- Mỏ sắt Trại Cau có nhiệm vụ khai thác quặng sắt tại các khai trường như Quang Trung, Thác lạc, Chỏm Vung, Núi Đê, Núi Quặng, Hàm chim rồi chuyển về khu tuyển quặng. Tại đây quặng sắt được tuyển theo công nghệ tuyển nước và được phân loại theo các công đoạn sàng tuyển để làm nguyên liệu luyện gang của khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên.
- Dây chuyền công nghệ và thiết bị là của Trung Quốc, được lắp đặt và đi vào hoạt động từ năm 1964 đến nay đã già cỗi và lạc hậu. Gần đây mỏ được trang bị thêm một số máy xúc thủy lực gầu ngược của Hàn Quốc và của Mỹ với dung tích gầu là 1,5m3 (Lê Nguyễn, 2008) [23]
Bảng 1.3. Thiết bị khai thác quặng
STT Tên thiết bị Số lƣợng Thông số kỹ thuật chính
1 Máy khoan Trung Quốc 1 - Khoan đá để nố mìn đường
kính khoan 89mm
2 Máy xúc Trung Quốc 6 - Dung tích gầu xúc 1,25 m3
3 Máy ủi C100 TQ 6 - Tập trung đất đá sau nổ mìn
- Kiểu: Bánh xích
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Tải trọng: 12tấn
5 Búa đập thuỷ lực 1 - Dùng để nổ phá lần 2
- năng lực: 160 kg/cm2
6 Tàu điện ZL 14 4 - Vận chuyển quặng về phân
xưởng tuyển quặng
7 Máy xúc thuỷ lực HQ-M 3 - Dung tích gầu xúc 1,5m3
(Nguồn: Báo cáo ĐTM công ty Gang Thép Thái Nguyên - [6],[7])
Qua bảng 1.3 ta thấy, số lượng các thiết bị dùng trong quá trình khai thác của mỏ là tương đối lớn và nhiều chủng loại. Các thiết bị này góp phần rất quan trọng trong hoạt động khai thác của mỏ. Nhưng bên cạnh đó nếu xét về khía cạnh môi trường các thiết bị phục vụ trong khai thác cũng là nguyên nhân gây ra những ảnh hưởng xấu đến chất lượng môi trường khi chúng hoạt động, đặc biệt đối với các thiết bị đã được sử dụng nhiều năm, không đảm bảo về các thông số kỹ thuật.
1.5.2.2. Hoạt động khai thác của mỏ
- Mỏ sắt Trại Cau được khai thác bằng phương pháp khai thác lộ thiên và tuyển rửa với công suất 350.000 tấn/ năm. Hệ thống khai thác quặng sắt ở tất cả các khai trường đều là hệ thống khai thác lớp bằng. Mỏ lộ thiên được khai thác theo từng lớp nằm ngang từ trên xuống. Diện tích mặt bằng sản xuất của mỏ khoảng 1.737.952,9 m2. Sản lượng quặng nguyên khai khoảng 423.000 tấn/năm.
- Quy trình công nghệ khai thác bao gồm khoan, nổ mìn, làm tơi đất đá. Máy ủi gạt đất mở tầng gom quặng, máy xúc mở hào xúc quặng lên ô tô chở về nhà máy tuyển quặng. Ô tô chở quặng về máng quặng nguyên để rửa và phân loại quặng.
ĐẤT QUẶNG ĐẤT BÓC
Khoan, nổ mìn Xúc bốc (máy xúc)
Vận tải (tàu điện)
Khoan, nổ mìn Xúc bốc (máy xúc)
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ khai thác quặng sắt
(Nguồn: Báo cáo kết quả quan trắc môi trường-[8])
Có thể thấy, các hoạt động trong quy trình khai thác như: khoan nổ mìn, bốc xúc, vận chuyển...chính là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường xung quanh khu vực khai thác. Ngoài ra, sự thất thoát dầu mỡ trong phân xưởng sửa chữa các trang thiết bị cũng là một trong những nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí ở khu vực.
1.5.2.3. Sản lượng khai thác quặng sắt của mỏ sắt Trại Cau.
Mỏ sắt Trại Cau có trữ lượng quặng sắt khoảng 3,17 triệu tấn, công suất
khai thác hiện nay là 350.000 tấn/năm, sản phẩm là quặng Limonit. Qua mấy
chục năm khai thác, sản lượng quặng khu vực này còn có thể khai thác được gần 2,7 triệu tấn. Theo báo cáo của Công ty Gang Thép Thái Nguyên năm 1998, sản lượng khai thác quặng sắt trong 4 năm, giai đoạn từ năm 1995 đến năm 1998 đạt tổng sản lượng là 225.190 tấn [6]. Trong khi đó, chỉ trong năm 2003 sản lượng của mỏ đạt 182.669 tấn/năm, đến năm 2005 sản lượng lên đến 270.531 tấn/năm. Hiện nay, mỏ đang triển khai sản xuất trên 4 công trường: mỏ Hàm Chim, mỏ Núi Đê, mỏ Thác Lạc và mỏ Núi Quặng.
Như vậy, sản lượng khai thác quặng sắt tại Mỏ Trại Cau đang ngày một tăng nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trên thị trường, mà phần chính là cung cấp nguồn nguyên liệu cho sản xuất thép của Công ty Gang Thép Thái Nguyên. Sản lượng tăng nhanh là do sự đầu tư xây dựng và triển khai dự án mở rộng mỏ với quy mô khai thác lớn. Tuy nhiên, đồng nghĩa với việc tăng sản lượng thì các nguồn chất thải cũng tăng nhanh. Chỉ tính khối lượng đất đá
đổ thải đã thấy rõ, năm 1998 tính là 222.234.500 m3/năm, đến năm 2009 là
997.011.000 m3/năm (423.000tấn x 2.357 m3/tấn). Cùng với những vấn đề đó thì công tác quản lý chất lượng và bảo vệ môi trường cũng cần chặt chẽ hơn.
CHƢƠNG II
ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng
- Cây cải tạo đất bản địa và nhập nội.
- Cây chống xói mòn, sạt lở đất bản địa và nhập nội. - Đất sau khai thác quặng sắt và đã được hoàn thổ.
2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
- Thời gian nghiên cứu: 3/2010 – 10/2011.
- Địa điểm nghiên cứu: Các bãi thải đất sau khai thác ở khu vực thị trấn Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên.
2.3. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, cải tạo đất của một số cây đậu đỗ ngắn ngày; cây phân xanh họ đậu dài ngày trên đất mới hoàn thổ sau khai thác quặng sắt và khả năng chống xói mòn, sạt lở của một số cây cỏ trên đất sau khai thác quặng sắt có độ dốc lớn (350 – 450), có nguy cơ sạt lở cao tại thị trấn Trại Cau – huyện Đồng Hỷ - tỉnh Thái Nguyên.
2.4. Nội dung nghiên cứu
- Điều tra đánh giá hiện trạng và chất lượng đất sau khai khoáng tại khu vực thị trấn Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên.
- Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, cải tạo đất của một số cây đậu đỗ
ngắn ngày trên đất sau khai khoáng mới hoàn thổ.
- Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, cải tạo đất của một số cây phân xanh họ đậu dài ngày trên đất sau khai khoáng mới hoàn thổ và bị xáo trộn nhiều, tỷ lệ đá lẫn cao.
- Nghiên cứu biện pháp chống sạt lở đất bằng biện pháp sinh học: khả năng sinh trưởng, chống xói mòn, sạt lở của một số cây cỏ bản địa và nhập khẩu trên đất sau khai khoáng tại các khu vực có độ dốc lớn, có nguy cơ sạt lở cao.
2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.5.1. Điều tra đánh giá hiện trạng và chất lượng đất sau khai khoáng tại thị trấn Trại Cau thị trấn Trại Cau
- Địa điểm điều tra: Điều tra tại một số tổ dân phố có mỏ khai thác khoáng sản, phỏng vấn các hộ dân.
- Phỏng vấn người dân, cán bộ quản lý bằng phiếu câu hỏi điều tra: + Số người phỏng vấn: 30 người
+ Chọn những hộ đại diện: những hộ gần khu vực nghiên cứu, những hộ chịu ảnh hưởng của hoạt động khai thác khoáng sản.
+ Phỏng vấn bằng phiếu câu hỏi thiết kế sẵn và câu hỏi mở kết hợp thảo luận.
2.5.2. Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, cải tạo đất của một số cây đậu đỗ ngắn ngày trên đất mới hoàn thổ sau khai khoáng ngắn ngày trên đất mới hoàn thổ sau khai khoáng
2.5.2.1. Công thức thí nghiệm
CT 1: Đậu Đen (Vigna unguiculata L.).
CT 2: Đậu đỏ Điện Biên 1 (Vigna angularis sp). CT 3: Đậu đỏ Điện Biên 2 (Vigna angularis sp). CT 4: Đậu đỏ Điện Biên 3 (Vigna angularis sp). CT 5: Đậu mèo Sapa (Mucuna pruiriens sp).
CT 6: Đậu Xanh (Vigna radiata).
CT 7: Đối chứng (ĐC) (không trồng cây).
2.5.2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Để đưa ra được sơ đồ bố trí thí nghiệm phù hợp, chúng tối tiến hành điều tra khảo sát ngoài thực địa và thấy sự đồng nhất về điều kiện đất đai tại vùng nghiên cứu. Do đó tôi tiến hành bố trí thí nghiệm theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) - các công thức được bố trí vào bất kỳ ô TN nào trên khu TN. Các công thức được nhắc lại nhưng không nhóm thành khối [26]. Chúng tôi tiến hành thí nghiệm gồm 7 công thức, 3 lần nhắc lại (gồm có 21 OTC).
CT 1 CT 4 CT 5 CT 7 CT 2 CT 3 CT 4
CT 3 CT 2 CT 1 CT 3 CT 6 CT 7 CT 2
CT 6 CT 5 CT 7 CT 4 CT 1 CT 5 CT 6
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1
- Diện tích ô thí nghiệm: 30m2 (5 x 6m).
- Thời vụ gieo trồng: 4/2010. Mật độ kỹ thuật riêng đối với từng loại. - Đất sau khai thác quặng sắt mới hoàn thổ, có tỷ lệ đá lẫn thấp, ô nhiễm nhẹ, ít bị xáo trộn.
2.5.3. Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, cải tạo đất của một số cây phân xanh họ đậu dài ngày trên đất mới hoàn thổ sau khai khoáng xanh họ đậu dài ngày trên đất mới hoàn thổ sau khai khoáng
2.5.3.1. Công thức thí nghiệm
- CT 1: Muồng lá nhọn (Cassia occidentalis L.).
- CT 2: Đậu công (Flemingia congesta). - CT 3: Đậu ren (Rensonic).
- CT 4: Trinh nữ không gai (Mimosa sp). - CT 5: Sunnhemp (Crotalaria juncea).
- CT 6: Xục xặc (Sesbania javaica Mi).
- CT 7: Cốt khí (Tephrosia candida).
- CT 8: Đối chứng (ĐC), (không trồng cây).
2.5.3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
- Thí nghiệm gồm 8 công thức, 3 lần nhắc lại theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) [26].
CT 2 CT 7 CT 4 CT 3 CT 7 CT 5 CT 2 CT 8
CT 1 CT 4 CT 6 CT 8 CT 3 CT 6 CT 5 CT 1
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2
- Diện tích ô thí nghiệm: 30m2 (5 x 6m). - Thời vụ gieo trồng: 4/2010.
- Trên đất sau khai thác quặng sắt mới hoàn thổ, xáo trộn nhiều.
2.5.4. Nghiên cứu biện pháp chống sạt lở đất bằng biện pháp sinh học
2.5.4.1. Công thức thí nghiệm
CT 1: Cỏ Vetiver (Vetiveria zizanoides).
CT 2: Cỏ voi (Panicum sarmentosum Roxb).
CT 3: Cây sậy (Arundo donax L).
CT 4: Đối chứng (ĐC), (không trồng cây).
2.5.4.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
- Thí nghiệm gồm 4 công thức, 3 lần nhắc lại bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (CRBD) [26].
CT 1 CT 4 CT 3 CT 2 CT 4 CT 2 CT 3 CT 1 CT 3 CT 2 CT 1 CT 4 H ướn g dố c (đ ộ dố c 3 5 - 45 0 ) * * * * * * * * * * * *
Khối I Khối II Khối III
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 Ghi chú: (*) Hố bẫy đất
- Diện tích ô thí nghiệm: 30 m2 (2m x 15m).
- Trên đất sau khai khoáng tại các khu vực có độ dốc lớn (35 - 450), có nguy cợ sạt lở cao (bãi thải của công trường khai thác quặng).
2.6. Chỉ tiêu theo dõi
2.6.1. Đối với thí nghiệm 1:Cây đậu đỗ ngắn ngày - Chỉ tiêu đặc trưng cho hình thái: (10 cây) - Chỉ tiêu đặc trưng cho hình thái: (10 cây)
+ Chiều cao cây.
+ Số cành cấp 1 (Số cành hữu hiệu cấp 1/cây). + Số lượng nốt sần.
- Các yếu tố về cấu thành năng suất và năng suất (10 cây). + Năng suất chất xanh, chất thô.
+ Tổng sinh khối. + Số quả chắc trên cây. + Số hạt chắc/quả.
+ Trọng lượng 1000 hạt. + Năng suất lý thuyết:
NSLT = Số quả chắc/cây x Số hạt/quả x P1000 hạt
x mật độ cây/m2
1000 + Năng suất thực thu: quy đổi ra tạ/ha - Chỉ tiêu đất:
+ Ẩm độ đất. + Dung trọng đất. + Độ xốp của đất.
+ Phân tích các chỉ tiêu về dinh dưỡng (Mùn; Đạm tổng số, Lân tổng số, Kali tổng số; độ pH).
2.6.2. Đối với thí nghiệm 2: Cây phân xanh họ đậu dài ngày - Chỉ tiêu đặc trưng cho hình thái: (10 cây) - Chỉ tiêu đặc trưng cho hình thái: (10 cây)
+ Chiều cao cây.
+ Số cành cấp 1 (số cành hữu hiệu cấp 1/cây). + Số lượng nốt sần.
- Các yếu tố về cấu thành năng suất và năng suất (10 cây). + Năng suất chất xanh, chất thô.
+ Tổng sinh khối. - Chỉ tiêu đất:
+ Ẩm độ đất. + Dung trọng đất. + Độ xốp của đất.
+ Phân tích các chỉ tiêu về dinh dưỡng (Mùn; Đạm tổng số, Lân tổng sô, Kali tổng số; độ pH; lân, kali dễ tiêu).
2.6.3. Đối với thí nghiệm 3: Cây cỏ chống xói mòn, sạt lở - Chỉ tiêu về cây trồng: - Chỉ tiêu về cây trồng:
+ Sinh khối chất xanh. + Chiều dài rễ.
+ Độ ăn sâu của rễ. + Trọng lượng rễ. - Chỉ tiêu đất:
+ Ẩm độ đất.
+ Lượng đất bị xói mòn. + Lượng dinh dưỡng bị mất.
+ Đánh giá hiện tượng, khả năng bị sạt lở.
2.7. Phƣơng pháp theo dõi
2.7.1. Cây trồng
- Chiều cao cây : Dùng thước dây đo mỗi tháng một lần và đo từ gốc đến đỉnh sinh trưởng; mỗi công thức đo 10 cây với 3 lần nhắc lại là 30 cây.
- Số nhánh/cây: Tiến hành đếm số nhánh mỗi tháng 1 lần, đếm 10 cây với 3 lần nhắc lại là 30 cây (cây đậu đỗ ngắn ngày theo dõi theo chu kỳ sinh trưởng).
- Đối với các chỉ tiêu: Năng suất chất xanh, chất khô, sinh khối chất xanh. Theo dõi theo chu kỳ thu hoạch.
- Đối với các chỉ tiêu: Độ ăn sâu của rễ, chiều dài rễ, khối lượng rễ, số lượng nốt sần. Theo dõi 6 tháng 1 lần (Với cây họ đậu ngắn ngày theo dõi theo chu kỳ sinh trưởng – phát triển).
+ Độ ăn sâu của rễ: Sau khi trồng được 6 tháng tiến hành đo độ ăn sâu của rễ cây. Dùng xẻng đào theo chiều thẳng đứng (từ trên xuống dưới), đào đến khi không còn thấy rễ cây nữa thì ta tiến hành đo. Ta đo từ phần dưới gốc đến đỉnh sâu nhất của rễ.
+ Chiều dài rễ : Sau khi trồng được 6 tháng tiến hành đo chiều dài rễ cây. Dùng xẻng đào toàn bộ rễ của cây (chú ý trong quá trình đào không làm đứt rễ cây). Sau đó đem rửa và tiến hành đo : Đo từ phần tiếp giáp giữa rễ và thân thật của cây (gốc) đến đỉnh rễ dài nhất. Mỗi công thức đo 3 cây.
+ Số lượng nốt sần: Mỗi công thức xác định 3 cây (mỗi lần lặp lại xác định 1 cây). Cách xác định số lượng nốt sần: Dùng xẻng đào xung quanh gốc cây (bán kính khu vực đào tùy thuộc vào từng loại cây), lấy toàn bộ lượng đất đào được đem rửa (dùng lưới lọc). Sau khi rửa sạch đất ta tiến hành đếm số lượng nốt sần thu được.
+ Khối lượng rễ : Rễ cây sau khi đào , rửa sạch và đã hong khô thì tiến hành cân (dùng cân chuyên dụng để cân ), cân 3 khóm/lần lặp/công thức (mỗi công thức cân 9 khóm), sau đó lấy giá trị trung bình. Các khóm lấy ở ba vị trí khác nhau của OTC (đỉnh, giữa và chân).
2.7.2. Đánh giá đất
- Lượng đất bị xói mòn rửa trôi (thí nghiệm 3): Đào hố bẫy đất ở chân ô thí nghiệm, kích thước hố: Chiều dài hố bằng chiều ngang của ô thí nghiệm (2m), chiều sâu (80cm), chiều rộng (50cm).
Trải nilon xuống hố: nilon sau khi trải phải dùng nẹp để giữ cho nilon không bị xê dịch.
Theo dõi: Tiến hành cân đất sau mỗi trận mưa lớn (chú ý đất đào lên để khô rồi mới cân ), cuối tháng cộng dồn lại để tính lượng đất xói mòn trong tháng của mỗi ô thí nghiệm.
- Ẩm độ đất: Là lượng nước được biểu thị bằng đơn vị phần trăm (%) so với trọng lượng đất khô kiệt hay thể tích nước so với thể tích đất.
Theo dõi mỗi tháng 1 lần sau trồng, theo chu kỳ sinh trưởng – phát triển. Lấy mẫu đất tươi, sấy ở nhiệt độ 105 – 1100
đến khi trọng lượng đất không thay đổi, tính độ ẩm đất theo công thức.
Công thức:
At ( %) = Wn x 100
Wd
Trong đó: At: độ ẩm tuyệt đối tính theo trọng lượng Wn: trọng lượng nước trong đất
Wd: trọng lượng đất khô kiệt.
- Dung trọng đất: Theo dõi trước và sau khi trồng.
Phương pháp xác định: dùng ống đóng; Lấy mẫu sấy ở nhiệt độ 105 – 1100 đến khi trọng lượng đất không thay đổi. Tính trọng lượng đất khô kiệt, thể tích ống trụ và tính dung trọng đất.