Ngày 27.5.2016, tại Trung tâm điều hành sản xuất tại Quảng Ninh, Tập đoàn TKV đã tổ chức Hội nghị: Báo cáo, thông qua nội dung công trình “Nghiên cứu độ ổn định, lựa chọn thông số, trình tự đổ thải, giải pháp thoát nước và công trình bảo vệ phù hợp với tình hình biến đổi khí hậu tại các bãi thải mỏ than lộ thiên thuộc TKV”. Công trình do Viện Khoa học Công nghệ Mỏ – Vinacomin chủ trì thực hiện.
Viện Khoa học Công nghệ Mỏ – Vinacomin tham dự và trình bày Báo cáo tại Hội nghị có ông Lưu Văn Thực, Phó Viện trưởng, cùng đại diện lãnh đạo và các cán bộ liên quan của Phòng Nghiên cứu CNKT lộ thiên, Phòng Địa cơ mỏ, Phòng Tư vấn xây dựng và quản lý đầu tư.
Theo Báo cáo, thực tế, các bãi thải mỏ than lộ thiên của TKV, mặc dù đã thực hiện theo đúng thiết kế, đảm bảo ổn định và an toàn, tuy nhiên, tình hình biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp, như đợt mưa lũ kéo dài, với vũ lượng lớn vào cuối tháng 7, đầu tháng 8/2015, một số bãi thải đã bị sạt lở nghiêm trọng. Từ đó, Công trình này được triển khai thực hiện, với mục tiêu: Đảm bảo an toàn cho các bãi thải, giảm thiểu ảnh hưởng của bãi thải đến các công trình xung quanh. Bám sát mục tiêu này, Công trình đã hoàn thành các nội dung nghiên cứu, bao gồm: 1) Đánh giá hiện trạng ổn định tại các bãi thải của các mỏ than lộ thiên thuộc TKV; 2) Nghiên cứu ổn định của các bãi thải các mỏ than lộ thiên thuộc TKV trong điều kiện biến đổi khí hậu; 3) Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và trình tự đổ thải hợp lý cho các bãi thải của các mỏ than lộ thiên thuộc TKV trong điều kiện tự nhiên và đất đá sũng nước; 4) Lựa chọn các giải pháp thoát nước và các công trình bảo vệ phù hợp đảm bảo độ ổn định tại các bãi thải của các mỏ lộ thiên thuộc TKV trong điều kiện biến đổi khí hậu.
Trong nội dung thứ Nhất, Công trình đã thực hiện đánh giá hiện trạng ổn định, thoát nước và các công trình bảo vệ bãi thải tại các mỏ than lộ thiên thuộc TKV, và mức độ ổn định các bãi thải theo các thiết kế. Theo đó:
– Công tác thiết kế và thi công các bãi thải của các mỏ than trực thuộc Tập đoàn TKV trong thời gian quan đã tuân thủ các quy định, quy phạm về an toàn của Nhà nước và TKV. Với các thông số bãi thải theo thiết kế đã được phê duyệt, các bãi thải đều đảm bảo ổn định tính đến thời điểm 30/6/2015 (trước khi mưa lũ).
– Sau đợt mưa lũ cuối tháng 7 đầu tháng 8 năm 2015 hiện tượng xói lở, rửa trôi đất đá chỉ xảy ra tại một số bãi thải có dạng “cánh cung lõm” như Đông Cao Sơn, Chính Bắc…. Đối với các bãi thải đã kết thúc đổ thải và tiến hành hoàn thổ như Nam Lộ Phong, Nam Đèo Nai, Mông Giăng…và một số các bãi thải đang đổ thải có dạng “thẳng” và dạng “cánh cung lồi” như: Bàng Nâu, trong moong Lộ Trí, vách Tòong Danh,… đều ổn định, không xảy ra hiện trượng trôi trượt, xói lở tầng thải.
– Nguyên nhân gây ra xói lở bãi thải được xác định là lưu lượng mưa lớn (từ 1.100÷1.600 mm), thời gian mưa kéo dài (từ ngày 26/7/2015 đến ngày 5/8/2015) đã làm cho đất đá bị sũng nước, giảm liên kết, gia tăng tốc độ dòng chảy mặt và chảy ngầm trong bãi thải. Mặt khác, các công trình thoát nước, bảo vệ bãi thải (mương, rãnh, đê, đập chắn đá thải) có kích thước nhỏ, gần chân bãi thải đã không phát huy được hiệu quả bảo vệ và thoát nước bãi thải.
Ở nội dung thứ Hai, từ những phân tích đặc điểm điều kiện tự nhiên, kỹ thuật các bãi thải, bao gồm đặc điểm nền bãi thải, thành phần nguồn gốc của đất đá bãi thải, đặc điểm nước mặt và nước ngầm, Công trình đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định bãi thải, thực hiện thí nghiệm bổ sung xác định tính chất cơ lý đất đá thải, từ đó nghiên cứu đề xuất các thông số bãi thải, đảm bảo ổn định trong điều kiện biến đổi khí hậu. Theo đó:
– Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của bãi thải bao gồm: khối lượng thể tích đất đá, lực dính kết, góc nội ma sát, chiều cao tầng thải, nền tầng thải, điều kiện thủy văn và công nghệ đổ thải.
– Khi đất đá ở trạng thái bão hòa nước, khối lượng thể tích đất đá tăng từ 5÷10 %, lực dính kết và góc ma sát trong giảm trung bình 10 % dẫn đến độ ổn định giảm so với trường hợp đất đá ở trạng thái tự nhiên.
– Kết quả kiểm toán ổn định các bãi thải (trong và ngoài) thuộc các khu vực khác nhau ở trạng thái tự nhiên và bão hoà cho kết quả các bãi thải đều ổn định, không có hiện tượng trôi trượt bãi thải với hệ số ổn định n > 1,3. Tuy nhiên, một số bãi thải vẫn xảy ra hiện tượng xói lở, rửa trôi đất đá khi mưa lũ.
– Căn cứ vào các kết quả nghiên cứu nhóm thực hiện đã đề xuất các thông số bãi thải đảm bảo ổn định trong điều kiện lượng mưa từ 1.100÷1.600 mm. Chiều cao bão thải từ 120÷540 m; góc nghiêng sườn tầng từ 28÷350; góc dốc bãi thải từ 14÷290; hệ số ổn định khi ở trạng thái khô nk = 1,373÷1,794, còn ở trạng thái khi bão hòa nước nbh = 1,311÷1,598.
Ở nội dung thứ Ba, Công trình đã nghiên cứu lựa chọn công nghệ, các thông số đổ thải hợp lý cho các bãi thải của các mỏ than lộ thiên thuộc TKV trong điều kiên tự nhiên và điều kiện đất đá sũng nước. Theo đó:
– Các khu vực bãi thải xa khu dân cư, các công trình cần bảo vệ, phía dưới không có khai thác hầm lò, tiến hành đổ thải với chiều cao tầng 40÷50 m (BT mỏ Na Dương 10÷20 m), chiều rộng mặt tầng thải 25-30 m (điều kiện thuờng) còn trong điều kiện biến đổi khí hậu chiều rộng sẽ tăng lên là 45÷50 m.
Đối với các bãi thải gần khu vực dân cư, khi đổ thải đến ranh giới kết thúc, chiều rộng tầng thải của 3 tầng dưới cùng từ dưới lên lần lượt là 30 m, 25 m, 20 m, các tầng phía trên có chiều rộng tối thiểu đảm bảo bằng (0,6÷1)h, góc dốc sườn tầng từ 30÷350.
Đối với khu vực gần các cửa lò, hoặc có các công trình hầm lò phía dưới, đổ thải theo trình tự từ dưới lên trên với chiều cao tầng từ 5÷10 m.
– Đối với các mỏ sử dụng liên hợp ô tô – băng tải để vận chuyển đất đá và đổ thải như mỏ Cao Sơn, Na Dương. Chiều cao tầng thải khi sử dụng băng tải từ 20÷50m. Kết thúc sẽ sử dụng ô tô + máy gạt đổ ốp xung quanh, tạo tầng có chiều cao 20÷30m (Bãi thải mỏ Na Dương h = 10÷20m).
– Khoảng cách từ chân tầng thải khi kết thúc đến mép trên của công trình bảo vệ bãi thải tối thiểu từ 25÷30 m (khi tầng kết thúc dưới cùng từ 20÷30 m).
Ở nội dung thứ Tư, Công trình đã dự báo lượng nước chảy trên các bãi thải ngoài và bãi thải trong, trong điều kiện biến đổi khí hậu, lựa chọn giải pháp thoát nước cho các bãi thải của các mỏ lộ thiên trong điều kiện biến đổi khí hậu, nghiên cứu, đề xuất giải pháp thoát nước ngoài khu vực lân cận khi kết nối với công trình thoát nước trong bãi thải, đồng thời nghiên cứu, đề xuất các công trình bảo vệ bãi thải nhằm giảm thiểu ảnh hưởng đến các công trình xung quanh trên mặt và hầm lò. The đó:
– Nguồn nước chảy vào các bãi thải chủ yếu là nước mưa và một phần từ đá gốc. Từ 2011¸2014 lượng mưa hàng năm không đáng kể, năm 2015 lượng mưa tăng đột biến, lượng nước chảy vào các bãi thải cũng tăng từ 2÷4 lần.
– Giải pháp thoát nước phù hợp là nạo vét các suối, kênh mương dẫn nước, các khe rạch và xây dựng hệ thống đê ngăn đất đá thải và các hồ lắng bùn xử lý nước kết nối các công trình thoát nước lân cận.
– Các công trình bảo vệ toàn bãi thải được xây dựng ngay trong quá trình đổ thải và khi kết thúc bãi thải. Thuờng xuyên củng cố hệ thống tầng thải, đai thoát nước của các bãi thải, phân chia thoát nước hợp lý. Trồng cây xanh để hạn chế xói mòn, sạt lở bãi thải tại các khu vực kết thúc đổ thải.
– Đối với các khu vực khai thác hầm lò dưới moong lộ thiên cần thoát nước bãi thải bằng các giải pháp như lựa chọn trình tự đổ thải, ngăn nước mặt và xây dựng các công trình tiêu nước phù hợp.
Từ những nghiên cứu trên, để đảm bảo an toàn cho các bãi thải, phù hợp với tình hình biến đổi khí hậu, cần áp dụng các giải pháp như sau:
– Đối với các bãi thải xa khu dân cư, các công trình cần bảo vệ, đổ thải với chiều cao tầng 40÷50 m (BT mỏ Na Dương 10÷20 m), chiều rộng mặt tầng thải 25¸30 m (với điều kiện bình thường) còn thực hiện trong điều kiện biến đổi khí hậu chiều rộng sẽ tăng lên là 45÷50 m. Góc nghiêng sườn tầng thải từ 35÷400.
– Đối với bãi thải ở gần khu vực dân cư và các công trình cần bảo vệ, tiến hành đổ thải với chiều cao tầng từ 20÷50 m, chiều rộng mặt tầng từ 25÷40 m (trong mùa khô) và từ 35÷55 m (trong mùa mưa). Góc nghiêng sườn tầng thải từ 35÷400. Khi đổ thải đến ranh giới kết thúc, chiều cao tầng từ 20÷30 m (BT mỏ Na Dương từ 10÷20 m), chiều rộng tầng thải của 3 tầng dưới cùng từ dưới lên lần lượt là 40 m, 30 m, 25÷30 m, các tầng phía trên có chiều rộng tối thiểu đảm bảo bằng (0,8÷1)h, góc nghiêng sườn tầng từ 30÷350 (BT trong góc nghiêng 300, BT Na Dương 28÷300).
– Đối với các mỏ sử dụng liên hợp ô tô – băng tải (mỏ Cao Sơn, Na Dương). Chiều cao tầng thải khi sử dụng băng tải từ 20÷50 m. Kết thúc sẽ cải tạo về chiều cao 20÷30 m (BT mỏ Na Dương h = 10÷20 m).
– Khi đổ thải nên đổ thải theo hình cánh cung lồi hoặc phẳng, nếu trường hợp không thực hiện được thì không được để cho dòng nước tập trung vào khu vực đó.
Các giải pháp thoát nước:
– Giải pháp thoát nước trong quá trình đổ thải bao gồm tạo mặt tầng thải nghiêng, tạo rãnh thoát nước và hố tiêu năng dọc chân tầng. Khi kết thúc bãi thải tạo đê bao mép tầng và chân bãi thải, dốc nước ngang tầng.
– Để hạn chế nước ngấm xuống các công trình hầm lò phía dưới có thể sử dụng: rải lớp sét trên mặt và phía dưới đáy; rải lớp vỉa địa kỹ thuật hoặc lớp chống thấm phía trên mặt bãi thải; hoặc sử dụng các giải pháp về khoan lỗ khoan tháo nước, khoan tháo nước từ trong lò.
– Củng cố lại hệ thống các tầng bãi thải, nạo vét, gia cố hệ thống thoát nước, hồ lắng, đê đập chắn đất đá, làm mới đê đập chắn đất đá tại các vị trí xung yếu; củng cố hệ thống tầng thải, đai thoát nước của các bãi thải, phân chia thoát nước hợp lý…
– Tại những khu vực kết thúc đổ thải trồng cây, phủ xanh để hạn chế xói mòn, sạt lở tầng thải, bãi thải.
Tại Hội nghị, các thành viên tham dự đã đánh giá cao kết quả thực hiện của Công trình, từ những nghiên cứu, phân tích logic, đến các giải pháp thực hiện có tính khoa học và khả thi trong thực hiện, thống nhất thông qua kết quả nghiên cứu của Công trình, đồng thời đóng góp nhiều ý kiến để các cán bộ thực hiện hoàn thiện Báo cáo./.
