Kết quả điều tra, khảo sát đánh giá hiện trạng khu vực nghiên cứu

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả điều tra, khảo sát đánh giá hiện trạng khu vực nghiên cứu

3.1.1. Đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu

Cấu tạo địa chất chung khu vực bãi thải Chính Bắc có dạng một nếp lõm lệch. Trục nếp lõm chạy theo hướng gần Đông Bắc -Tây Nam. Độ dốc của các cánh rất khác nhau. Cánh Tây Nam dốc từ 30o45o, có chỗ dốc đến 50o60o, cánh Tây Bắc có độ dốc từ 20o30o. Trong địa tầng bao gồm các lớp đất đá chủ yếu sau:

- Lớp phủ đệ tứ.

Thành phần chủ yếu là sét và sét pha lẫn cuội sỏi, đá gốc phong hoá. Chiều dày tầng phủ đệ tứ thay đổi từ 35 m trên các sườn đồi và từ 510 m ở các thung lũng.

- Cuội sạn kết

Dưới lớp phủ đệ tứ thường là các lớp cuội sạn kết dày, cấu tạo khối có màu từ xám trắng, xám đục đến phớt hồng. Cuội sạn kết chiếm khoảng 35,4% toàn bộ địa tầng. Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là mảnh vụn Thạch anh, Quắc zít, Silic, muscovich chiếm từ 8090%. Xi măng gắn kết là silic dạng lấp đầy. Tính chất cơ lý của cuội, sạn kết theo kết quả thí nghiệm được tổng hợp trong bảng 3.1.

- Cát kết

Cát kết là thành phần phổ biến thứ 2 trong địa tầng với tỷ lệ khoảng 30,8%. Cát kết có màu xám trắng đến nâu vàng. Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh, ngồi ra cịn có Quăc zít hoặc mica. Hàm lượng mảnh vụn chiếm từ 8090%, kích thước hạt khơng đều. Xi măng gắn kết chủ yếu là sét ở dạng lấp đầy. Cát kết cấu tạo dạng khối, phân lớp dày, rắn chắc. Tính chất cơ lý của Cát kết được tổng hợp trong bảng 3.1.

- Bột kết

Trong địa tầng nền của khu vực, bột kết chiếm 20,0%. Bột kết phân bố chủ yếu ở vách trụ các vỉa than. Bột thường có màu xám đen. Thành phần khống vật chủ yếu là sét, xerixitclorit, thạch anh, kiến trúc kiểu cơ sở, cấu tạo dạng khối, phân lớp song song có chiều dày trung bình đến mỏng. Tính chất cơ lý của bột kết tổng hợp trong bảng 3.1.

- Sét kết

Trong địa tầng có mặt của sét kết, sét kết than chiếm dưới 12%. Trong đó sét kết chiếm khoảng 10%, sét kết than chiếm 1,5%.

Sét kết có màu nâu xám đen đến đen, cấu tạo dạng phân lớp mỏng, thành phần khoáng vật chủ yếu là sét thô đến xerixit, clorit, thạch anh. Sét kết phân bố chủ yếu ở vách trụ vỉa và trong các lớp đá kẹp giữa các phân vỉa .

Sét kết than có màu đen cấu tạo dạng phân lớp mỏng có lẫn vật chất than – Sét kết than phân bố ở vách và trụ, các vỉa than thường là các lớp mỏng chuyển tiếp từ sét kết đến than. Sét kết than thường mềm bở, vụn nát, độ bền thấp chỉ phân bố ở một số vị trí nhất định phổ biến là kẹp trong các phân vỉa.

Bảng 3.1: Tổng hợp tính chất cơ lý của đất đá nền bãi thải Chính Bắc Loạiđá Tỷ lệ phân bố (%) Trọng lượng thể tích (T/m3) Tỷ trọng (T/m3) Cường độ kháng nén n, (KG/cm2) Cường độ kháng kéo K, (KG/cm2) Lực dính kết C, (KG/cm2) Góc ma sát trong ,độ Cuội sạn kết 35 2,61 2,68 840 70 340 35,20 Cát kết 30 2,65 2,69 962 114 313 34,00 Bột kết 20 2,66 2,71 570 55 70 29,00 Sét kết 10 2,60 2,69 467 17 28 28,00

3.1.2. Hiện trạng khai thác than

3.1.2.1. Hiện trạng khai thác than lộ thiên

Theo thống kê, sản lượng khai thác lộ thiên trong những năm qua chiếm khoảng 55 - 65% tổng sản lượng than khai thác của tồn ngành.

Hiện nay ngành than có 5 mỏ lộ thiên lớn sản xuất với công suất trên 2 triệu tấn/năm (Cao Sơn, Cọc 6, Đèo Nai, Hà Tu, Núi Béo), 15 mỏ lộ thiên vừa và công trường lộ thiên (thuộc các Cơng ty than hầm lị quản lý) sản xuất với công suất từ 100  700 ngàn tấn/năm và một số điểm khai thác mỏ nhỏ và lộ vỉa với sản lượng than khai thác nhỏ hơn 100 ngàn tấn/năm.

Bảng 3.2: Tổng sản lượng than nguyên khai được khai thác lộ thiên giai đoạn

20032009 ([11], [12])

Stt Tên chỉ tiêu Đơn vị 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Tổng cộng 1 Than nguyên khai Triệu tấn 19,8 27,11 34,54 40,8 43,1 42,9 43,9 252,15 Trong đó: lộ thiên Triệu tấn 12,98 17,33 22,06 24,5 26,79 25,33 25,76 154,75 2 Tỷ trọng % 66 64 64 60 62 59 59 63 3 Đất đá bóc Triệu m3 87,18 122,74 165,0 193 211 216,4 208,7 1198,1 4 Hệ số bóc đất đá m 3/tấn 6,7 7,1 7,5 7,8 7,9 8,48 8,0 53,48

Trong các năm qua Tập đồn Cơng nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đã thực hiện đầu tư đổi mới cơng nghệ, cải thiện tình trạng kỹ thuật và cơng nghệ do quá khứ để lại tại các mỏ lộ thiên như sau:

- Chỉ đạo và giao chỉ tiêu hệ số bóc đất đá cho các cơng ty, các mỏ, cải thiện dần các thông số của HTKT do các năm trước thu hẹp sản xuất.

- Đã nghiên cứu và áp dụng thành công công nghệ đào sâu đáy mỏ bằng máy xúc thuỷ lực gàu ngược đối với các mỏ kha i thác dưới mức thoát nước tự chảy.

- Đã nghiên cứu và áp dụng thành công HTKT khấu theo lớp đứng cho hầu hết các mỏ.

- Đã nghiên cứu và bước đầu đưa vào áp dụng công nghệ và thiết bị khai thác chọn lọc, nâng cao chất lượng và giảm tổn thất than.

- Các khâu chủ yếu trong quy trình cơng nghệ khai thác đã được đầu tư trang thiết bị hiện đại và đồng bộ như:

+ Cơng tác khoan lỗ mìn, nạp mìn bằng máy khoan, xe nạp mìn của các nước tiên tiến đang sử dụng.

+ Máy xúc thuỷ lực gầu thuận, gầu ngược, chạy diezen, có tính cơ động cao, phù hợp với HTKT khấu theo lớp đứng, đào hào và khai thác than đáy mỏ, khai thác chọn lọc, v.v...

+ Ôtô vận tải cỡ lớn (trọng tải 42  60 tấn), ơtơ khung động (xe lúc lắc) có khả năng leo dốc cao và bán kính đường vịng nhỏ.

Tóm lại, tình trạng kỹ thuật và công nghệ của các mỏ lộ thiên hiện nay đã được cải thiện một bước về chất, đang tiếp tục đổi mới và dần dần đi vào nề nếp, tiến tới phải đảm bảo quy trình, quy phạm kỹ thuật và phù hợp với cơ chế kinh tế thị trường.

Vấn đề ổn định bờ mỏ hiện nay vẫn chưa giải quyết được triệt để, gây khó khăn cho các mỏ xuống sâu. Cần nghiên cứu theo hướng ngăn ngừa các nguyên nhân gây sụt lở như: khoan tháo nước, gia cố bờ mỏ bằng các biện pháp neo, nổ mìn tạo biên, v.v...

Hình 3.1: Hiện trạng khai thác than

3.1.2.2. Hiện trạng khai thác mỏ than Núi Béo

Mỏ than Núi Béo đang khai thác tại công trường vỉa 14 cánh Đông, công trường vỉa 14 cánh Tây và công trường vỉa 11, 13 mở rộng.

+ Công trường vỉa 14 cánh Đông:

Hiện tại đáy mỏ sâu nhất ở khu trung tâm mức -121m. Đất đá thải được đổ bãi thải trong phía Đơng Nam, cốt cao bãi thải +20m.

Hiện nay, than nguyên khai của vỉa 14 cánh Đông được vận chuyển về mặt bằng nhà sàng +130, +185 phía Bắc và mặt bằng nhà sàng +32m phía Nam. Than nguyên khai sơ tuyển được vận chuyển về nhà máy tuyển than Nam Cầu Trắng, than sạch được vận chuyển tiêu thụ qua Cơng ty Kho vận Hịn Gai - Vinacomin.

- Cơng tác thốt nước được thực hiện bằng phương pháp tự chảy và bơm cưỡng bức: Phía Tây Nam từ mức +15m trở lên nước được thoát tự chảy qua mương về khu vực suối Hà Tu, từ mức +15m trở xuống nước được bơm bằng hệ thống bơm cưỡng bức ra suối Lộ Phong (đến năm 2011 nước được bơm thoát ra suối Hà Tu).

Hiện nay, mỏ đang bóc đất đá ở các tầng phía trên cao để mở rộng khai thác. Đất đá thải được đổ ra phía Tây bãi thải Chính Bắc và bãi thải trong vỉa 14 cánh Đơng. Nước từ trên các mức thốt tự chảy +15 theo các mương thốt ra ngồi, từ dưới mức thoát nước tự chảy được bơm cưỡng bức qua hệ thống bơm hiện có của khai trường vỉa 14 cánh Đông. Đối với kho than +130, +170 và mặt bằng Công trường Xây dựng – Khai thác không thể chảy trực tiếp ra suối Hà Tu mà chưa qua xử lý nên phải chạy xuống moong, sau đó được bơm ra hệ thống xử lý nước thải sơ bộ rồi chảy vào suối Hà Tu.

+ Công trường vỉa 14 cánh Tây:

Đáy mỏ sâu nhất ở mức -65m, mỏ đang mở rộng khai thác về phía Tây và Bắc. Đất đá thải từ công trường vỉa 14 cánh Tây được đổ vào bãi thải trong V14 cánh Tây. Than khai thác được vận chuyển về cụm sàng mức -20, mức +9m trong khai trường và mặt bằng mức +156 phía Đơng khai trường, sau đó được chuyển đến nhà máy tuyển than Nam Cầu Trắng.

- Cơng tác thốt nước: Các tầng từ mức +32m trở lên tại khu phía Bắc và Đơng Nam sẽ được thốt nước bằng hình thức tự chảy, các tầng từ +32 trở xuống cùng với các tầng khu Tây Nam, Nam sẽ tập trung vào đáy hố bơm và được thoát nước bằng phương pháp bơm cưỡng bức đến mức +32 suối Hà Tu.

Hình 3.2: Kkhai trường mỏ than Núi Béo

3.1.3. Thành phần, đặc điểm chung của bãi thải ngành than

Đất đá thải của khu vực sau khi bị phá vỡ kết cấu trở nên bở rời, vỡ vụn nên khi được đổ từ trên cao xuống và được san gạt bằng xe gạ t sẽ tạo ra lượng bụi lớn. Trong khi đó, các mỏ khai thác than lộ thiên lại có lượng đất đá đổ và san gạt hàng năm rất lớn nên lượng bụi phát sinh từ công đoạn này là rất lớn. Lượng bụi phát sinh lớn sẽ gây ô nhiễm mơi trường khơng khí xung quanh.

Hiện nay, các mỏ lộ thiên chủ yếu đều sử dụng hệ thống bãi thải ngồi với cơng nghệ đổ thải sử dụng ơ tơ-xe gạt, khối lượng đổ thải lớn nhất tập trung tại cụm mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả, hàng năm khoảng 60  70 triệu m3/năm. Việc đổ bãi thải ngồi có nhược điểm cơ bản là chiếm dụng diện tích đất mặt lớn, gây trượt lở bãi thải và bồi lấp hệ thống sông suối, ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến cảnh quan đô thị như các bãi thải Nam Đèo Nai - Cẩm Phả, bãi thải Nam Lộ Phong - Hà Tu, bãi thải Chính Bắc v.v… Cơng tác đổ thải đất đá hiện nay là một vấn đề cấp thiết mà Tập đoàn Cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam (Vianacomin) đang quan tâm giải quyết.

Đất đá thải được vận chuyển ra bãi thải và đổ ở các mép sườn dốc. Tại các bãi thải đang đổ thải: Đất đá thải được phân bố theo quy luật phụ thuộc vào trọng lượng và động năng của chúng. Có thể phân sườn bãi thải thành các lớp như sau:

- Từ mặt bãi thải xuống đến độ sâu khoảng 1,5m tập trung chủ yếu các loại đá có kích thước nhỏ (bụi lắng, cát, dăm sỏi) tỉ lệ các loại đá đường kính hạt nhỏ hơn 15mm chiếm 40 - 50%.

- Dọc theo sườn dốc trở xuống tỷ lệ cấp hạt nhỏ trong thành phần của sườn bãi thải giảm dần, đến khu vực giữa sườn bãi thải thì tỷ lệ cỡ hạt đất đá đường kính > 500 mm chiếm trên 60%.

- Những loại đất đá đường kính lớn tập trung ở phía dưới của sườn dốc, khi xuống tới chân bãi thải các tảng đá to thường lăn cách chân bãi thải một khoảng cách nhất định, tạo thành sườn dốc bãi thải dạng lõm. Khu vực sát chân bãi thải thường tập trung các loại đá có đường kính trên 800mm. Đất có trong bãi thải chiếm <10% tổng số vật liệu thải.

- Góc dốc sườn tầng bãi thải hiện nay của các bãi thải ngoài hầu hết lớn >320. Với độ dốc này, sườn tầng thải bị xói mịn, sạt lở, khó thực hiện các biện pháp khắc phục chống xói mịn và trồng cây.

- Chiều cao tầng thải rất đa dạng, hầu hết các bải thải có thời gian tồn tại rất lâu đều có chiều cao tầng thải từ 50-100m, nguy cơ xói mịn và sạt lở là rất lớn vào mùa mưa.

3.1.4. Thành phần, đặc điểm bãi thải Chính Bắc

Q trình khai thác và đổ thải trong nhiều năm qua đã làm thay đổi hầu như tồn bộ địa hình ban đầu của khu vực. Theo Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét triển vọng đến năm 2030, Đề án Các giải pháp khai thác - đổ thải thoát nước tiến tới kết thúc khai thác lộ thiên vùng Hòn Gai“các đơn vị: Công ty cổ phần Than Hà Tu – Vinacomin, Công ty cổ phần than Núi Béo – Vinacomin, Công ty cổ phần than Hà Lầm – Vinacomin, xí nghiệp 917 (Cơng ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên than Hòn Gai – Vinacomin) đã đổ thải, tiếp tục đổ thải và hoàn thiện các tầng kết thúc đổ thải vào bãi thải Chính Bắc. Hiện trạng đổ thải vào bãi thải Chính Bắc như sau:

- Mỏ Hà Tu: Tổng khối lượng đất đá thải còn lại 120,172 triệu m3 được đổ thải vào các bãi thải chính Bắc (20 triệu m3).

- Mỏ Núi Béo: Tổng khối lượng đất đá thải còn lại 111,505 triệu m3; đổ vào bãi thải chính Bắc, bãi thải trong vỉa 14 cánh Đơng và cánh Tây.

- Công trường lộ thiên mỏ Hà Lầm: Tổng khối lượng đất đá thải là 50 triệu m3 được đổ thải tại các bãi thải chính Bắc, bãi thải trong vỉa 14 cánh Tây và bãi thải trong khu II vỉa 11, bãi thải trong vỉa 10 Hà Tu.

- Mỏ 917: Tổng khối lượng đất đá thải là 47,52 triệu m 3, trong đó được đổ thải tại bãi thải chính Bắc, bãi thải trong vỉa 10 Hà Tu, đổ vào bãi thải trong vỉa 13.

Địa hình bãi thải đang dần hình thành tầng đất đá thải có địa hình dạng tuyến. Đỉnh cao nhất ở trung tâm và phía Nam bãi thải, địa hình thấp dần về phía tây, phía đơng và phía bắc. Chi tiết địa hình hiện trạng một số khu vực như sau:

- Khu vực đã ngừng đổ thải đã hình thành tầng kết thúc đổ thải cao độ từ +215 ÷ + 250m.

- Khu Vực sườn phía Tây đoạn mương thoát nước +75 giáp ranh với khu vực Mặt bằng mỏ Hà Lầm. Khu vực này hiện tạm thời ngừng đổ thải. Địa hình hiện trạng là đất đá lộ thi ên thải hình thành tầng thải, một số khu vực có nguy cơ sạt lở xuống phía dưới chân bãi thải và mương thoát nước. Cốt cao các tầng từ mức +45 ÷ + 210m. Hiện tại cuối mương thoát nước này đã xây dựng đập chắn đất đá thải Chính bắc (giai đoạn I) với cốt mặt đập +23. Khu vực này sẽ là nơi thu gom lượng mưa bề mặt của Bãi thải Chính Bắc - Núi béo Khu vực phía Nam và một phần khu vực mặt bằng mỏ than Hà Lầm.

- Khu vực Bãi thải phía Bắc và Tây Bắc bãi thải. Khu vực này hiện tại Xí nghiệp than 917 vẫn đang tiếp thục đổ thải. Cao độ đổ thải từ + 110 ÷ + 210m Trong tương lai khu vực này sẽ hình thành các tầng thải.

- Khu vực phía Bắc và Đơng bắc và phía đơng bãi thải là khu vực Mỏ than Hà Tu đang tiến hành đổ thải. Cao độ đổ thải từ + 110 ÷ + 210m . Trong tương lai khu vực này sẽ hình thành các tầng thải.

b. Đặc điểm bãi thải

Bãi thải Chính Bắc là dạng bãi thải cao, góc dốc sườn bãi thải lớn (>30%). Đất đá thải khu vực bãi thải Chính Bắc được ơ tơ vận chuyển từ các mỏ đổ thải gồm các đơn vị: Công ty cổ phần than Núi Béo - Vinacomin, Công ty cổ phần Than Hà Tu – Vinacomin Hà Tu, xí nghiệp 917 (Cơng ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên than Hịn Gai – Vinacomin) và Cơng ty cổ phần than Hà Lầm – Vinacomin Hà Lầm. Đất đá thải chủ yếu có tính bột kết, cát kết, cuội kết,… Do cơng nghệ đổ thải từ trên cao xuống nên đất đá hạt nhỏ thường tập trung ở phía trên, cỡ hạt lớn tập