ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Đình Dũng ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MÔI TRƢỜNG TRONG HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TẠI MỎ SẮT TRẠI CAU, HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Đình Dũng ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MÔI TRƢỜNG TRONG HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TẠI MỎ SẮT TRẠI CAU, HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành : Khoa học môi trƣờng Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Thị Hoàng Liên Hà Nội - 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG Tổng quan tài liệu 1.1 Công nghiệp khai thác quặng sắt 1.1.1 Khai thác quặng sắt Việt Nam 1.1.2 Khai thác quặng sắt Thái Nguyên 1.2 Tổng quan mỏ sắt Trại Cau 11 1.2.1 Điều kiện tự nhiên 11 1.2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 16 1.2.3 Đặc điểm quặng khoáng sản mỏ sắt Trại Cau 19 1.2.4 Thực trạng khai thác mỏ sắt Trại Cau 30 1.2.4.1 Sản lƣợng khai thác quặng sắt mỏ sắt Trại Cau 30 1.2.4.2 Quy trình cơng nghệ khai thác 31 CHƢƠNG Đối tƣợng, nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 35 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 37 2.2 Phạm vi nghiên cứu 37 2.3 Nội dung nghiên cứu 37 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 38 CHƢƠNG Kết nghiên cứu thảo luận 3.1 Hiện trạng dự báo diễn biến chất lƣợng môi trƣờng khu vực mỏ 40 3.1.1 Mơi trƣờng khơng khí 40 3.1.2 Môi trƣờng nƣớc 43 3.1.3 Môi trƣờng đất 49 3.1.4 Đa dạng sinh học 52 3.1.5 Kinh tế xã hội, sức khỏe cộng đồng 54 3.1.6 Rủi ro, cố môi trƣờng 55 3.2 Các giải pháp quản lý môi trƣờng nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 Kết luận 67 Kiến nghị 68 Tài liệu tham khảo 68 II DANH MỤC CÁC BẢNG STT Bảng Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Bảng 1.5 Bảng 1.6 Bảng 1.7 Bảng 1.8 Bảng 1.9 10 11 12 13 15 16 Bảng 1.10 Bảng 1.11 Bảng 1.12 Bảng 1.13 Bảng 3.1 Bảng 3.2 17 18 Bảng 3.3 Bảng 3.4 19 Bảng 3.5 20 Bảng 3.6 21 22 Bảng 3.7 Bảng 3.8 23 Bảng 3.9 24 Bảng 3.10 25 Bảng 3.11 Tên Bảng Quy mô khai thác số mỏ sắt lộ thiên lớn Trữ lƣợng mỏ sắt địa bàn tỉnh Thái Nguyên Nhiệt độ môi trƣờng khơng khí trung bình tháng năm 2005 đến 2010 Độ ẩm khơng khí trung bình tháng năm 2005 đến năm 2010 Tổng lƣợng mƣa tháng năm 2005 đến 2010 Tổng số nắng tháng năm 2005 đến 2010 Tình hình kinh tế khu vực mỏ Thông số thủy văn suối khu vực mỏ sắt Trại Cau Lƣu lƣợng nƣớc thải phát sinh từ trình tuyển rửa mỏ sắt Trại Cau Tính chất vật lý quặng đất đá vây quanh Thống kê kết phân tích mẫu quặng oxit Tổng sản lƣợng khai thác quặng sắt Trại Cau Bảng tổng hợp thiết bị phục vụ tuyển khoáng Tổng hợp nguồn gây nhiễm khơng khí Kết đo phân tích chất lƣợng mơi trƣờng khơng khí khu vực dự án Nguồn phát sinh nƣớc thải hoạt động mỏ Lƣu lƣợng nƣớc thải phát sinh từ trình tuyển rửa quặng Kết đo đạc phân tích chất lƣợng nƣớc thải phát sinh từ trình tuyển rửa Kết đo đạc phân tích chất lƣợng nƣớc mặt khu vực dự án Hệ số dòng chảy theo đặc điểm mặt phủ Lƣu lƣợng nƣớc mƣa chảy tràn tính theo khu vực mỏ Kết đo đạc phân tích chất lƣợng nƣớc ngầm khu vực dự án Kết đo phân tích chất lƣợng đất khu vực dự án Kết đo phân tích chất lƣợng đất khu vực dự án Trang 11 12 13 14 15 17 18 21 27 29 33 40 41 42 43 43 44 46 46 47 49 49 III DANH MỤC CÁC HÌNH STT Hình Tên hình Trang Hình 1.1 Diễn biến TSS trung bình Suối Thác Lạc 19 Hình 1.2 Diễn biến Fe trung bình Suối Thác Lạc 19 Hình 1.3 Sơ đồ cơng nghệ khai thác 30 Hình 1.4 Sơ đồ cơng nghệ tuyển khống nguồn phát 32 sinh chất thải Hình 1.5 Sơ đồ tổ chức sản xuất 34 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí quan trắc, lấy mẫu 39 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu viết tắt Tên kí hiệu BOD (Biochemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy sinh học COD (Chemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy hóa học DO (Dissolve oxygen) Oxy hịa tan ĐC Điều chỉnh ĐCCT Địa chất công trình ĐCTV Địa chất thuỷ văn EPA (The US Environment Protection Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Agency) Hoa Kỳ HTX Hợp tác xã LN Lớn 10 MPN (Most Probable Number) Số vi khuẩn lớn 11 NN Nhỏ 12 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 13 TSS (Total Suspended Solid) Tổng chất rắn lơ lửng 14 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 15 UBND Ủy ban nhân dân IV MỞ ĐẦU Thái Nguyên tỉnh nằm vùng trung du miền núi Bắc Bộ, có diện tích 3.541,1km2, tỉnh có địa hình đa dạng phía Bắc Tây Bắc Phía Đơng Bắc có nhiều dãy núi cao nhƣ huyện Định Hoá, Đại Từ, Võ Nhai; huyện, thành phố, thị xã phía Nam có địa hình gị đồi đồng tƣơng đối phẳng Trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên nói chung huyện Đồng Hỷ nói riêng, tài nguyên phong phú đa dạng: nhiều mỏ kim loại màu, kim loại đen, mỏ sét đƣợc khai thác tƣơng lai Hiện địa bàn tỉnh Thái Nguyên đã phát 176 điểm mỏ, điểm khoáng sản 24 loại khoáng sản rắn thuộc nhóm (Nhiên liệu khống; khống sản kim loại; khống chất cơng nghiệp vật liệu xây dựng) [16] Trong trình phát triên kinh tế - xã hội để cung cấp nguồn nguyên liệu để phục vụ cho trình phát triển nghành kinh tế khác khai thác quặng sắt đã đƣợc quan tâm trọng từ lâu Trong năm gần đây, tốc độ khai thác, mở mỏ đã tăng đáng kể, đóng góp phần lớn cho tăng trƣởng kinh tế xã hội tỉnh Thái Nguyên Bên cạnh lợi ích ngành cơng nghiệp khai thác khống sản mang lại cho tỉnh Thái Nguyên hoạt động khai thác gây tác động không nhỏ đến môi trƣờng sức khoẻ cộng đồng nhân dân xung quanh khu vực khai thác khoáng sản Nhiều khu vực khai thác đã làm biến đổi nặng nề bề mặt địa hình, thảm thực vật bị suy thối, tốc độ rửa trơi, xói mịn tăng nhanh; mơi trƣờng nƣớc đất bị xáo trộn ô nhiễm kim loại nặng,…đang ngày nghiêm trọng, điển hình ảnh hƣởng từ việc khai thác khống sản mỏ sắt Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên Trƣớc thực tế trên, đề tài “Đánh giá trạng đề xuất giải pháp quản lý mơi trường hoạt động khai thác khống sản Mỏ sắt Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên” nhằm mục đích đánh giá trạng mơi trƣờng, đề xuất giải pháp quản lý môi trƣờng giúp cải thiện môi trƣờng khu vực mỏ nâng cao hiệu quản lý mỏ Sắt Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Công nghiệp khai thác quặng sắt 1.1.1 Khai thác quặng sắt Việt Nam a Đặc điểm mỏ quặng sắt nƣớc ta Theo quy hoạch phát triển ngành công nghiệp khai thác quặng sắt nƣớc ta đã đƣợc Chính phủ phê duyệt, để đáp ứng nhu cầu cho kinh tế quốc dân giai đoạn đến năm 2025 Ngoài mỏ sắt lộ thiên khai thác nhƣ: Trại Cau, Nà Lũng, Ngƣờm Tráng nhiều mỏ lộ thiên đƣợc đầu tƣ đƣa vào khai thác nhằm đáp ứng nhu cầu cho kinh tế quốc dân xuất Bảng 1.1 Quy mô khai thác số mỏ sắt lộ thiên lớn Tên mỏ Thông số Trại Làng Quy Thạch Nà Nà Nguyên Cau Trữ Tiến Bộ Mỵ Xa Khê Lũng Rụa Bình 2,0 23 76 118 544 7,3 22 48-60 41,27 30 53 61 52 58 56 84,3 100 90 100 100 lƣợng địa chất (106 tấn) Hàm lƣợng Fe (%) Tỷ lệ quặng gốc (%) Hiện năm tới sản lƣợng quặng sắt Việt Nam chủ yếu khai thác công nghệ lộ thiên Các mỏ quặng sắt lộ thiên Việt Nam có cấu trúc địa chất phức tạp Địa tầng phía gồm trầm tích Đệ tứ, Neogen tàn tích, loại đất yếu, độ bão hoà thấp Địa tầng phía dƣới thƣờng loại đá vơi, đá gabro, loại đá hoạt động nƣớc ngầm thƣờng hình thành hang cacstơ Đây nguyên nhân tạo nên dòng chảy ngầm vào khai trƣờng khai thác xuống sâu lớn ảnh hƣởng đến trình khai thác mỏ Các mỏ phải khai thác xuống sâu dƣới mức thoát nƣớc tự chảy, điều kiện địa chất thuỷ văn (ĐCTV), địa chất cơng trình (ĐCCT) mỏ phức tạp, khai trƣờng chật hẹp Việt Nam nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nên mùa mƣa lƣợng bùn nƣớc đổ xuống đáy mỏ lớn, điều kiện khai thác, vận tải, xử lý bùn thoát nƣớc ngày phức tạp Hàng năm công tác khai thác quặng chủ yếu tập trung vào tháng mùa khô Các mỏ quặng sắt gốc có khác nguồn gốc thành tạo, nhƣng có đặc điểm chung là: Khi khai thác mỏ quặng sắt gốc gặp phải đất yếu, Cát, Sét, Neogen Theo kết tổng hợp có dạng đất yếu thƣờng gặp khai thác mỏ quặng sắt gốc: + Đất yếu dạng cát chảy có dạng phân bố: - Dạng phân bố nông bề mặt địa mỏ Thạch Khê - Dạng phân bố sâu, bề mặt tiếp xúc đá vôi nứt nẻ đáy thân quặng với đất phủ mềm bở đá vơi, nước xói ngầm làm trôi hạt mịn tạo thành + Đất yếu dạng sét dẻo dính, đặc điểm loại có tính trƣơng nở mạnh, có nguồn gốc phong hố thƣờng gặp dƣới dạng lớp phủ vây quanh quặng gốc nhƣ đã gặp mỏ manhetit Trại Cau Lớp sét pha sông biển, sét gạch ngói có chiều dày hàng chục mét nhƣ mỏ Thạch Khê Lớp sét phủ quanh thân quặng gốc phía Nam mỏ Tiến Bộ + Đất yếu dạng mặt phân lớp loại đá, loại gặp khu phía Bắc mỏ Nà Rụa Quặng sắt Việt Nam có loại là: - Limonit - Magnetit Hầu hết mỏ thuộc loại sắt limonit (sắt nâu), địa bàn tỉnh Thái Nguyên mỏ sắt Tiến Bộ mỏ sắt lớn nhất, mỏ lớn thứ hai.[8] b Công nghệ khai thác quặng sắt nƣớc ta Quặng sắt loại hình khống sản đƣợc khai thác từ lâu với khối lƣợng lớn nên khối lƣợng bóc đất đổ thải nhiều so với quặng kim loại khác Trong mỏ có khối lƣợng bóc đất thải lớn mỏ Trại Cau Công nghệ khai thác sử dụng phổ biến công nghệ dùng máy xúc phối hợp với ô tô tự đổ, gồm công đoạn chủ yếu sau: - Khoan nổ mìn để phá vỡ đất đá nguyên khối; - Sử dụng thiết bị giới để xúc đất đá quặng lên phƣơng tiện vận chuyển; - Sử dụng thiết bị vận tải xe tải để chuyển đất đá thải từ khai trƣờng bãi thải vận chuyển loại quặng khai thác kho chứa; - Sản phẩm từ kho chứa đƣợc thiết bị xúc lên phƣơng tiện vận tải đƣờng nơi tiêu thụ [8] c Hiện trạng môi trƣờng khu vực khai thác quặng sắt nƣớc ta Về nhiễm mơi trường khơng khí: Mơi trƣờng khơng khí khu vực khai thác khống sản lân cận thƣờng xuyên bị ô nhiễm bụi, khí độc, khí nổ tiếng ồn phát sinh hầu hết khâu sản xuất Đặc biệt khu vực khai thác mỏ sắt Quý Xa Lào Cai mỏ sắt Thạch Khê Hà Tĩnh, mỏ sắt Trại Cau Thái Nguyên Về nước thải mỏ: với phƣơng pháp áp dụng khai thác chủ yếu khai thác lộ thiên sau sử dụng nƣớc để rửa thu quặng sắt việc gây nhiễm mơi trƣờng từ q trình khai thác chủ yếu mơi trƣờng nƣớc Quy trình chế biến quặng thải lƣợng cặn cao với thành phần gồm chất khoáng kim loại nhƣ: Đất, sét, cát chất thải khác đuôi thải nhƣ SiO2, Fe, Pb, Zn…nếu xâm nhập vào nguồn nƣớc mặt, lƣợng nƣớc gây bồi lắng, làm thay đổi chế độ thủy văn dòng chảy, giảm độ trong, tăng độ đục tăng hàm lƣợng kim loại nƣớc….ảnh hƣởng đến đời sống loại sinh vật thủy vực Các chất thải hoạt động khai thác mỏ sắt không đƣợc xử lý tốt nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc mặt lâu dài, ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc ngầm khu vực lân cận Tác động đến địa hình, cảnh quan: Những biến đổi mạnh diễn chủ yếu khu vực có khai thác lộ thiên Các bãi đổ thải tạo nên đồi nhiều bãi thải sƣờn đồi Bãi thải thƣờng có sƣờn dốc tới 350 Nhiều moong khai thác lộ thiên tạo nên địa hình âm có độ sâu Vấn đề chiếm dụng đất trồng trọt xanh: Diện tích đất canh tác thảm thực vật mà mỏ khai thác lộ thiên chiếm dụng lớn Ngồi nguy nhiễm mơi trƣờng, biến đổi cảnh quan, suy giảm đa dạng sinh học hoạt động khai thác quặng sắt để lại nhiều rủi ro sạt lở, trượt lở đe dọa tính mạng ngƣời dân hố mỏ gây Tại khu vực khai thác quặng sắt Thạch Khê Hà Tĩnh, q trình bóc đất tầng phủ, đã thực bốc xúc 11,2 triệu m3 đất đá, sau trình khai thác đất mặt vào khai thác quặng nguyên khai tạo lên hố mỏ khổng lồ Vấn đề công nghệ khai thác, đổ thải không kĩ thuật, khơng đầu tƣ cho cơng trình bảo vệ môi trƣờng từ giai đoạn bắt đầu dự án, cơng tác hồn thổ khơng đƣợc trọng nguyên nhân gây biến đổi môi trƣờng, ô nhiễm nƣớc, thiệt hại sức khỏe công nhân, nhân dân Đây thực tế cần quan tâm cấp, ngành, quan quản lý đặc biệt nhận thức nhà đầu tƣ, chủ dự án khai thác quặng sắt 1.1.2 Khai thác quặng sắt Thái Nguyên a Đặc điểm mỏ quặng sắt Thái Nguyên Bảng 1.2 Trữ lƣợng mỏ sắt địa bàn tỉnh Thái Nguyên [19] Diện STT Tên mỏ Đơn vị Giấy phép Trữ Công tích khai thác lƣợng suất KT (ha) Mỏ sắt Trại Cau, thị trấn Trại Cau, gang thép huyện Đồng Công ty CP Thái Nguyên 1521/ĐC ngày 13.852.58 08/10/1969 300.000 101,39 64.010 68,5 Hỷ Mỏ sắt Tiến Công ty CP 676/GP- Bộ, xã Linh Gang thép BTNMT ngày 19.218.30 Công trường khai thác Bãi chứa quặng 77 PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MƠI TRƢỜNG KHU VỰC MỎ NĂM 2011 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 PHỤ LỤC 4: BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THÁI NGUYÊN 90 91 ... việc khai thác khoáng sản mỏ sắt Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên Trƣớc thực tế trên, đề tài ? ?Đánh giá trạng đề xuất giải pháp quản lý mơi trường hoạt động khai thác khống sản Mỏ sắt Trại. .. Đình Dũng ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MÔI TRƢỜNG TRONG HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TẠI MỎ SẮT TRẠI CAU, HUYỆN ĐỒNG HỶ, TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành : Khoa học môi trƣờng... trạng hoạt động mỏ quặng sắt địa bàn tỉnh Thái Nguyên Hiện có số mỏ lớn đã vào hoạt động khai thác nhƣ huyện Đồng Hỷ có: mỏ sắt Trại Cau, mỏ sắt Hóa Trung mỏ sắt Tƣơng Lai, mỏ sắt Hoan, mỏ sắt