Tổng quan nghiên cứu

Khai thác than là ngành công nghiệp mũi nhọn đóng góp quan trọng vào tăng trưởng kinh tế quốc gia, đặc biệt tại tỉnh Quảng Ninh – nơi tập trung tới 90% tổng trữ lượng than của cả nước. Tại khu vực thành phố Cẩm Phả, quy hoạch phát triển ngành than ghi nhận sản lượng khai thác đạt từ 14 đến 16 triệu tấn than nguyên khai mỗi năm, kéo theo khối lượng đất đá bóc tách khổng lồ từ 180 đến 200 triệu m3/năm. Để sản xuất được 1 tấn than sạch thương phẩm, quy trình công nghệ đòi hỏi phải bóc tách trung bình từ 8 đến 10 m3 đất đá phủ và xả thải từ 1 đến 3 m3 nước thải mỏ.

Hệ quả của quá trình khai thác lộ thiên quy mô lớn là sự tích tụ chất thải rắn ở mức báo động. Tính đến ngày 31/12/2012, tổng khối lượng đất đá thải lũy kế còn lại tại khu vực Cẩm Phả đã lên tới 3,7 tỷ m3, và ước tính phát sinh thêm khoảng 1,9 tỷ m3 trong giai đoạn 2013 - 2020. Sự hình thành các bãi thải khổng lồ như bãi thải Đông Cao Sơn với dung tích 295 triệu m3, các bãi thải cao trên 200 m với sườn dốc tới 35 độ đã tạo áp lực cực lớn lên môi trường địa phương, gây suy giảm chất lượng không khí, ô nhiễm nguồn nước và nguy cơ sạt lở vào mùa mưa bão.

Đề tài tập trung đánh giá hiện trạng quản lý chất thải rắn (bao gồm đất đá thải, chất thải nguy hại và chất thải rắn sinh hoạt) tại hai đơn vị khai thác lộ thiên tiêu biểu là Công ty Cổ phần Than Cao Sơn và Công ty Cổ phần Than Đèo Nai. Nghiên cứu thực hiện trong khung thời gian từ tháng 9/2015 đến tháng 9/2016, phân tích dữ liệu hoạt động giai đoạn 2014 - 2015 nhằm xác lập căn cứ khoa học và đề xuất các giải pháp kỹ thuật, quản lý tối ưu giúp thúc đẩy mô hình khai thác khoáng sản bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nguyên lý tính thống nhất của hệ thống "Tự nhiên - Con người - Xã hội" trong sinh thái học nhân văn, xem xét các chu trình sinh địa hóa và giới hạn chịu tải của môi trường tự nhiên trước tác động nhân tạo. Song song đó, lý thuyết hệ thống quản lý môi trường theo tiêu chuẩn ISO 14000 và lý thuyết kinh tế môi trường được áp dụng để phân tích việc sử dụng các công cụ kinh tế như thuế tài nguyên, phí bảo vệ môi trường và cơ chế ký quỹ cải tạo phục hồi môi trường mỏ.

Trong khuôn khổ đề tài, ba khái niệm cốt lõi được chuẩn hóa:

  • Chất thải rắn khai thác mỏ lộ thiên: Bao gồm đất đá thải bóc vỉa, chất thải rắn sinh hoạt từ công nhân và chất thải nguy hại phát sinh từ thiết bị cơ giới (dầu nhớt thải, ắc quy chì, giẻ lau nhiễm dầu).
  • Quản lý chất thải rắn: Chuỗi hoạt động kỹ thuật và pháp lý liên hoàn gồm phân loại, thu gom, vận chuyển, đổ thải theo tầng, lưu giữ và xử lý hoặc hoàn nguyên môi trường.
  • Bãi thải trong và bãi thải ngoài: Không gian quy hoạch lưu trữ đất đá mỏ, đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt về độ cao phân tầng và góc dốc bờ công tác từ 25 đến 27 độ để đảm bảo an toàn địa chất.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp đồng bộ các phương pháp thu thập dữ liệu sơ cấp và thứ cấp:

  • Nguồn dữ liệu thứ cấp: Kế thừa hệ thống báo cáo sản xuất kinh doanh, báo cáo quan trắc định kỳ năm 2014 và 2015 của Công ty Than Đèo Nai, Công ty Than Cao Sơn và các văn bản quy phạm pháp luật như Luật Bảo vệ Môi trường 2014, Nghị định số 18/2015/NĐ-CP.
  • Khảo sát xã hội học: Chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng với cỡ mẫu gồm 40 hộ dân sinh sống tại các khu vực tiếp giáp chân bãi thải mỏ để đánh giá mức độ ảnh hưởng của bụi và tiếng ồn.
  • Phương pháp lấy mẫu và phân tích thực địa: Tiến hành đợt lấy mẫu đồng loạt vào ngày 20/9/2016 với tổng số 12 mẫu đại diện (gồm 4 mẫu nước mặt tại độ sâu cách mặt nước 30 cm ở các suối thoát nước chân bãi thải và 8 mẫu không khí xung quanh tại khu vực trung tâm bãi thải và tuyến đường vận chuyển trong hai trạng thái: có xe và không có xe cơ giới hoạt động).
  • Phân tích và xử lý số liệu: Toàn bộ chỉ tiêu nước mặt được phân tích trong 6 ngày, đối chiếu theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT (Cột B1). Mẫu khí và tiếng ồn được phân tích tại phòng thí nghiệm chuyên chuẩn trong 4 ngày, đối chiếu theo QCVN 05:2013/BTNMT và QCVN 26:2010/BTNMT. Việc lựa chọn phương pháp phân tích chuẩn độ, quang phổ và cân khối lượng trên nền phần mềm thống kê Excel đảm bảo độ tin cậy cao, phản ánh chính xác tương quan giữa sản lượng than và phát thải môi trường trong chu kỳ nghiên cứu từ tháng 9/2015 đến tháng 9/2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích số liệu thực tế tại hai mỏ than lộ thiên phản ánh bức tranh toàn diện về quy mô phát sinh và hiện trạng kiểm soát chất thải rắn:

  • Khối lượng đất đá bóc vỉa khổng lồ: Tại Công ty Than Cao Sơn, riêng 9 tháng đầu năm 2015, khối lượng đất đá bốc xúc phát sinh đã đạt 30.893,7 nghìn m3, tương ứng với hơn 3 triệu tấn than khai thác. Tại Công ty Than Đèo Nai, năm 2014 ghi nhận 18.214 nghìn m3 đất đá thải cho sản lượng than 2.473 nghìn tấn (hệ số bóc đạt 7,36 m3 đất đá/tấn than). Đất đá thải tại Đèo Nai được đổ tại hai khu vực chính là bãi thải Nam Khe Tam - Đông Khe Sim (cao trình +260 m đến +300 m) và bãi thải trong Lộ Trí (cao trình +140 m đến +290 m).
  • Kiểm soát chất thải nguy hại và chất thải sinh hoạt: Năm 2014, Than Đèo Nai thu gom và chuyển giao xử lý 162.761 kg chất thải nguy hại, con số này trong 9 tháng đầu năm 2015 tăng lên 192.615 kg. Than Cao Sơn xử lý 227 tấn chất thải nguy hại trong năm 2014 và 250 tấn trong 9 tháng đầu năm 2015. 100% lượng chất thải nguy hại được ký hợp đồng chuyển giao cho Công ty TNHH MTV Môi trường Vinacomin xử lý theo mã số quản lý chất thải nguy hại 22.000109.T. Về rác thải sinh hoạt, Than Đèo Nai phát sinh 315 tấn/năm (2014) và Than Cao Sơn phát sinh 686 tấn/năm (2014), đều được Công ty Môi trường Đô thị Cẩm Phả thu gom định kỳ 3 lần/tuần.
  • Nỗ lực hoàn nguyên môi trường và kiểm soát bụi: Than Đèo Nai đã lập dự án cải tạo phục hồi môi trường với tổng kinh phí ký quỹ 88 tỷ đồng (đã thực hiện nộp quỹ trên 44 tỷ đồng tính đến tháng 9/2015). Đơn vị đã trồng phục hồi 59,47 ha rừng keo (54,47 ha tại bãi thải Mông Giăng và 5 ha tại Đông Khe Sim) với mật độ từ 2.500 đến 4.400 cây/ha. Than Cao Sơn duy trì 16 xe téc chở nước dập bụi chuyên dụng (dung tích 8 - 25 m3), tiêu thụ từ 3.000 đến 5.000 m3 nước/ngày trên các tuyến vận chuyển và chi trả trên 15 tỷ đồng/năm cho các công trình phòng chống mưa bão, sạt lở.
  • Đánh giá từ cộng đồng: Kết quả điều tra 40 hộ dân cho thấy phần lớn người dân vẫn bày tỏ lo ngại về hiện tượng bụi phát tán trong mùa khô và nguy cơ bồi lấp dòng chảy trong mùa mưa lũ.

Thảo luận kết quả

Khối lượng chất thải rắn phát sinh tỷ lệ thuận trực tiếp với độ sâu khai thác moong than (nhiều vị trí moong đã hạ sâu từ -50 m đến -150 m, thậm chí tiếp cận -300 m so với mực nước biển). Dữ liệu nghiên cứu có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua biểu đồ cột kép so sánh tỷ lệ bóc đất đá theo từng quý và bảng đối chiếu chất lượng không khí (nồng độ tổng bụi lơ lửng TSP, tiếng ồn) tại các vị trí K1, K2, K3, K4. Kết quả quan trắc chứng minh nồng độ bụi tại tuyến đường vận chuyển khi có xe tải 55 - 96 tấn hoạt động tăng cao gấp nhiều lần so với thời điểm tĩnh, tiệm cận ngưỡng giới hạn quy chuẩn.

So sánh với các bài học kinh nghiệm quốc tế, điển hình như chương trình hoàn nguyên vùng mỏ của Alcoa tại Tây Úc (phục hồi 12.594 ha rừng bản địa với độ phong phú thực vật đạt 96% so với tự nhiên), công tác phục hồi môi trường tại vùng than Cẩm Phả đạt kết quả bước đầu đáng khích lệ về mặt diện tích phủ xanh (59,47 ha tại Đèo Nai) nhưng còn đơn loài (chủ yếu là cây keo) và tiềm ẩn nguy cơ cháy rừng mùa khô hanh. Việc phụ thuộc chủ yếu vào các bãi thải ngoài với chiều cao trên 200 m đặt ra bài toán cấp bách về chuyển đổi công nghệ đổ thải tầng thấp để giảm áp lực trôi lấp và ổn định dòng chảy suối Đá Mài, sông Mông Dương.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao hiệu lực quản lý chất thải rắn khai thác than lộ thiên tại Cẩm Phả, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp trọng tâm:

  1. Đổi mới kỹ thuật đổ thải và kiểm soát bờ mỏ: Chuyển đổi triệt để công nghệ đổ thải từ tầng cao xuống phân tầng thấp với chiều cao mỗi tầng dưới 30 m, nâng góc bờ công tác lên 25 - 27 độ nhằm giảm hệ số bóc ban đầu. Mục tiêu: Giảm 25% lượng bụi phát tán do trượt rơi đất đá và giảm 15% nguy cơ sạt lở trong mùa mưa bão. Thời gian triển khai: Giai đoạn 2016 - 2018. Chủ thể thực hiện: Ban Kỹ thuật và Phân xưởng Khai thác thuộc Công ty Than Cao Sơn và Than Đèo Nai.

  2. Đẩy mạnh công tác cải tạo, phục hồi môi trường sinh thái: Mở rộng diện tích trồng rừng phủ xanh bãi thải thêm 50 - 70 ha trong giai đoạn 2016 - 2020, đa dạng hóa loài cây trồng kết hợp trồng cỏ Vetiver tại các chân bờ dốc để gia cố đất đá. Duy trì tỷ lệ sống của cây trên 90% và hoàn thành 100% nghĩa vụ ký quỹ phục hồi môi trường theo định mức 88 tỷ đồng. Chủ thể thực hiện: Phân xưởng Môi trường phối hợp với Quỹ Bảo vệ Môi trường tỉnh Quảng Ninh và chính quyền địa phương.

  3. Thúc đẩy kinh tế tuần hoàn và tái chế đất đá mỏ: Xây dựng đề án sử dụng đất đá thải sau bóc tuyển làm vật liệu san lấp hạ tầng đô thị và sản xuất gạch bê tông trang trí tự chèn. Target metric: Tái sử dụng từ 5% đến 10% tổng khối lượng đất đá thải phát sinh hằng năm, giảm áp lực dung tích cho bãi thải Đông Cao Sơn. Thời gian thực hiện: Bắt đầu thí điểm từ năm 2017. Chủ thể thực hiện: Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) và các viện nghiên cứu chuyên ngành.

  4. Hiện đại hóa hệ thống dập bụi và thoát nước mỏ: Đầu tư hệ thống phun sương dập bụi tĩnh điện cố định tại cụm sàng tuyển than, nâng cấp mạng lưới mương thoát nước kết hợp hố lắng bậc thang dọc suối Đá Mài và sông Mông Dương. Duy trì 100% các chỉ số bụi TSP và nước mặt nằm trong ngưỡng cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT và QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý Dự án Môi trường của các công ty than.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

  • Ban lãnh đạo và cán bộ phòng môi trường tại các doanh nghiệp khai thác khoáng sản: Cung cấp nguồn số liệu thực tế về định mức bóc đất đá (8 - 10 m3/tấn), quy trình lưu giữ chất thải nguy hại và mô hình hạch toán chi phí bảo vệ môi trường thường xuyên (trên 15 tỷ đồng/năm) để xây dựng kế hoạch quản lý mỏ tối ưu.
  • Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường cấp tỉnh, thành phố: Là tài liệu tham chiếu quan trọng phục vụ công tác thanh tra, giám sát báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM), thẩm định dự án cải tạo phục hồi môi trường và quy hoạch phân vùng bãi thải mỏ tại Cẩm Phả và Quảng Ninh.
  • Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Mỏ: Sử dụng như một công trình nghiên cứu điển hình về phương pháp tích hợp dữ liệu trắc địa, quan trắc hiện trường (12 mẫu khí - nước) và điều tra xã hội học trong quản lý môi trường công nghiệp nặng.
  • Các đơn vị tư vấn thiết kế mỏ và doanh nghiệp chuyển giao công nghệ xử lý môi trường: Nắm bắt các thông số kỹ thuật thực địa về góc dốc bãi thải 35 độ, thành phần hạt đất đá bóc và nhu cầu dập bụi 3.000 - 5.000 m3/ngày để phát triển các giải pháp kè chắn sạt lở và thiết bị phun sương công nghiệp hiệu suất cao.

Câu hỏi thường gặp

Hệ số bóc đất đá trung bình trong khai thác than lộ thiên tại Cẩm Phả là bao nhiêu?

Trong điều kiện địa chất tại Cẩm Phả, để khai thác 1 tấn than nguyên khai cần bóc tách từ 8 đến 10 m3 đất đá phủ. Cụ thể tại Công ty Than Đèo Nai năm 2014, lượng đất bốc xúc đạt 18.214 nghìn m3 để thu hồi 2.473 nghìn tấn than, cho thấy tỷ lệ đất đá thải phát sinh chiếm khối lượng áp đảo trong chu trình sản xuất.

Chất thải nguy hại tại các mỏ than Cao Sơn và Đèo Nai được kiểm soát như thế nào?

Cả hai đơn vị đều bố trí kho lưu giữ chuyên dụng có mái che, rãnh thu gom cục bộ và đăng ký mã chủ nguồn thải đạt chuẩn theo quy định. Hằng năm, lượng chất thải nguy hại phát sinh (từ 160.000 kg đến 250.000 kg/năm, chủ yếu là dầu mỡ thải và ắc quy) đều được chuyển giao trọn gói cho đơn vị có chức năng xử lý là Công ty Môi trường Vinacomin.

Các bãi thải cao trên 200 mét gây ra những nguy cơ môi trường trọng yếu nào?

Các bãi thải có độ cao trên 200 m và sườn dốc tới 35 độ tạo ra ba rủi ro lớn: phát tán bụi lơ lửng ra các khu dân cư lân cận trong thời tiết hanh khô, nguy cơ sạt lở trôi lấp khi mưa bão lớn, và hiện tượng bồi lắng chất rắn lơ lửng gây tắc nghẽn dòng chảy tại các lưu vực sông suối tự nhiên.

Doanh nghiệp mỏ huy động nguồn tài chính nào cho công tác hoàn nguyên môi trường?

Nguồn tài chính phục vụ công tác môi trường được cấu thành từ hai nguồn: chi phí sản xuất thường xuyên (như chi phí dập bụi, nạo vét mương thoát nước trên 15 tỷ đồng/năm tại Cao Sơn) và Quỹ cải tạo, phục hồi môi trường tập trung với số tiền ký quỹ hàng chục tỷ đồng (tiêu biểu như đề án 88 tỷ đồng của Than Đèo Nai).

Đất đá thải khai thác than có thể tái chế thành sản phẩm thương mại không?

Hoàn toàn khả thi. Đất đá thải bóc vỉa sau khi tuyển chọn có thể tái sử dụng làm vật liệu san nền cho các công trình hạ tầng giao thông hoặc làm nguyên liệu sản xuất gạch bê tông trang trí tự chèn, giúp giảm tải dung tích cho bãi thải Đông Cao Sơn (295 triệu m3) và tạo thêm giá trị kinh tế.

Kết luận

  • Luận văn đã lượng hóa chi tiết hiện trạng phát sinh chất thải rắn tại hai mỏ than lộ thiên lớn nhất Cẩm Phả, ghi nhận lượng đất đá bóc tách vượt 30 triệu m3/năm tại Than Cao Sơn và trên 18 triệu m3/năm tại Than Đèo Nai.
  • Đánh giá toàn diện công tác quản lý chuyên ngành, chỉ rõ 100% chất thải nguy hại (trên 190.000 kg/năm) và chất thải sinh hoạt (hàng trăm tấn/năm) đã được thu gom, phân loại và chuyển giao xử lý đúng quy chuẩn pháp luật.
  • Ghi nhận những đóng góp môi trường nổi bật thông qua việc phục hồi 59,47 ha rừng keo bãi thải tại Đèo Nai và duy trì hệ thống xe dập bụi phun 3.000 - 5.000 m3 nước/ngày tại Cao Sơn.
  • Đóng góp hệ thống 4 nhóm giải pháp kỹ thuật công nghệ và quản trị thực tiễn, trọng tâm là nâng góc bờ công tác 25 - 27 độ, đổ thải phân tầng thấp và tái chế đất đá thải làm vật liệu xây dựng.
  • Kế hoạch tiếp theo giai đoạn 2016 - 2020 là hoàn thành 100% định mức ký quỹ môi trường 88 tỷ đồng, nhân rộng diện tích phủ xanh thảm thực vật đa loài và hoàn thiện hệ thống quan trắc tự động tại các bãi thải mỏ.

Quý độc giả, các nhà quản lý doanh nghiệp khai khoáng và cơ quan hoạch định chính sách môi trường quan tâm có thể khai thác các dữ liệu chuyên sâu của luận văn để ứng dụng vào công tác thực tiễn và phát triển bền vững ngành công nghiệp than.