DỰ ÁN SẮT THẠCH KHÊ – THÁCH THỨC LỚN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI NGÀNH MỎ VIỆT NAM

Thứ Hai, 02 Tháng Bảy 2012 10:27 SA

HỘI NGHỊ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ QUỐC TẾ NĂM 2010

DỰ ÁN SẮT THẠCH KHÊ – THÁCH THỨC LỚN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI NGÀNH MỎ VIỆT NAM

ThS. Lưu Văn Thực

Viện Khoa học Công nghệ Mỏ-TKV

PGS.TS Hồ Sü Giao

Hội Khoa học Công nghệ Mỏ Việt Nam

Tóm tắt: Bài báo đề cập đến những đặc điểm địa chất, địa chất công trình và địa chất thủy văn ảnh hưởng đến việc lựa chọn công nghệ hợp lí khai thác mỏ sắt Thạch Khê cũng như những tiềm ẩn về cố môi trường có thể xảy ra trong quá trình khai khác. Bài báo cũng trình bày  những kết quả thử nghiệm ban đầu về công nghệ xúc, vận tải, đổ thải, thoát nước … nhằm rút kinh nghiệm trước khi đưa mỏ vào sản xuất, nêu ra các định hướng cần tiếp tục nghiên cứu và xử nhằm góp phần hoàn thiện công nghệ khai thác phù hợp với điều kiện mỏ sắt Thạch Khê.

1. Đặc điểm, điều kiện tự nhiên khu mỏ

Sắt Thạch Khê là một khoáng sàng có trữ lượng lớn nằm trong địa phận 3 xã: Thạch Khê, Thạch Hải, Thạch Đỉnh thuộc huyện Thạch Hà, tỉnh Hà Tĩnh. Nằm trên các bãi cát, địa hình khu mỏ tương đối bằng phẳng,  độ cao trung bình từ mức +5 ¸ +7m. Trong phạm vi khu mỏ không có các suối lớn. Phía Tây cách trung tâm khu mỏ 3km có sông Thạch Đồng chảy theo hướng từ Nam lên Bắc và đổ ra Cửa Sót, phía Đông cách trung tâm khu mỏ 1,6km là Biển Đông. Khu mỏ nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới ven biển, một năm có 2 mùa rõ rệt: Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5¸11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau. Lượng mưa hàng năm thay đổi từ 1285,1¸3701,4 mm.

Khu mỏ có cấu tạo địa chất phức tạp với cấu trúc chính là 3 tầng nham thạch có độ bền khác nhau và nhiều nước ngầm:

- Tầng Đệ tứ và Neogen có chiều dầy từ 26¸ 227m, gồm: Cát, sét và sét pha trộn có nguồn gốc sông, biển. Độ kiên cố theo thang Protodiaconov f = 1.

- Tầng đá có độ cứng trung bình, lớp vỏ bị phong hoá dày từ 50¸130m, là sườn tích tàn tích luồn sâu, trầm tích, sét pha cát, mảnh vụn đá gốc và quặng sắt.

- Tầng dưới cùng là đá gốc cứng chắc, thường là granit, đá carbonat như đá vôi, đá sừng, đá cẩm thạch, có hiện tượng karst. Độ kiên cố f = 4¸11.

Nham thạch có thành phần, độ bền cũng như chiều dầy không đồng đều. Các lớp đá trẻ và yếu phân bố nhiều hơn ở phía Bắc và Đông. Đá gốc nhiều chỗ bị chia cắt bởi phá huỷ kiến tạo. Điều kiện địa chất thuỷ văn của mỏ sắt Thạch Khê rất phức tạp gây khó khăn cho quá trình hoạt động khai thác: Khi đáy mỏ xuống tới độ sâu -195m thì biên giới khai trường phía Đông Bắc cách mép nước biển 500m; Sông Thạch Đồng chảy qua phía Tây mỏ; Các vùng đá vỡ vụn rộng lớn có hệ số thấm nước cao, vài tầng chứa nước và tổ hợp chứa nước có liên kết thuỷ lực với nhau; Các hang động kastơ trong đá cẩm thạch có khả năng tạo thành những bồn nước có mối liên hệ giữa nước ngầm và nước biển v.v…Những đặc điểm về tự nhiên nói trên không chỉ là những yếu tố gây ảnh hưởng đến công nghệ, vận hành thiết bị máy móc của hoạt động khai thác mỏ mà còn tiềm ẩn nhiều rủi ro, sự cố về môi trường và bờ mỏ.

2. Lịch sử thăm dò, thiết kế mỏ:

Mỏ sắt Thạch Khê được người Pháp (Deprat, Colani..) phát hiện từ trước năm 1954. Công tác thăm dò tìm kiếm bắt đầu từ 1963 tới 1966. Việc thăm dò sơ bộ kết thúc vào năm 1978, năm 1985 Đoàn 402 thuộc Liên đoàn địa chất 4 đã lập xong báo cáo thăm dò tỷ mỉ. Năm 2007, Công ty VITE đã lập báo cáo chuyển đổi trữ lượng. Nhìn chung công tác thăm dò của mỏ đảm bảo đủ cơ sở và độ tin cậy để lập thiết kế khai thác.

Tổng trữ lượng và tài nguyên của mỏ là: 534,45 triệu tấn, trong đó cấp trữ lượng là 273,96 triệu tấn, tài nguyên là 260,49 triệu tấn. Quặng sắt ở đây thuộc loại deluvi, quặng gốc và các thân quặng pha tạp khác. Thân quặng gốc chạy theo hướng Bắc-Nam, dài khoảng 3km, rộng 200600 m, chiều dày thân quặng từ 22400m, chiều sâu phân bố từ mức -42-750. Hàm lượng trung bình các nguyên tố như sau: Fe = 58,3%; Mn = 0,21%; Zn = 0,07%; S = 0,112%; P = 0,05%.

Đến nay đã có nhiều tổ chức tư vấn lập dự án khai thác: Năm 1984-1985, tổ chức tư vấn của Liên Xô (cũ) đã lập Luận chúng kinh tế-kỹ thuật; giai đoạn từ 1991-1997 Công ty Krupp-Lohrho Pacific (CHLB Đức) đã lập Báo cáo tiền khả thi, khai thác đến độ sâu          -400m, công suất mỏ 10 triệu tấn/năm, trữ lượng quặng khai thác 304 triệu tấn; năm 1991 Công ty Nipon Steel cùng với Công ty Mitsui, Công ty Nichimen và công ty Nissho Iwai (Nhật Bản) đã lập Báo cáo tiền khả thi với công suất mỏ 5,0 triệu tấn/năm; năm 1994 Công ty Dr.Otto Gold đã lập “Báo cáo đánh giá địa chất và chất lượng mỏ quặng sắt Thạch Khê” và Công ty Rheinbraun Engineeri (CHLB Đức) đã lập “Báo cáo tháo khô mỏ”; giai đoạn 1995-1997 Consortium gồm Krupp (CHLB Đức), Genrco (CH Nam Phi) và Mitsubisshi (Nhật Bản) đã phối hợp lập Báo cáo khả thi chi tiết mỏ sắt Thạch Khê với công suất 10 triệu tấn/năm. Nhưng vì nhiều nguyên nhân khác nhau các dự án do các tổ chức trên đều không thể triển khai được.

Năm 2004, Viện Giproruda (CHLB Nga) đã lập báo cáo tiền khả thi, sau đó năm 2007 đã phối hợp với các tổ chức tư vấn Việt Nam lập Dự án đầu tư xây dựng và đã được các cơ quan chức năng phê duyệt.

3. Công nghệ khai thác – thoát nước theo dự án do Viện Giprorupda lập năm 2007

Mỏ sắt Thạch Khê có trữ lượng lớn, có thể đáp ứng nhu cầu nguyên liệu phục vụ cho công nghiệp gang thép của đất nước trong nhiều năm. Khai thác sắt Thạch Khê là một dự án có ý nghĩa chiến lược rất lớn không chỉ về kinh tế- xã hội mà còn về mặt chính trị, đặc biệt trong giai đoạn Việt Nam mới bước vào thời kỳ hội nhập và đang bước đầu của giai đoạn công nghiệp hoá và hiện đại hoá Đất nước. Việc khai thác quặng sắt mỏ Thạch khê trước hết nhằm cung cấp nguyên liệu cho Nhà máy thép liên hợp được xây dựng tại khu Công nghiệp Vũng Áng – Hà Tĩnh, một phần cung cấp nguyên liệu cho Công ty gang thép Thái Nguyên. Ngoài ra, một phần quặng của Mỏ dự kiến sẽ đựơc xuất khẩu nhằm đổi than mỡ hoặc than cốc dùng cho luyện kim trong nước.

Theo dự án đầu tư do Viện Giprorupda lập năm 2007, sản lượng giai đoạn I là 4,5 triệu tấn quặng nguyên khai/năm, giai đoạn II là 10 triệu tấn quặng nguyên khai/năm, khối lượng đất bóc lớn nhất 20 triệu m³/năm, biên giới kết thúc mỏ mức -550m, trữ lượng quặng khai thác 375 triệu tấn, khối lượng đất bóc 661,7 triệu m³ (đất yếu 353,5 triệu m³, đá cứng 308,2 triệu m³). Tuy nhiên, để khai thác mỏ Thạch Khê khó khăn lớn nhất là tháo khô và thoát nước mỏ. Theo tính toán của các chuyên gia địa chất thuỷ văn lưu lượng nước chảy vào khai trường tới 3.171.804 m³/ngày.đêm (bao gồm 1.759.555 mnước mặt và 1.412.249 m³ nước ngầm), đây sẽ là mỏ có lưu lượng nước chảy vào lớn nhất ở Việt Nam. Giải pháp tháo khô và thoát nước mỏ dự kiến áp dụng là hệ thống các giếng khoan để hạ thấp mực nước kết hợp với thoát nước cưỡng bức bằng các trạm bơm đặt ở đáy mỏ và trên bờ mỏ. Các giếng khoan được bố trí thành từng vòng khép kín, bắt đầu bao quanh khu vực mỏ vỉa, sau đó mở rộng dần theo sự phát triển của công trình mỏ cho tới biên giới cuối cùng, chia thành 4 đợt: Lần lượt là 44; 52; 69 và 195 giếng khoan. Theo thiết kế các lỗ khoan này sẽ được tồn tại và hoạt động đến hết đời mỏ, nhưng trong điều kiện quặng và tầng đá cứng phải khoan nổ mìn, thì chỉ cho phép duy trì được các lỗ khoan ở hàng ngoài cùng. Do vậy, ở giai đoạn cuối tháo khô đáy mỏ sẽ gặp nhiều khó khăn, nên phải nghiên cứu các giải pháp bổ sung khác.

Đồng bộ thiết bị khai thác gồm: Máy khoan loại xoay cầu СБШ-250MH (đường kính d =250mm), sử dụng máy xúc ЭКГ-10 (E = 10 m³) trọng lượng 395 tấn để xúc đất đá cứng và quặng, sử dụng máy xúc gàu treo ES-6,5/45 (dung tích gàu E = 5¸7 m³) để xúc đất đá mềm, thiết bị vận tải đất đá và quặng là ô tô БеЛаг-71135 tải trọng 130 tấn. Để đảm bảo cho các thiết bị trên hoạt động đường vận tải đối với các tầng đất yếu (trên nền cát, sét, sét pha cát ) phải gia cố bằng rải lớp đá dăm có chiều dày 1,0m.

Với điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình phức tạp và quy mô sản lượng như mỏ Thạch Khê, đồng bộ thiết bị do Dự án lựa chọn chưa hợp lý bởi: Thiết bị khoan và xúc sử dụng năng lượng điện, có trọng lượng lớn, cồng kềnh kém cơ động, tốc độ di chuyển chậm, dễ gây lầy lún khi hoạt động ở tầng đất yếu. Mặt khác, điều kiện thời tiết vùng Thạch Khê hàng năm thường xảy ra mưa bão vào thời gian từ tháng 9 đến tháng 12, gây ngập lụt mỏ  và xảy ra mất điện, với các thiết bị chạy điện sẽ không an toàn khi hoạt động ở các tầng dưới đáy mỏ. Hơn nữa, thiết bị khoan quặng sử dụng đường kính d = 250mm là lớn so với kích cỡ yêu cầu khi đưa quặng vào nghiền tuyển. Thiết bị vận chuyển có trọng tải quá lớn so với yêu cầu công suất mỏ và không phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp của mỏ đặc biệt là tầng đất yếu. Đường vận tải trong khai trường di chuyển liên tục theo trình tự phát triển công trình mỏ phải rải lớp đá dày 1,0m, sau đó xúc chuyển làm tăng chi phí và tổ chức sản xuất phức tạp.

4. Những khó khăn cần lường trước

Khai thác mỏ sắt Thạch Khê có thể sẽ gặp phải những khó khăn như mưa lớn kéo dài nhiều ngày, trạm bơm ở đáy mỏ và các giếng khoan hút nước không hoạt động được hoặc hoạt động không có hiệu quả làm ngập lụt đáy mỏ. Sự cố mất điện lưới cũng có thể xẩy ra tình trạng tương tự. Sự ngập lụt đáy mỏ sẽ dẫn đến những tác hại phá huỷ toàn bộ trang thiết bị, máy móc và công trình khai thác mà việc phục hồi lại rất khó khăn và tốn kém. Sự xuất hiện của các mối liên kết thuỷ lực giữa các tầng nước ngầm với các bồn chứa, các vùng đất đá tơi vụn ngậm nước, các hang động kastơ v.v…làm tiềm ẩn các nguy cơ bục nước, có thể gây ngập lụt cục bộ hoặc toàn diện dẫn đến các thiệt hại về kinh tế.

Sự cộng hưởng của 3 yếu tố là nước ngầm, nước biển và lớp đất đá phủ đệ tứ yếu  dày 26¸227 m phía trên sẽ tạo cơ hội trượt nở, trôi rũa đất đá bờ mỏ, thẩm thấu mạch nước ngầm, nước biển, dẫn đến sạt lở cục bộ, thậm chí sạt lở cả đoạn bờ mỏ, đặc biệt bờ mỏ phía Đông khai trường. Các kết quả tính toán ổn định bờ mỏ, nếu không có các biện pháp phòng chống, bờ mỏ Thạch Khê sẽ tiềm ẩn nguy cơ biến dạng. Ngoài ra, hiện tượng nước biển dâng cao do bão cũng cần được nghiên cứu để có giải pháp phòng tránh.

Một vấn đề môi trường quan trọng khác cũng cần được đề cập tới khi dự án đưa vào hoạt động. Trong khoáng sàng sắt Thạch Khê tồn tại 4 tầng nước ngầm có mối liên hệ thuỷ lực với nước mặt thông qua lớp phủ neogen và đệ tứ tơi xốp có hệ số thấm cao. Do vậy, trong quá trình bơm thoát nước ngầm của mỏ sẽ ảnh hưởng tới nguồn tài nguyên nước mặt.

5. Những kết quả thử nghiệm ban đầu

Trong điều kiện địa chất phức tạp và những sự cố môi trường có thể xảy ra trong quá trình khai thác như đã nói trên đây. Do vậy, cần phải thi công thử nghiệm công nghệ xúc, vận tải, đổ thải, thoát nước v.v… nhằm đúc rút kinh nghiệm trước khi đưa mỏ vào khai thác với quy mô lớn. Được sự đồng ý của Chính phủ và Bộ Công thương Việt Nam, ngày 01/12/2007 Công ty Cổ phần sắt Thạch Khê cùng với Công ty Cổ phần than Cọc sáu-TKV đã thi công thử nghiệm trên nền cát và sét tại khu vực phía Bắc khai trường. Theo phương án thử nghiệm, giai đoạn I bóc 1,5 triệu m³ cát và sét, giới hạn thử nghiệm đến mức -10. Thiết bị thi công thử nghiệm gồm: Máy xúc thuỷ lực gầu ngược có dung tích gầu từ 1,8¸2,8m³, ô tô có tải trọng từ 15¸37 tấn, thiết bị phụ trợ là máy gạt D85A, máy xúc tải và máy san đường, thiết bị bơm nước có công suất từ 280¸320 m³/h và máy bơm 1250 m³/h. Năm 2009, sau khi thử nghiệm thành công giai đoạn I, Công ty Cổ phần sắt Thạch Khê đã lập kế hoạch bóc đất tầng phủ với khối lượng 11,5 triệu m³.

a. Thoát nước khai trườngĐể hạn chế nước mặt xung quanh chảy vào khai trường, mỏ đã xây dựng hệ thống đê bao xung quanh bằng vật liệu cát tại chỗ. Do vật liệu là cát, nên theo thời gian dưới tác động của mưa, gió kích thước của đê bị bào mòn và phải gia cố.Đối với nước ngầm lưu lượng chảy vào khai trường tăng nhanh trong các tháng mùa mưa. Khi kích thước khai trường đến mức        -10m trên diện tích 0,355km2 (1000m x 355m), lượng nước chảy vào mỏ lên tới 610.800 m3/tháng (3/2009).

Hình 1. Nạo vét hố bơm tại mỏ Thạch Khê

b. Công tác đào hố bơm:

Mỏ đã sử dụng máy xúc thủy lực gầu ngược để đào hố bơm, chiều sâu hố bơm trong tầng cát chỉ đạt 3m. Do lượng nước ngầm chảy vào liên tục kéo theo lượng bùn cát chảy xuống hố bơm, chiều sâu hố bơm không đạt yêu cầu như thiết kế (6m). Khối lượng bùn cát nạo vét từ 4083¸35.940 m³/tháng. Khu vực đào hố bơm luôn lầy lội, máy xúc phải xúc chuyển tải từ 2¸3 lần.

Bảng 1: Lượng mưa và nước ngầm chảy vào khai trường bóc đất thử nghiệm giai đoạn I

Chỉ tiêu	Tháng (Năm 2008)							Tháng (Năm 2009)
	6	7	8	9	10	11	12	1	2	3	4	5	6	7
L­­ượng mưa tháng (X), m	0,04	0,03	0,15	0,39	0,6	0,14	0,18	0,69	0,04	1,34	0,67	1,04	0,03	0,51
Diện tích hứng nước (F),103 m2	73,1	104,0	108,3	109,4	130,5	218,3	247,8	272,7	287,9	310,2	349,5	350,5	355,5	351,5
L­ượng nước m­­ưa chảy vào moong khai thác:103 m3/tháng	3,2	3,0	16,7	42,2	78,4	30,3	43,4	187,1	10,7	415,3	233,5	363,8	11,0	178,9
Lư­­ợng nước ngầm chảy vào moong khai thác Qn, 103 m3/tháng	216,0	230,8	295,3	315,2	325,3	327,3	265,5	125,5	254,2	195,5	167,5	147,5	117,5	224,6
Tổng lư­­ợng nước chảy vào moong khai thác, 103m3/tháng	219,2	233,8	312,0	357,5	403,7	357,6	308,9	312,5	264,9	610,8	400,9	511,3	128,5	403,5

c. Ảnh hưởng của nước ngầm tới sườn tầng cát

Do đặc điểm của tầng cát bở rời, liên kết yếu, khi mới xúc xong góc dốc sườn tầng có giá trị từ a = 44¸ 470, sau đó giảm dần và sau 9 tháng a = 28¸310 gần bằng giá trị góc dốc thiết kế (a = 25¸300). Khi chiều cao tầng tăng hoặc khi có mưa bổ cập cho nước ngầm thì góc dốc sườn tầng giảm nhanh, sự thay đổi góc dốc sườn tầng theo thời gian thể hiện trên hình 2.

Hình 2: Sự thay đổi góc dốc sườn tầng cát theo thời gian tại vị trí quan trắc số 4

Để giảm sự xói lở sườn tầng cát không để nước ngầm chảy dọc theo rãnh dưới chân tầng mà tạo các hố thu trung gian, sau đó đưa nước về các hố tập trung trên mặt. Với phương pháp này sẽ giảm sự xói lở chân tầng và và sườn tầng.

d. Các thông số hệ thống khai thác

Các thông số hệ thống khai thác trong quá trình thi công thử nghiệm của mỏ Thạch Khê được xác định như bảng 2.

Qua theo dõi cho thấy với đồng bộ thiết bị là máy xúc thủy lực gầu ngược có dung tích gầu E = 1,8¸4,0m³, phối hợp với ôtô có tải trọng q = 15¸39 tấn các thông số hệ thống khai thác như bảng 2 là phù hợp.

Bảng 2. Các thông số HTKT thi công thử nghiệm tại mỏ quặng sắt Thạch Khê

(Tính đến tháng 6/2010)

e. Sơ đồ công nghệ xúc và năng suất của thiết bị

Hiện tại, mỏ đang áp dụng 3 sơ đồ công nghệ xúc như sau:

- Trường hợp đáy mỏ lầy lội: Máy xúc thuỷ lực gầu ngược đứng trên với gương xúc phía dưới và chất tải vào ôtô đứng cùng mức. Chiều cao phân tầng xúc từ h_pt = 2,5¸3,5m (hình 2).

- Trường hợp đáy mỏ thoát nước tốt: Áp dụng các sơ đồ xúc như sau:

+ Trường hợp 1: Máy xúc thuỷ lực gầu ngược đứng trên với gương xúc phía dưới và chất tải vào ôtô dưới mức máy đứng, chiều cao phân tầng 2,5¸3,5m (hình 3).

+ Trường hợp 2: Máy xúc thuỷ lực gầu ngược đứng ở mức trung gian xúc cả gương phía trên và gương phía dưới, chất tải lên ô tô đứng dưới mức máy đứng. Chiều cao phân tầng dưới h_ptd = 2-2,5m, chiều cao phân tầng trên: h_ptt = 3¸3,5m (hình 4).

Khi đáy mỏ thoát nước tốt năng suất của máy xúc tăng từ 8,95¸17,57% so với khi đáy mỏ lầy lội. Áp dụng sơ đồ xúc như hình 4, tổ chức sản xuất thuận lợi, khối lượng đất đá rải đường và di chuyển đường ít nhất. Do đó, việc tháo khô đáy mỏ có ý nghĩa quan trọng để hoàn thành kế hoạch sản xuất của mỏ. Tuy nhiên, khi đáy mỏ lầy lội áp dụng sơ công nghệ xúc như hình 2 vẫn đảm bảo tính khả thi về công nghệ và năng suất của đồng bộ thiết bị. Với các tầng đất yếu (cát, sét và sét pha cát v.v…) máy xúc thuỷ lực gầu ngược  khai thác phù hợp hơn so với các loại máy xúc gầu cáp chạy điện.

f. Công tác vận tải-đổ thải

Thời gian thử nghiệm vừa qua cho thấy khi ôtô  nhận tải ở dưới mức máy xúc đứng năng suất của tổ hợp xúc bốc – vận tải cao hơn so với khi ô tô đúng cùng mức máy xúc. Các loại ô tô có chiều rộng lốp và đường kính bánh xe lớn có áp lực lên nền nhỏ hoạt động hiệu quả hơn so với loại ô tô có cỡ lốp nhỏ. Trong số các xe đưa vào thử nghiệm thì loại ô tô khung động HM400-2R có bán kính vòng nhỏ, chiều rộng lốp xe lớn (d = 0,7m) áp lực nên nền nhỏ, hoạt động hiệu quả nhất, đặc biệt khi đáy mỏ lầy lội và sũng nước.

Hình 2: Khi đáy mỏ lầy lội máy xúc thủy lực gầu ngược chất tải lên ô tô cùng mức máy đứng

Hình 3: Khi đáy mỏ thoát nước tốt máy xúc thuỷ lực gầu ngược đứng trên chất tải lên ô tô dưới mức máy đứng

Hình 4: Khi đáy mỏ thoát nước tốt máy xúc thuỷ lực gầu ngược đứng mức trung gian chất tải lên ôtô dưới mức máy đứng

Các tuyến đường ngoài mỏ trong quá trình thử nghiệm đã được gia cố bằng đất cấp phối với chiều dày từ 0,2¸0,3m. Với việc gia cố như trên tuyến đường vận tải đã đảm bảo cho các xe thử nghiệm vận hành tốt, tuy nhiên khi có mưa đường lầy lội sụt lún cần phải duy tu bổ sung khối lượng đất cấp phối.

Mỏ đang đổ thải theo phân tầng hình rẻ quạt, do đặc thù của cát và sét có góc nội ma sát nhỏ, nên tầng thải chỉ đổ cao 12m, góc dốc sườn tầng thải khi mới đổ đạt từ 30¸35⁰, sau đó sẽ giảm dần về góc ổn định tự nhiên có giá trị £ 30⁰. Trong cùng điều kiện với tầng thải cát và sét ô tô khung động có thể tiến sát mép tầng thải để dỡ tải; nhưng ô tô khung cứng không thể tiến sát mép tầng thải để đổ, khối lượng phải san gạt từ 70¸75%, chi phía gạt bãi thải lớn hơn so với các mỏ đất đá thải nổ mìn. Tuyến đường vận tải trên bãi thải phải gia cố bằng đất cấp phối.

6.  Những định hướng cho tho thời gian tới

Từ đặc điểm điều kiện tự nhiên, địa chất của mỏ và những kết quả thi công thử nghiệm trong thời gian qua, để khai thác mỏ sắt Thạch Khê an toàn, đạt hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường cũng như phòng tránh những sự cố tiềm ẩn nói trên có xảy ra, trong thời gian tới cần thiết áp dụng những giải pháp sau đây:

a. Đề phòng mất điện lưới (do sự cố kỹ thuật, mưa bão..) bằng cách trang bị tổ máy phát chạy điêzen có công suất tối thiểu bằng tổng công suất của tất cả các giếng khoan hạ thấp mực nước và các trạm bơm thoát nước ở đáy mỏ (khoảng 100¸150ng.kVA).

b. Sử dụng hệ thống khai thác có đáy mỏ 2 cấp  kết hợp với đào sâu tầng mới bằng máy xúc thuỷ lực gầu ngược để không phải đưa thiết bị (máy xúc, ôtô) xuống làm việc ở đáy mỏ luôn lầy lội. Đáy mỏ thấp phải được trang bị hệ thống phà bơm có công suất thoát nước không nhỏ hơn 73.500m³/giờ (chưa kể các trạm bơm trung gian trên bờ mỏ).

c. Đồng bộ thiết bị: Các tầng phía dưới và khu vực đáy mỏ sử dụng các thiết bị chạy điêzen công suất phù hợp, cơ động, có tốc độ di chuyển nhanh để dễ thoát nạn khi gặp sự cố mưa bão, sạt lở tầng. Không sử dụng các thiết bị khai thác chạy điện ở đáy mỏ.

+ Thiết bị khoan: áp dụng phương pháp khoan xoay cầu hoặc đập xoay phù hợp với điều kiện ĐCTV phức tạp. Khoan đất đá đường kính d = 220¸250mm, khoan quặng đường kính d = 165mm.

+ Xúc bốc và vận chuyển đất đá ở các tầng đất yếu phía trên, chỉ nên dùng các loại máy xúc có dung tích gầu 5¸6,7m. Khi khai thác xuống sâu: Xúc đất đá nổ mìn ở các tầng trên cao có thể áp dụng loại máy xúc chạy điện nhằm giảm chi phí sản xuất.

+ Thiết bị vận tải ôtô có tải trọng không quá 37¸58 tấn, ưu tiên loại xe có chiều rộng lốp xe lớn để giảm áp lực lên nền đường, tầng đất yếu sử dụng ô tô khung động.

Với sản lượng mỏ A= 5¸10 triệu tấn quặng/năm, đất bóc từ 13,5¸20 triệu m³/năm, đồng bộ thiết bị có công suất nói trên là hoàn toàn phù hợp.

d. Các tầng đất yếu áp dụng sơ đồ xúc máy xúc đứng ở mức trung gian xúc cả trên và dưới, chất tải lên ô tô dưới mức máy đứng, nhằm giảm khối lượng đá rải đường và khối lượng phải di chuyển.

e. Cần đặt các điểm quan trắc thuỷ lợi ở khu vực phía Tây khai trường, xác định chính xác biên giới vùng cạn kiệt nước do ảnh hưởng của tháo khô mỏ để có biện pháp hoàn trả nước cho các cánh đồng lúa và hoa mầu.

f. Phải tiến hành xử lý nước thải từ mỏ trước khi hoà mạng thuỷ văn khu vực (kể cả thải trực tiếp ra biển). Đối tượng xử lý chủ yếu cặn lơ lửng, ôxyt sắt và axit.

h. Cần khảo sát bổ sung, đánh giá các hang kastơ của tầng đá hóa và đá sứng ở khu Đông Bắc mỏ sát gần với biển, nhằm dự báo vùng phân bố và quy mô của các hang hốc. Trên cơ sở đó đề ra các giải pháp phòng chống nguy cơ bục nước khi khai thác xuống sâu.

i. Xây dựng hệ thống lỗ khoan quan trắc động thái nước ngầm chảy vào mỏ, nhằm đánh giá chính xác lưu lượng nước ngầm chảy vào mỏ. Dựa vào các số liệu quan trắc thủy văn sẽ xây dựng phương án tháo khô đáy mỏ hợp lý, đảm bảo khai thác an toàn và hiệu quả mỏ sắt Thạch Khê.

Tóm lại: Khoáng sàng sắt Thạch Khê là một nguồn tài nguyên dồi dào, có thể đáp ứng nhu cầu nguyên liệu phục vụ cho công nghiệp gang thép của đất nước trong nhiều năm. Tuy nhiên, đây là một khu vực có điều kiện tự nhiên phức tạp, thời tiết khí hậu xấu, khoáng sàng nằm sát biển, quặng phân bố sâu dưới mực nước biển, có lớp đất phủ mềm yếu, nhiều nước ngầm,… do vậy tiềm ẩn nhiều sự cố rủi ro khi tiến hành khai thác chúng. Việc nghiên cứu, đánh giá chi tiết các vấn đề trên nhằm tìm ra những giải pháp hữu hiệu để ngăn chặn, hạn chế và khắc phục tối đa những sự cố tiềm ẩn nói trên là nội dung quan trọng, liên quan đến trách nhiệm của các nhà khoa học, quản lý và những người trực tiếp quản lý và vận hành dự án.

Tài liệu tham khảo:

1. Dự án đầu tư khai thác và tuyển quặng sắt mỏ Thạch Khê – Hà Tĩnh. Viện Giproruda, 2007.

2. Lưu Văn Thực và nnk, Báo cáo tổng kết “Theo dõi, đánh giá phương án thử nghiệm công nghệ thi công trên nền cát và sét mỏ quặng sắt Thạch Khê – Hà Tĩnh giai đoạn 1”. Viện Khoa học Công nghệ Mỏ-TKV, 2009.

3. Hồ Sỹ Giao “Một số ý kiến về Dự án đầu tư khai thác mỏ quặng sắt Thạch Khê do Viện Giproruda xây dựng. Thông tin Khoa học Công nghệ mỏ, số 9+10/2007.

• Hiện trạng khai thác khoáng sản ở Việt Nam (02/07/2012)
• Khai thác khoáng sản và tác động môi trường (phần 3) (02/07/2012)
• Khai thác khoáng sản và tác động môi trường (phần 2) (02/07/2012)
• Hiệp hội Công nghiệp Môi trường Việt Nam chính thức được thành lập ngày 23/4/2011 (02/07/2012)
• QCVN 03:2008/BTNMT - QCKTQG về Giới hạn cho phép của Kim loại nặng trong đất (29/06/2012)
• QCVN 02:2008/BTNMT - QCKTQG về khí thải lò đốt chất thải rắn y tế (29/06/2012)
• QCVN 01:2008/BTNMT - QCKTQG về nước thải công nghiệp chế biến cao su thiên nhiên (29/06/2012)
• Khai thác khoáng sản và tác động môi trường (Phần 1) (29/06/2012)
• Tác động của Biến đổi Khí hậu trên thế giới và Kế hoạch Ứng phó - NGÀNH NĂNG LƯỢNG (11/09/2012)
• Báo cáo môi trường quốc gia năm 2010 Tổng quan môi trường Việt Nam (29/06/2012)