích với các quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT và QCVN 09-MT:2015/BTNMT Hiện trạng môi trường tại các nguồn nước như sau:

- Suối Châu Hồng-Châu Tiến: Suối là nguồn thu nước của các khe suối nhỏ trong

vùng, chảy từ chân đèo Châu Hồng về phía Bắc, đến hang Châu Tiến thì chảy theo các hang ngầm trong núi đá vôi khoảng 20km, sau đó xuất lộ tại hang Pòng và hang Bành thuộc xã Châu Quang Suối Châu Hồng-Châu Tiến là nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho hơn 200 hộ dân, tưới cho khoảng 600ha đất nông nghiệp của các xã Châu Hồng, Châu Tiến

Trên các khe suối nhánh thuộc lưu vực suối Châu Hồng có 7 mỏ khai thác và 3 xưởng chế biến khoáng sản Xả thải ra suối này, gồm các mỏ khai thác thiếc sa khoáng của các công ty: Ngoan Cường, Chính Nghĩa, Lam Hồng, Kim loại màu Nghệ Tĩnh, Khoáng sản Nghệ An,

30

Hồng Bảo Ngọc, Trung Tín, Hồng Lương; các xưởng luyện thiếc của Chính Nghĩa và Hồng Lương; các mỏ khai thác đá vôi trắng của Đồng Tiến, Khoáng sản Nghệ An, Chính Nghĩa và

19 vị trí khai thác thiếc sa khoáng trái phép

Kết quả khảo sát của Liên đoàn Địa chất Bắc Trung Bộ kết hợp với số liệu đánh giá tác động môi trường của các mỏ cho thấy toàn bộ đoạn suối Châu Hồng-Châu Tiến từ chân đèo Châu Hồng đến hang Châu Tiến và các suối nhánh chảy từ núi đá vôi phía Đông đều bị

ô nhiễm khá nặng Nước suối có màu nâu đỏ, đặc quánh, hàm lượng cặn lơ lửng cao, không thể sử dụng để sinh hoạt và tưới tiêu trong nông nghiệp Hàm lượng COD: 11,8-42,0ppm, vượt tiêu chuẩn 1,2-4,2 lần; BOD5: 6,0-8,0mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,5-1,8 lần; NO3-: 3,36-3,60mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,7-1,8 lần; As: 0,013-0,038mg/l, vượt tiêu chuẩn 1, 3-3,8 lần

Nước ngầm trong các giếng sinh hoạt của dân có màu nâu, nhiều cặn, hàm lượng COD: 4,6-7,6mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,2-1,9 lần; Mn: 0,77-1,26mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,5-2,5 lần

Các cơ sở xả chất thải gây ô nhiễm suối Châu Hồng-Châu Tiến gồm: mỏ thiếc sa khoáng Bản Poòng và Thung 1 của Công ty Cổ phần Kim loại màu Nghệ Tĩnh, mỏ thiếc sa khoáng của DNTN Ngoan Cường; các xưởng luyện thiếc của Công ty TNHH Chính Nghĩa

và Công ty TNHH Hồng Lương và 19 vị trí khai thác trái phép (trong đó 16 vị trí khai thác thiếc sa khoáng, 3 vị trí khai thác thiếc gốc)

- Suối Nậm Tôn

Suối Nậm Tôn và các suối nhánh chảy theo hướng Tây Nam thuộc địa phận các xã Châu Cường, Châu Quang, thị trấn Quỳ Hợp, Châu Đình và Thọ Hợp Suối Nậm Tôn tiếp nhận nước của: suối Châu Hồng-Châu Tiến, suối Duộc (chảy từ hang Pòng, hang Bành đến cầu Nậm Tôn); suối Nậm Con chảy từ Châu Thành đến xóm Đồng Nại (Châu Quang) Suối rộng 10-15m, sâu 1-2m, lưu lượng dòng chảy khoảng 70m3/s, hai bên bờ có các bãi đất phù

sa rộng đến hàng chục km2

Suối Nậm Con là nguồn nước mặt quan trọng phục vụ sinh hoạt cho hơn 30 ngàn người (Châu Cường: 7 ngàn người, Châu Quang: 12 ngàn người, thị trấn Quỳ Hợp: 11 ngàn người) và tưới tiêu cho khoảng 3.500ha đất trồng lúa của các xã Châu Cường, Châu Quang, Châu Đình

Do tiếp nhận nguồn nước ô nhiễm từ hang Pòng, hang Bành và nguồn nước nước mặt

bị ảnh hưởng của chất thải từ các mỏ khai thác thiếc sa khoáng, đá vôi trắng tại Châu Thành, Châu Cường, Châu Quang nên suối Nậm Tôn bị ô nhiễm rất nghiêm trọng

Kết quả điều tra cũng cho thấy toàn bộ suối Nậm Tôn (dài khoảng 15km), các suối nhánh và các ao hồ trên địa phận xã Châu Cường, Châu Quang và Châu Đình bị ô nhiễm nước nghiêm trọng Nước suối có màu nâu đỏ, đặc quánh, chứa nhiều cặn lơ lửng, hàm lượng SS: 30-267mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,5-13,4 lần; COD: 14,9-46,2mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,5-4,6 lần; BOD5: 8-25mg/l, vượt tiêu chuẩn 2-6,3 lần; NO3-: 2,422-6,1mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,2-3,1 lần

Nước ngầm trong các giếng đào của nhân dân tại bản Thắm (Châu Cường), xóm Bành, xóm Minh Quang, xóm Đồng Nại (Châu Quang) có màu vàng đục, nhiều cặn lơ lửng, độ pH: 4,87-5,22, nhỏ hơn tiêu chuẩn 1,13-1,07 lần, hàm lượng COD: 4,3-50,7mg/l, vượt tiêu chuẩn 1,1-12,7 lần

Ngoài tiếp nhận nguồn nước ô nhiễm từ hang Pòng, hang Bành và suối Nậm Con; suối Nậm Tôn còn tiếp nhận nguồn xả thải từ các mỏ khai thác thiếc sa khoáng của DNTN Ngoan Cường; các mỏ khai thác đá vôi trắng của DNTN Hải Hà, Công ty TNHH Vi Tiếp, HTX Thạch An, Công ty HTKT Quân khu 4; các xưởng chế biến đá vôi trắng tại xã Châu Quang của Công ty TNHH Long Vũ, Công ty TNHH Hoàng Long, Công ty TNHH Phú Quang, Công ty CP KSTM Trung Hải, DNTN Phúc Nguyên Hợp