Tóm tắt Luận án Nghiên cứu đánh giá mức độ tác hại và hoàn thiện công nghệ xử lý chất thải rắn phát sinh trong khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
HOÀNG HÙNG THẮNG
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TÁC HẠI
VÀ HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI
RẮN PHÁT SINH TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ
VÙNG QUẢNG NINH
Ngành: Khai thác mỏ
Mã số: 62.52.06.03
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI – 2016
Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn khai thác Hầm lò,
Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Người hướng dẫn khoa học:
GS. TSKH Lê Như Hùng, Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Phản biện 1: PGS.TS Phùng Mạnh Đắc
Phản biện 2: PGS.TS Bùi Xuân Nam
Phản biện 3: TS.Trần Tú Ba
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp
Trường họp tại: Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Đức Thắng -
Quận Bắc Từ Liêm - Hà Nội.
Vào hồi giờ phút ngày tháng năm 2016
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội
hoặc Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa chất
1MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Khai thác và chế biến khoáng sản ở Việt Nam đóng góp quan
trọng vào sự tăng trưởng kinh tế của đất nước. Đặc điểm của khai
thác và chế biến khoáng sản thường tạo ra khối lượng lớn các chất
thải bao gồm: chất thải rắn (CTR), nước thải và khí bụi thải. Khối
lượng CTR có thể gấp hàng chục lần khối lượng khoáng sản thu hồi
được. Các loại chất thải này nếu không được quản lý sẽ là nguồn gây
tác động đến môi trường. Trên thực tế nhiều khu vực như Quảng
Ninh, Thái Nguyên, Lao Cai, Hà Giang v.vđã và đang phải gánh
chịu hậu quả của các hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản.
Để hạn chế các tác động của các nguồn thải rắn trong hoạt động
khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh góp phần thực hiện “Chiến
lược bảo vệ môi trường quốc gia đến năm 2010 và định hướng đến
năm 2020” đã được Chính phủ phê duyệt, Luận án: “Nghiên cứu
đánh giá mức độ tác hại và hoàn thiện công nghệ xử lý CTR phát
sinh trong khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh” là cần thiết,
đáp ứng yêu cầu cần thiết của thực tế về xử lý CTR hiện nay tại các
mỏ khai thác than hầm lò
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
- Đánh giá mức độ ảnh hưởng và tác động tới môi trường của
CTR phát sinh trong khai thác than hầm lò;
- Hoàn thiện công nghệ xử lý CTR phù hợp với điều kiện sản
xuất, kinh tế của các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu là CTR phát sinh trong khai thác tại các
mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
- Phạm vi nghiên cứu là các mỏ khai thác than hầm lò vùng
Quảng Ninh
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Tổng quan về CTR phát sinh trong khai thác than hầm lò và các
giải pháp xử lý.
- Đánh giá mức độ tác hại của CTR phát sinh trong khai thác than
hầm lò vùng Quảng Ninh.
- Nghiên cứu lựa chọn và hoàn thiện công nghệ xử lý CTR phát
sinh trong khai thác than hầm lò.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Sử dụng phương pháp thống kê, phương pháp chuyên gia, phân tích
2tổng hợp.
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
- Xác định rõ mức độ ảnh hưởng tới môi trường của CTR phát
sinh trong khai thác mỏ than hầm lò. Tổng hợp và đánh giá khả năng
sử dụng của chất thải sau khai thác than hầm lò.
- Đề xuất công nghệ xử lý CTR phát sinh trong khai thác than
hầm lò hợp lý với điều kiện và khả năng áp dụng.
7. CÁC LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ
+ CTR phát sinh phát sinh trong khai thác than hầm lò có ảnh
hưởng xấu đáng kể tới môi trường vùng than Quảng Ninh. Tùy thuộc
tính chất, CTR sau khai thác than hầm lò có thể sử dụng làm nguyên
liệu sản xuất vật liệu xây dựng góp phần vào việc giảm chi phí xử lý
và ô nhiễm tới môi trường.
+ Lựa chọn công nghệ xử lý CTR phải căn cứ vào điều kiện, tính
chất và tốc độ phát thải của chất thải đồng thời phải phù hợp với điều
kiện áp dụng của mỏ.
+ Hoàn thiện công nghệ xử lý CTR tại các mỏ than hầm lò bằng
việc đổ thải tập trung theo lớp với thông số, trình tự phù hợp đảm
bảo giảm chi phí, nâng cao ổn định bãi thải, giảm thiểu ảnh hưởng
tới môi trường.
8. CÁC ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN
+Xác định mối quan hệ giữa thành phần, khối lượng CTR trong
quá trình khai thác chế biến than với điều kiện địa chất, công suất,
công nghệ khai thác tại các mỏ than hầm lò;
+ Đánh giá tác hại của CTR phát sinh trong khai thác than hầm lò
đến môi trường nước, môi trường không khí, môi trường đất và hệ
sinh thái cảnh quan;
+ Đề xuất phương pháp lựa chọn và các giải pháp kỹ thuật hoàn
thiện công nghệ xử lý chất thải rắn phù hợp với điều kiện kinh tế - kỹ
thuật của Việt Nam
+ Đã xây dựng mô hình toán học xác định các thông số bãi thải
hợp lý và hoàn thiện công nghệ đổ thải tại các bãi thải mỏ hầm lò
đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trường đáp ứng khối lượng và chi phí
nhỏ nhất.
9. BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN
Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung luận án gồm 127 trang
đánh máy A4, nhiều bảng biểu và hình vẽ minh họa, tham khảo nhiều
tài liệu trong và ngoài nước, được sắp xếp theo trình tự sau:
3
Chương 1: Tổng quan về CTR phát sinh trong khai thác than hầm
lò và các giải pháp xử lý.
Chương 2: Đánh giá mức độ tác hại của CTR phát sinh trong khai
thác than hầm lò vùng Quảng Ninh.
Chương 3: Nghiên cứu lựa chọn và hoàn thiện công nghệ xử lý
CTR phát sinh trong khai thác than hầm lò..
Chương 4: Tính toán áp dụng hoàn thiện công nghệ xử lý chất
thải rắn là đất đá thải bằng đổ thải tập trung tại bãi thải vỉa 6, 7 mỏ
than Mạo Khê.
10. CÁC ẤN PHẨM CÔNG BỐ
Theo hướng nghiên cứu, Luận án đã công bố 12 công trình đăng
trong Tạp chí Công nghiệp mỏ, Thông tin Khoa học Công nghệ mỏ,
các Hội thảo khoa học trong và ngoài nước.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN PHÁT SINH TRONG
KHAI THÁC THAN HẦM LÒ VÀ CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ
1.1. CTR và môi trường
1.1.1. Khái niệm CTR
CTR bao gồm tất cả các chất thải dạng rắn phát sinh do các hoạt
động của con người và sinh vật, được thải bỏ khi chúng không còn
hữu ích hay khi con người không muốn sử dụng nữa
1.1.2. CTR trong công nghiệp
- CTR phát sinh từ các khu công nghiệp, khu chế xuất, khu công
nghệ cao
- CTR từ hoạt động khai thác khoáng sản: Than, bô xít, khoáng
sản khác
- CTR từ các ngành công nghiệp khác: từ ngành dầu khí, đóng
mới, sửa chữa tàu biển, nhiệt điện, bia, giải khát..
1.1.3. Tác động của CTR tới môi trường
Ô nhiễm môi trường không khí: do CTR sản sinh ra các chất khí
(CH4 - 63.8%, CO - 33.6%, và một số khí khác)
Ô nhiễm môi trường nước: giảm diện tích tiếp xúc của nước với
không khí dẫn tới giảm DO trong nước
Ô nhiễm môi trường đất: được tích lũy dưới đất trong thời gian dài,
gây ra nguy cơ tiềm tàng đối với môi trường
Tác động của CTR đến sức khỏe người dân: ảnh hưởng rất lớn tới
sức khỏe con người, đặc biệt đối với người dân sống gần khu vực
4làng nghề, khu công nghiệp, bãi chôn lấp chất thải
Tác động của CTR đối với phát triển kinh tế - xã hội: Chi phí xử
lý CTR ngày càng lớn; Ảnh hưởng đến du lịch và nuôi trồng thủy sản
do CTR; Xung đột môi trường do CTR
1.2. Quản lý CTR trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.1. Quản lý CTR trên thế giới
Ngăn ngừa, giảm thiểu chất thải; Sử dụng lại và tái chế quay
vòng; Cải thiện và giám sát sự tiêu huỷ, loại bỏ những CTR còn lại
1.2.2. Quản lý CTR ở Việt Nam
Các chính sách của Nhà nước về CTR: Luật bảo vệ môi trường
2005, Nghị định 59/2007/NĐ-CP, Nghị định 04/2009/NĐ-CP
1.3. CTR phát sinh trong khai thác than hầm lò vùng Quảng
Ninh
1.3.1. Hiện trạng và kế hoạch phát triển ngành than
Mức tăng trưởng sản lượng sản xuất và tiêu thụ bình quân than
trong các năm qua tương ứng là 10,8% và 11,7%
Kế hoạch: sản lượng than khai thác hầm lò sẽ tăng dần từ 21,4
triệu tấn năm 2013 lên 27,0 triệu tấn năm 2015 và đạt 37,0 triệu tấn
năm 2020, chiếm khoảng 60% tổng sản lượng toàn ngành
1.3.2. Công nghệ khai thác than hầm lò và dòng thải
Công nghệ khai thác than hầm lò và dòng thải tại Quảng Ninh
xem hình 1.1.
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ khai thác hầm lò và dòng thải
5
1.4. Khái quát về các giải pháp xử lý chất rắn phát sinh trong
khai thác than hầm lò trong và ngoài nước
1.4.1. Một số giải pháp xử lý CTR tại các mỏ than trên thế giới
- Xử lý CTR làm vật liệu xây dựng: gạch nung, nguyên liệu xi
măng, vật liệu chịu lửa, vật liệu nhẹ..
- Xử lý CTR làm các công trình giao thông, nông nghiệp và chèn
lò
- Đổ thải tập trung
1.4.2. Một số giải pháp xử lý CTR tại các mỏ than hầm lò trong
nước
- Nghiên cứu xử lý đất đá thải để sản xuất vật liệu xây dựng
- Nghiên cứu xử lý đất đá thải mỏ than hầm lò để sản xuất bột nhẹ
- Nghiên cứu sử dụng đất đá thải để chèn lò
- Nghiên cứu thu hồi than từ đá xít thải mỏ than
- Đổ thải tập trung và hoàn thổ bãi thải
1.5. Kết luận chương 1
Khối lượng CTR trực tiếp khi khai thác hầm lò là đất đá thải do
quá trình đào lò xây dựng cơ bản và sàng tuyển than. Ngoài ra, còn
một lượng CTR khác do quá trình phục vụ khai thác như: săm lốp,
nhựa, bao bì....CTR khi khai thác khoáng sản ảnh hưởng trực tiếp tới
môi trường như: nguồn nước, không khí, chiếm dụng đất đai...
Tại các nước phát triển, công tác quản lý và xử lý CTR được
nghiên cứu và thực hiện triệt để tùy thuộc tính chất của CTR sử dụng
hiệu quả cho các nhu cầu khác.
CTR phát sinh do quá trình khai thác hầm lò cũng đã được quan
tâm nghiên cứu như: Nghiên cứu sản xuất gạch từ xít thải qui mô
phòng thí nghiệm; thử nghiệm tận thu than từ xít thải nhà máy tuyển
trên dây chuyền công nghiệp; Nghiên cứu xử lý đất đá thải mỏ than
hầm lò để sản xuất bột nhẹ, làm vật liệu chèn lò; đổ thải tập trung ...
Với khối lượng than khai thác hầm lò ngày càng tăng, đồng nghĩa
với lượng CTR cũng tăng theo có thể tăng mức độ ô nhiễm môi
trường nước, môi trường không khí, môi trường đất... Chính vì vậy,
Luận án: Nghiên cứu đánh giá mức độ tác hại và hoàn thiện công
nghệ xử lý CTR phát sinh trong khai thác than hầm lò vùng Quảng
Ninh” là cần thiết, đáp ứng yêu cầu về môi trường và phát triển bền
vững ngành sản xuất khai thác than vùng Quảng Ninh, thiết thực
phục vụ Quy hoạch phát triển ngành Than Việt Nam đến năm 2020,
có xét triển vọng đến năm 2030.
6
CHƯƠNG 2
ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TÁC HẠI CỦA CHẤT THẢI RẮN
PHÁT SINH TRONG KHAI THÁC THAN HẦM LÒ VÙNG
QUẢNG NINH
2.1. CTR phát sinh trong khai thác than hầm lò vùng Quảng
Ninh
2.1.1. Nguồn gốc phát sinh CTR
- Khối lượng CTR phát sinh do đào lò đá hàng năm của một mỏ
than hầm lò được tính theo công thức (2.1):
CTRđl = đ. M. Sbq, tấn/năm (2.1)
Trong đó: M - Tổng khối lượng các đường lò đào trong đá trong
năm, m/năm; Sbq: Tiết diện bình quân các đường lò đào trong đá, m2.
- Khối lượng CTR phát sinh trong quá trình sàng tuyển chế biến
hàng năm của mỏ căn cứ vào thực tế có thể được tính theo công thức
CTRcb = A.(1 - N), tấn/năm (2.2)
Trong đó: A: Khối lượng than nguyên khai đưa vào chế biến
hàng năm, tấn; N: Tỷ lệ thu hồi than sạch.
2.1.2. Thành phần và tính chất cơ lý của đất đá thải mỏ hầm lò
vùng Quảng Ninh
- Thành phần đất đá thải: khi đào lò tại các mỏ than hầm lò
Quảng Ninh chủ yếu gồm: cát, bột kết và sét kết.
Tính chất cơ lý: khối lượng thể tíchγ γTN = 2,062÷2,37; γBH =
2,180÷2,523; Góc ma sát trong của đất đá thải φ=20÷30o
Thành phần hạt: Từ mặt bãi thải xuống độ sâu khoảng 3 m tập
trung chủ yếu các loại đá đường kính hạt < 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. Khu vực sát chân bãi thải thường tập trung các loại đá có
đường kính trên 500mm.
2.1.3. Quy mô phát thải CTR
Quy mô phát thải CTR ngày càng tăng xem hình 2.1.
2.2. Tác động đến môi trường của CTR phát sinh trong khai
thác than hầm lò vùng Quảng Ninh
7Hình 2.1.
Khối lượng
đất đá thải
của mỏ
hầm lò
TKV
2.2.1. Tác động đến môi trường nước
- Nước mặt: Tạo chấn rắn lơ lửng, tăng độ đục, giảm mắt xích
trong chuỗi thức ăn của thủy sinh vật, giảm độ pH
- Nước ngầm: có thể tạo ra những vỉa nước ngầm mới trong các
lớp đất đá ở bãi thải
- Nước biển ven bờ: gia tăng độ đục và các chất cặn lơ lửng
2.2.2. Tác động đến môi trường không khí
Gia tăng nồng độ bụi khi vận chuyển, bốc rót, sàng tuyển than...
dẫn đến suy giảm chất lượng không khí
2.2.3. Tác động đến môi trường đất và hệ sinh thái cảnh quan
Tác động đến môi trường đất: trôi đất, lấp dòng chảy, thay đổi độ
cao địa hình; tăng độ chênh cao tương đối giữa các dạng địa hình âm
và dương; độ dốc các bãi thải đều vượt quá 25o, đây là độ dốc ở mức
nguy hiểm, gây ra các quá trình động lực địa hình rất mạnh mẽ mà
nguy hiểm nhất là quá trình xói mòn; Thay đổi cấu tạo đất đá cấu tạo
đất đá và lớp thổ nhượng. Thay đổi Độ liên kết ảnh hưởng nhiều đến
tầng nước ngầm; chiếm dụng diện tích bề mặt khi đổ thải.
Tác động đến hệ sinh thái cảnh quan: vùi lấp lớp phủ thực vật, là
làm giảm số lượng cá thể động vật hoang dã khu vực; thất thoát
nguồn thuỷ hải sản
2.2.4. Ảnh hưởng của bãi thải sườn núi tới môi trường
Trượt lở tại mép tầng; Trượt lở theo sườn tầng; Trượt lở theo khối
chuyển động bề mặt; Trượt lở do tác dụng dòng nước
2.3. Kết luận chương 2
CTR là đất đá thải phát sinh trong khai thác than hầm lò, ngày
8
càng tăng theo sự phát triển sản lượng cũng như quy mô khai thác
của các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh. Với khối lượng phát thải
lớn, việc xử lý CTR bằng phương pháp đổ thải tập trung sẽ ảnh
hưởng tác hại đến môi trường sau:
- Tác động do chiếm dụng đất: thường chiếm dụng diện tích lớn,
có ảnh hưởng không nhỏ đến việc quy hoạch các khu vực chức năng
của quy hoạch ngành than.
- Tác động đến địa hình, địa mạo: Phức tạp hóa địa hình, tăng độ
tương phản, tăng độ chênh cao tương đối giữa các dạng địa hình âm
và dương, giảm thế năng địa hình, Bãi thải làm thay đổi độ dốc tự
nhiên của địa hình khu vực sẵn có. Đồng thời, khi sụt lún cũng tạo
nên những vùng trũng, nếp lõm, đứt gãy hoặc tổng hợp các dạng trên
tại các bề mặt tương ứng với từng mức độ, từng dạng sụt lún. Cùng
với chế độ nhiệt ẩm đặc trưng miền nhiệt đới gió mùa ảnh hưởng rất
tiêu cực tới diện mạo cảnh quan. Đây là một tác động tiềm tàng và
lâu dài mà ít được để ý tới.
- Tác động do sụt lún, trượt lở làm xấu cảnh quan: Bãi thải
thường có chiều cao và độ dốc lớn, trên bề mặt bãi thải hầu hết chưa
có thực vật che phủ nên khả năng sụt lún, xói mòn, trượt lở từ bãi
thải có nguy cơ cao.
- Tác động do bồi lấp sông suối: Do độ bở rời của đất đá thải nên
ảnh hưởng của bãi thải đến các suối lân cận (bồi lấp suối) là rất rõ.
Để hạn chế tối thiểu các tác động đến môi trường do CTR gây ra
cần nghiên cứu, xây dựng hoàn thiện công nghệ xử lý bằng nhiều
phương pháp tùy thuộc tính chất, khối lượng, khả năng tài chính của
doanh nghiệp và nhu cầu thực tế. Trong đó hoàn thiện công nghệ đổ
thải tập trung cần được thực hiện trước nhằm: đảm bảo an toàn môi
trường, chi phí thấp và sẵn sàng đáp ứng nhu cầu làm nguyên liệu
đầu vào của các công nghệ xử lý khác.
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN VÀ HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ
XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN PHÁT SINH TRONG KHAI THÁC
THAN HẦM LÒ
3.1. Lựa chọn công nghệ xử lý CTR
3.1.1. Cơ sở pháp lý liên quan đến định hướng xử lý CTR.
- Chiến lược quản lý CTR các đô thị và khu công nghiệp Việt
 ... ,3. ( )l tc t tl t b g
HG G G L B H g d d C C H
t
 
(3.19)
Chênh lệch chi phí tính cho 1 m3 đất đá thải của công nghệ đổ
thải theo lớp và tầng cao tính toán theo công thức (3.20):
1 ( ) (1 ). 0,3. .( 1)
. .
b
t tl t g
CG HG g d d C
L B H H t
 
 (3.20)
Chiều cao tầng hợp lý khi đổ theo lớp Ho tính theo công thức
(3.31)
2
0
0,3
. . 0,3 ( . . 0,3 ) 4.(1 ). ( . . )
,0,3
2( . . )
g
t o g t o g b t o
g
t o
C
g C C g C C C g A
tH mC
g A
t
   

 (3.21)
Với các thông số đầu vào: L = 1000m; B = 500m; H = 50m; Ô tô
CAT 773F đổ thải (lên dốc và xuống dốc) và máy gạt có công suất
275 kW gạt phụ trợ. Khối lượng vận tải và chi phí đổ thải theo các
phương án đổ thải theo lớp h = 5÷50m được tính toán và thể hiện ở
hình 3.10÷ 3.11.
18
a- Khi vận tải lên dốc b- Khi vận tải xuống dốc
Hình 3.10. Khối lượng vận tải các phương án đổ thải
Từ các hình cho thấy: khi tăng chiều cao lớp đổ thải, khối lượng
vận tải (T.km) và tổng chi phí vận tải tăng khi ô tô vận tải lên dốc và
ngược lại khi vận tải xuống dốc. Chi phí vận tải với chiều cao lớp đổ
thải t = 5m thấp nhất. Như vậy, công nghệ vận tải đổ theo lớp là công
nghệ đổ thải hợp lý nhất cho các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
a- Khi vận tải lên dốc b- Khi vận tải xuống dốc
Hình 3.11. Tổng chi phí các phương án đổ thải
3.5. Hoàn thiện công nghệ đổ thải
3.5.1. Lựa chọn các thông số của tầng thải
Yêu cầu n ≥ 1,3 chọn: t = 5m ; = 35o; Chiều rộng 1 block
tính toán bằng bề rộng thùng xe: b= bo với ô tô CAT 773F thì bo =
3,66 m
3.5.2. Sơ đồ công nghệ đổ thải
Sau khi tạo hào dốc với chiều cao h = 5 m, ô tô sẽ đổ thải trên mặt
hào dốc theo phương pháp chu vi tại mỗi block. Khối lượng đất đá
đổ trực tiếp xuống sườn tầng thải khoảng 70% khối lượng tải của ô
tô; 30% đất đá còn lại đổ trên mặt lớp và sử dụng máy gạt gạt xuống.
Khi lớp tất cả các block lớp đầu tiên đã được đổ đầy sẽ làm hào dốc
nối lớp 1 lên lớp thứ 2 với chiều cao 5m. Công nghệ đổ thải ở lớp 2
tương tự lớp 1. Mặt tầng lớp 1 sẽ để lại đai an toàn với chiều rộng 3
19
m. Như vậy, với mỗi tầng cao 30 m sẽ chia thành 6 lớp đổ thải và 3
phân tầng mỗi phân tầng có chiều cao 10 m. Trình tự đổ thải được
thể hiện ở Hình 3.12.
Hình 3.3. Trình tự đổ thải khi đổ theo lớp
3.5.3. Phục hồi môi trường khu vực đổ thải
Với công nghệ đổ thải theo lớp từ dưới lên trên sẽ tạo diện phụ
hồi môi trường ngay sau khi tầng thải đến vị trí kết thúc tại mặt và
sườn tầng thải (xem hình 3.13)
Phục hồi môi trường trên mặt tầng thải: trồng keo với mật độ
2.500 cây/ha
Phục hồi môi trường trên sườn tầng thải: trồng cỏ lau mật độ
35.000 khóm/ha
Hình 3.4. Sơ đồ kết thúc và phục hồi khu vực đổ thải
20
3.6. Kết luận chương 3
Công nghệ xử lý CTR phụ thuộc thành phần, tính chất CTR, nhu
cầu thị trường, khả năng tài chính của doanh nghiệp. Công nghệ
được lựa chọn đơn giản, giảm thiểu tác động tới môi trường với chi
phí thấp và tận thu được giá trị của CTR. Phương pháp đánh giá cho
điểm là phương pháp lựa chọn công nghệ xử lý CTR tiên tiến phù
hợp với các yêu cầu thực tế.
CTR tại các mỏ than hầm lò Việt Nam phát sinh từ công tác đào
lò và chế biến tại mỏ. CTR chủ yếu là đất đá khi đào lò và xít thải
trong quá trình sàng tuyển tại mỏ. Thành phần xít thải tại mỏ tương
tự sét làm nguyên liệu sản xuất gạch. Từ đó, thay thế sét bằng xít thải
trong quá trình làm gạch là giải pháp hợp lý nhất khi nguồn sét từ các
mỏ ngày càng cạn kiệt. Ngoài ra, CTR có thể là dạng vật liệu được
lựa chọn dùng trong công tác chèn lò để xử lý triệt để tới cuối nguồn
của dòng thải. Tuy nhiên, nhu cầu sản xuất gạch chỉ chiếm tỷ lệ rất
nhỏ so với khối lượng CTR phát sinh hàng năm; việc sử dụng CTR
làm vật liệu chèn lò là công nghệ mới đối với các mỏ hầm lò. Đổ thải
tập trung với công nghệ xây dựng bãi thải phù hợp đảm bảo chi phí
thấp, giảm thiểu tác động môi trường, sẵn sàng là nguồn nguyên liệu
đầu vào cho các công nghệ sản xuất khác phù hợp với thị trường là
giải pháp có tính khả thi cao đối với các mỏ hầm lò Việt Nam.
Bằng phân tích mô hình xác định các thông số bãi thải hợp lý như
chiều cao, khối lượng thể tích, lực dính kết làm cơ sở tính toán ổn
định bãi thải theo các công nghệ đổ thải theo lớp và đổ thải theo tầng
cao.
Với mô hình toán đã xác định cung độ vận tải, chi phí xây dựng
bãi thải, chiều cao đổ thải tối ưu theo từng chiều cao tầng thải
Khi tăng chiều cao lớp đổ thải, khối lượng vận tải (T.km) và tổng
chi phí vận tải tăng khi ô tô vận tải lên dốc và ngược lại khi vận tải
xuống dốc. Chi phí vận tải với chiều cao lớp đổ thải t = 5m thấp
nhất.
Công nghệ đổ thải theo từng lớp với chiều cao t = 5 m, sử dụng ô
tô đổ thải theo phương pháp chu vi, từ dưới lên trên và hoàn thổ ngay
sau khi tầng thải kết thúc là công nghệ đổ thải hợp lý cho các mỏ
than hầm lò vùng Quảng Ninh với các ưu điểm nổi trội: đất đá bị nén
chặt nên độ ổn định tăng; góc dốc sườn tầng thải tăng nên tăng dung
tích sử dụng bãi thải, giảm diện tích chiếm đất.
21
CHƯƠNG 4 - HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ ĐỔ THẢI TẠI BÃI
THẢI VỈA 6, 7 MỎ MẠO KHÊ
4.1. Khái quát chung về mỏ than Mạo Khê
4.1.1. Hiện trạng khai thác, đổ thải
Mỏ Mạo Khê hiện đang khai thác các lò chợ tầng từ LV÷-150 với
công suất 1,9 triệu tấn/năm (năm 2014)
Hệ thống khai thác đã và đang áp dụng tại mỏ bao gồm: HTKT
cột dài theo phương; HTKT cơ giới hoá, khấu than bằng máy bào;
HTKT chia lớp ngang nghiêng; HTKT lò dọc vỉa phân tầng
Đất đá thải đào lò từ các mức -80, -150 qua hệ thống trục tải
giếng phụ đưa lên mặt bằng và được tời điện đưa đến trạm lật goòng
cao đổ lên ô tô và chở đến bãi thải với cung độ vận chuyển 1,5km
4.1.2. Kế hoạch khai thác
Công suất khai thác: 2 triệu tấn than nguyên khai/năm ; Thời gian
khai thác 36 năm, trong đó thời gian XDCB là 3 năm. Khối lượng
thải của dự án bao gồm đá thải trong quá trình đào lò và trong sàng
tuyển. Khối lượng thải hàng năm: Đất đá đào lò: 500 tấn/ca; đá thải
trong sàng tuyển: 333.000 tấn/năm
4.2. Hoàn thiện công nghệ đổ thải tại bãi thải vỉa 6,7 Mạo Khê
4.2.1. Tính chất đất đá thải
Đất đá thải trong quá trình đào lò gồm các loại: Sạn kết, cát kết, bột
kết, sét kết
Kích thước cỡ hạt đất đá trong quá trình đào lò dtb = 0÷0,6 m; cỡ
hạt đất đá trong sàng tuyển chủ yếu là 0,015 m
4.2.2. Lựa chọn các thông số bãi thải
- Chiều cao tầng thải được lựa chọn h = 30 m; Trong mỗi tầng
thải đổ theo phân lớp hp = 5 m; chiều rộng tầng đổ thải đầu tiên là
Bqmin = 23m; Với ô tô KAMAZ 65115 có dung tích thùng xe Vo
=10,5 m3; h = 5 m; bo = 2,9 m thì lo = 0,72 m.
4.2.3. Công nghệ đổ thải
ô tô sẽ vận tải xuống dốc từ mức thải +35 đến +80 và từ +90 đến
+115, ô tô vận tải lên dốc từ mức +125 đến +140 và vận tải trên
đường bằng tại mức +120 và +85.
Các chỉ tiêu công nghệ đổ thải theo lớp 5m và công nghệ đổ tầng
22
cao (mỏ đang sử dụng) được tính toán và thể hiện ở bảng 4.1.
Bảng 4.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật công nghệ đổ thải
TT Chỉ tiêu Đ vị Giá trị
1 Thông số bãi thải Theo lớp 5 m Tầng cao
2 Khối lượng đổ thải m3 8.838.328 8.838.328
3 Chiều cao lớp thải m 5 20-30
4 Tổng cung độ vận tải km 751.154 843.467
5 Tổng chi phí vận tải 106đ 27.362 23.463
- vận tải tầng +140 (lên dốc) 106đ 9.272 9.858
- vận tải tầng +120 (xuống dốc) 106đ 10.637 7.643
- vận tải tầng +85 (xuống dốc) 106đ 4.940 3.458
- vận tải tầng +60 (xuống dốc) 106đ 2.513 2.503
6 Chi phí gạt (tính cho cả bãi thải) 106đ 13.257 13.257
7 Chi phí đền bù 106đ 2.446 2.854
8 Tổng chi phí vận tải+ gạt+ đền bù 106đ 43.065 39.574
9 Hệ số ổn định 1,5 1,15
4.4. Phục hồi môi trường khu vực bãi thải
Bãi thải V6,7 được phục hồi môi trường bằng cách trồng cây tại
mặt và sườn tầng thải. Số lượng cây keo trồng trên mặt tầng là: Nk =
Sm 2500 = 75.000 cây. Số lượng khóm lau trồng là: Nl = Sl 35000
= 182.000 khóm.
Sơ đồ kết thúc đổ thải, phụ hồi môi trường trình bày ở hình 4.1.
14515
0
115110
Bê rµo d©y thÐp gai
Bê rµo d©y thÐp gai
kho m×n 50
112.00
129.09
128.49
97.31
103.38
123.94
120.02
122.62
124.78
120.57
115.92
66.6870.39
80.0772.1873.06
74.57
67.68 60.40
128.40
125.60
130.47
105.58
54.10
66.06
63.96103.17
99.33
96.47
91.44
108.19
109.12
101.71
93.54
112.72
98.71
80.86
76.79
90.52
93.91
77.52
63.87
76.84
85.00
118.72
129.69
128.07 129.30
130.13 128.48
118.61115.33
110.06
128.38
112.43
98.77
102.78
+140
b· i t h ¶ i vØa 6,7
225
150
200
150
155
160
165
170175
18018
519
0195
2002
0521
021
5
§ ­ êng ®Þa chÊt cò
§ ­ êng ®Þa chÊt cò Hình 4.1. Sơ
đồ kết thúc
đổ thải và
phục hồi môi
trường V 6,7
23
4.5. Kết luận chương 4
Mỏ Mạo Khê là một trong những mỏ hầm lò lớn của TKV. Khối
lượng thải từ đào lò và sàng tuyển than là 860 tấn/ca. Công nghệ lựa
chọn theo đổ thải theo lớp tại bãi thải V6,7 với chiều cao lớp t = 5 m,
ô tô sẽ vận tải xuống dốc từ mức thải +35 đến +80 và từ +90 đến
+115, ô tô vận tải lên dốc từ mức +125 đến +140 và vận tải trên
đường bằng tại mức +120 và +85. Giá thành đổ thải lớn hơn ( 395
đ/m3) so với phương án của mỏ nhưng các chỉ tiêu ổn định của bãi
thải được cải thiện đáng kể: đã làm giảm góc dốc bãi thải từ 24,2o
xuống 21,4o; tăng ổn định bãi thải từ n = 1,1 lên n = 1,5. Ổn định của
bãi thải được nâng cao có ý nghĩa rất lớn cho môi trường cảnh quan
khu vực đặc biệt khi khí hậu ngày càng biến đổi.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
1.1. CTR phát sinh do quá trình đào lò và chế biến than tại mỏ.
Thành phần của chúng cơ bản là sét, cát và bột kết. Tùy thuộc tính
chất, CTR tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh có thể xử lý và
sử dụng sản xuất gạch từ xít thải; tận thu than từ xít thải nhà máy
tuyển trên dây chuyền công nghiệp; sản xuất bột nhẹ, vật liệu chèn
lò; đổ thải tập trung ...
1.2. CTR trong khai thác than hầm lò, ngày càng tăng theo sự
phát triển sản lượng cũng như quy mô khai thác của các mỏ than hầm
lò vùng Quảng Ninh. Hiện tại, CTR tại các mỏ vẫn được đổ tập
trung. Khi đổ tập trung CTR sẽ ảnh hưởng đến môi trường như:
chiếm dụng đất; thay đổi đến địa hình, địa mạo; ảnh hưởng tới chất
lượng không khí, chất lượng nước....
1.3. Công nghệ xử lý CTR lựa chọn theo phương pháp đánh giá
cho điểm là phù hợp với điều kiện thực tế và tài chính của doanh
nghiệp. Nhu cầu sử dụng CTR làm nguyên liệu cho sản xuất gạch,
bột nhẹ không lớn, công nghệ sản xuất vật liệu chèn lò từ CTR còn
rất mới mẻ nên giải pháp hoàn thiện công nghệ đổ thải tập trung, sẵn
24
sàng làm nguyên liệu đầu vào cho các nhu cầu khác khi đủ điều kiện
là phù hợp nhất với các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
1.4. Bằng phân tích và mô hình toán học xác định được các thông
số bãi thải hợp lý như chiều cao, khối lượng thể tích, lực dính kết
làm cơ sở tính toán ổn định bãi thải theo các công nghệ đổ thải theo
lớp và đổ thải theo tầng cao; xác định cung độ vận tải, chi phí xây
dựng bãi thải, chiều cao đổ thải tối ưu theo chiều cao tầng thải. Công
nghệ đổ thải bằng ô tô theo từng lớp 5 m, từ dưới lên trên và hoàn
thổ ngay sau khi tầng thải kết thúc là công nghệ đổ thải hợp lý cho
các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh với các ưu điểm nổi trội: đất
đá bị nén chặt nên độ ổn định tăng; góc dốc sườn tầng thải tăng nên
tăng dung tích sử dụng bãi thải, giảm diện tích chiếm đất.
1.5. Công nghệ lựa chọn theo đổ thải theo lớp tại bãi thải V6,7
với chiều cao lớp đổ thải t = 5 m, ô tô sẽ vận tải xuống dốc từ mức
thải +35 đến +80 và từ +90 đến +115, ô tô vận tải lên dốc từ mức
+125 đến +140 và vận tải trên đường bằng tại mức +120 và +85. Giá
thành đổ thải lớn hơn ( 395 đ/m3) so với phương án của mỏ nhưng
các chỉ tiêu ổn định của bãi thải được cải thiện đáng kể: đã làm giảm
góc dốc bãi thải từ 24,2o xuống 21,4o; tăng ổn định bãi thải từ n =
1,15 lên n = 1,5. Ổn định của bãi thải được nâng cao có ý nghĩa rất
lớn cho môi trường cảnh quan khu vực đặc biệt khi khí hậu ngày
càng biến đổi.
2. Kiến nghị
Công nghệ đổ thải CTR theo lớp là công nghệ đổ thải hợp lý khi
đổ thải tập trung. Tuy nhiên nó vẫn chiếm dụng đất và ảnh hưởng
cảnh quan, môi trường. Cần tiếp tục hoàn thiện các công nghệ xử lý
khác để giải quyết hiệu quả khối lượng CTR ngày càng tăng tại các
mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh.
25
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
1. ThS. Hoàng Hùng Thắng, PGS.TS. Trần Xuân Hà, (2008). Nghiên cứu đề
xuất các giải pháp sản xuất sạch hơn trong hoạt động nghành than vùng Quảng
Ninh. Tạp chí Công nghiệp Mỏ, 3, tr 12-14
2. Khương Xuân Thiệp, Hoàng Hùng Thắng (2008). Lợi dụng khe nứt để nổ
mìn buồng trong khai thác đá vôi hiệu quả kinh tế và an toàn. Hội nghị Khoa
học lần thứ 18, Trường Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội. tr 142-146.
3. ThS Hoàng Văn Nghị, ThS Hoàng Hùng Thắng (2009). Các nguyên nhân gây
cháy mỏ và các biện pháp ngăn ngừa trong quá trình khai thác. Kỷ yếu Hội nghị
khoa học trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh lần thứ nhất, Trường
ĐHCN Quảng Ninh tháng 11/2009, tr 47-51
4. GS.TSKH Lê Như Hùng, Ths. Hoàng Hùng Thắng và nnk (2010). Nghiên
cứu khai thác các mỏ sâu và tương lai của bể than đồng bằng Sông Hồng. Tuyển
tập báo cáo Hội nghị khoa học kĩ thuật mỏ Quốc tế Công nghiệp mỏ tiên tiến vì
sự phát triển bền vững, Hạ Long, tr 491-497.
5. Ths Phạm Văn Huynh, Ths Hoàng Hùng Thắng và nnk (2011). Tình hình
nghiên cứu mở vỉa khai thác mỏ than nằm sâu trong lòng đất. Tạp chí Khoa học
kỹ thuật Mỏ- Địa chất, 36, tr 47-45
6. GS.TSKH. Lê Như Hùng, ThS Hoàng Hùng Thắng và nnk (2011). Xác định
chiều sâu khai thác an toàn khi khai thác bể than sông Hồng bằng phương pháp
hầm lò và khí hóa than. Hội nghị khoa học kĩ thuật mỏ toàn quốc lần thứ 22, Nha
Trang, tr 327-331.
7. GS.TSKH. Lê Như Hùng, Ths. Hoàng Hùng Thắng và nnk (2011). Nghiên cứu
các ảnh hưởng khi khai thác các mỏ than nằm sâu trong lòng đất. Hội nghị Khoa
học kĩ thuật mỏ toàn quốc lần thứ 22. Hội KH&CN Mỏ Việt Nam, Nha Trang, tr
323-326.
8. Hoàng Hùng Thắng, Bùi Đình Thanh (2011). Biện pháp xử lý CTR của các mỏ khai
thác than vùng Quảng Ninh. Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ- Địa chất, 36, tr 44-46.
9. KS. Vũ trọng Hiệt, ThS. Hoàng Hùng Thắng, ThS. Bùi Đình Thanh (2012).
Vấn đề xác định áp lực trong lò chợ cơ giới hóa khi khai thác vỉa mỏng, dày
trung bình dốc đứng. Tạp chí Công nghiệp Mỏ, 1, tr 10-13.
10. Lê Như Hùng, Hoàng Hùng Thắng và nnk (2012). Nghiên cứu khả năng cơ
giới hóa khai thác các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh. Hội nghị khoa học lần
thứ 20, Trường Đại học Mỏ - Địa chất tháng 11/2012, tr 137.
11. Lê Như Hùng, Hoàng Hùng Thắng và nnk (2012). Nghiên cứu lựa chọn các
giải pháp kỹ thuật công nghệ đào chống lò bằng các phương pháp đặc biệt qua
vùng địa chất phức tạp trong các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh. Hội nghị khoa
học lần thứ 20, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, tr 138.
12. Lê Như Hùng, Hoàng Hùng Thắng và nnk (2013). Nghiên cứu tính toán áp dụng
công nghệ khoan nổ mìn tạo biên kết hợp sử dụng kíp nổ vi sai phi điện trong các mỏ
than hầm lò vùng Quảng Ninh. Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất, 43, tr 44-46.
13. Hoàng Hùng Thắng, Nguyễn Văn Đức (2016). Hiệu quả công nghệ đổ thải theo
lớp tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh. Tạp chí Công nghiệp mỏ, 3, tr