LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây nhờ đường lối đổi mới kinh tế của Đảng và Nhà nước đã, đang tạo điều kiện thuận lợi cho nền kinh tế phát triển nhanh chóng, vững chắc và mạnh mẽ. Cùng với sự phát triển kinh tế thì kéo theo nó các vấn đề môi trường diễn ra ngày càng phức tạp. Nguy cơ môi trường đang ở tình trạng báo động ở những quốc gia đang phát triển, nơi nhu cầu cuộc sống ngày càng xung đột mạnh mẽ với sự cần thiết phải bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Bất kỳ hoạt động kinh tế xã hội cũng như trong đời sống sinh hoạt con người đều phải sử dụng các nguồn năng lượng khác nhau.
Mặc dù đã có nhiều tiến bộ về khoa học kỹ thuật trong việc tìm kiếm nguồn năng lượng mới, song chúng chưa thể thay thế cho nhiên liệu hoá thạch và có khả năng cạn kiệt bất cứ lúc nào như than đá dầu mỏ. Quá trình khai thác và đốt cháy các nhiên liệu hoá thạch có ảnh hưởng rất lớn đến môi trường đặc biệt là khai thác và sử dụng than. Nếu như quá trình đốt cháy than tạo ra các khí nhà kính thì quá trình khai thác than lại gây ô nhiễm, suy thoái, và có những sự cố môi trường diễn ra ngày càng phức tạp. Hoạt động khai thác than có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong sự nghiệp CNH- HĐH đất nước, xong việc khai thác thiếu quy hoạch tổng thể không quan tâm đến cảnh quan môi trường đã và đang làm biến động nguồn tài nguyên thiên nhiên như mất dần đất canh tác, giảm diện tích rừng gây ô nhiểm nguồn nước bao gồm nước mặt, nước ngầm và cả ô nhiểm biển ảnh hưởng tới tài nguyên sinh vật và sức khoẻ cộng đồng.
Do đó, đề tài “Nghiên cứu hiện trạng môi trƣờng mỏ than Hà Lầm – TKV” nhằm đề xuất các biện pháp ngắn hạn, dài hạn khắc phục tình trạng ô nhiễm, góp phần xây dựng môi trường. SV: Phạm Thuỳ Ninh – MT1101 1 Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng CHƢƠNG 1. Nguồn gốc hình thành than Than đá có nguồn gốc sinh hóa từ quá trình trầm tích thực vật trong những đầm lầy cách đây hàng trăm triệu năm. Khi các lớp trầm tích bị chôn vùi, do sự gia tăng nhiệt độ, áp suất, cộng với điều kiện thiếu oxy nên thực vật chỉ bị phân hủy một phần nào.
Thực vật chứa một lượng lớn cellulose, hợp chất chứa C, O, H. Dần dần, hydro và oxy tách ra dưới dạng khí, để lại khối chất giàu carbon là than. Trong từng giai đoạn và tùy thuộc từng điều kiện về nhiệt độ, áp suất, thời gian… thì có được các dạng than khác nhau theo hàm lượng carbon tích luỹ. Bước đầu là sự tạo nên than bùn (peat) màu hơi nâu, uớt, mềm, xốp.
Sau một triệu năm hay hơn nữa, than bùn chuyển thành dạng than non (lignite), một dạng than mềm và có bề ngoài hơi giống gỗ, màu nâu hay đen nâu, độ ẩm cao (45%). Phải mất thêm hàng triệu năm nữa để hình thành nên than bitum hay than “nhựa đường”. Đây là dạng than phổ biến nhất, còn được gọi là than mềm (soft coal), mặc dù nó còn cứng hơn lignite. Than bitum chứa nhiều lưu huỳnh (2-3%), tạp chất (nhựa đường, hắc ín…) vì vậy khi đốt thường gây ô nhiễm không khí.
Tuy vậy, than bitum vẫn được sử dụng rộng rãi, nhất là làm nhiên liệu cho các nhà máy điện vì nó sinh ra nhiệt lượng cao. Sau vài triệu năm hay hơn nữa, than bitum mới chuyển thành anthracite hay còn gọi là than cứng. Đây là dạng than được ưa chuộng nhất. Nó cứng, đặc, chứa hàm lượng carbon cao nhất trong các loại than.
Do đó khi đốt cho nhiệt lượng cao nhất. Loại này ít gây ô nhiễm do hàm lượng lưu huỳnh thấp. Nhiều loại than khác nhau được tìm thấy ở những khu vực khác nhau trên thế giới chứng tỏ các quá trình hình thành than vẫn đang diễn ra trong tự nhiên. Các mỏ than lớn nhất hiện nay nằm ở Mỹ, Nga, Trung Quốc và Ấn Độ.
Các mỏ tương đối lớn ở Canada, Đức, Ba Lan, Nam Phi, Úc, Mông Cổ, Brazil… SV: Phạm Thuỳ Ninh – MT1101 2 Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 1. Phân loại Than ở Việt Nam có 5 loại chính như sau: + Than antraxit: Là loại than đá có độ biến chất cao nhất trong quá trình biến chất của than, màu đen hơi xám hoặc xám đen, vết vạch đen nhung, ánh kim, cứng, giòn. Khối lượng riêng 1,37 - 1,68 g/cm3, ít chất bốc (2 - 4%), khi cháy tạo ít khói. Hàm lượng cacbon rất cao (94 - 97%), chứa 1 - 3% hiđro, độ ẩm 1- 3%.
Nhiệt lượng cháy 8.200 kcal/kg, loại tốt có thể đạt tới 8.500 kcal/kg nhưng vẫn không cháy hết được. Dựa theo mức độ biến chất của than, chia ra hai loại là bán A và A. Dùng loại A làm nhiên liệu cao cấp, nguyên liệu sản xuất cacbua, đất đèn, điện cực than và nhiệt luyện cho ngành đúc. + Than mỡ: Là loại than đá có mức độ hoá than nhất định, ở giai đoạn gần giữa của quá trình biến chất than.
Màu đen, vết vạch đen có ánh hơi nâu, ánh thuỷ tinh, giòn. Khối lượng riêng 1,15 - 1,25 g/cm3, độ ẩm 0,5 - 1,5%, chất bốc 20 - 35%, cacbon (cháy) 85 - 88%, hiđro 4,9 - 5,5%. Nhiệt lượng cháy từ 8. Khi chưng khô, than mỡ sẽ mềm ra, trương phồng rồi kết lại thành cục cốc nhẹ, xốp, bền chắc.
Than mỡ là loại than đá quý để chế ra cốc lò cao và các hiđrocacbon thơm cho công nghiệp hóa học. Than mỡ được dùng chủ yếu cho ngành luyện kim. + Than bùn: Được tạo thành từ xác các loài thực vật khác nhau. Xác thực vật được tích tụ lại, được đất vùi lấp và chịu tác động của điều kiện ngập nước trong nhiều năm.
Với điều kiện phân huỷ yếm khí các xác thực vật được chuyển thành than bùn. Trong than bùn có hàm lượng chất vô cơ là 18 – 24%, phần còn lại là các chất hữu cơ. Than bùn được sử dụng để làm phân bón và tăng chất hữu cơ cho đất. + Than ngọn lửa dài: Là than khi đốt có ngọn lửa dài.
Loại than đá hình thành ở giai đoạn đầu của quá trình biến chất của than. Màu đen, vết vạch nâu, ánh nhựa, có hàm lượng lưu huỳnh cao, có tính tự cháy, nên việc khai thác, vận chuyển, chế biến sử dụng rất khó khăn và hạn chế. SV: Phạm Thuỳ Ninh – MT1101 3 Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng +Than nâu: Là than khoáng chưa bị biến chất, ở giai đoạn trung gian giữa than bùn và than đá. Màu nâu, vàng, nâu đỏ, vết vạch nâu, ánh nhựa, nhiệt lượng cháy 5.
Than có dạng bở rời hoặc đặc sít. Có khả năng hấp phụ cao, chứa khí được dùng trong các lò xi măng hoặc nhiên liệu cho nhà máy phát điện. Trữ lƣợng than của Việt Nam + Than antraxit (than đá) Trữ lượng than đá được đánh giá là 3.5 tỷ tấn trong đó ở vùng Quảng Ninh trên 3.3 tỷ tấn (tính đến độ sâu - 300m); còn lại gần 200 triệu tấn là nằm rải rác ở các tỉnh: Thái Nguyên, Hải Dương, Bắc Giang,… + Than antraxit Quảng Ninh: than ở Quảng Ninh được phân theo các vùng và cấp trữ lượng. Bể than Quảng Ninh được phát hiện và khai thác rất sớm, đã bắt đầu cách đây gần 100 năm dưới thời Pháp thuộc.
Hiện nay và có lẽ trong tương lai, sản lượng than khai thác từ các mỏ ở bể than Quảng Ninh chiếm khoảng 90% sản lượng than toàn quốc. Trong địa tầng chứa than của bể than Quảng Ninh gồm rất nhiều vỉa than: - Dải phía Bắc (Uông Bí - Bảo Đài) có từ 1 đến 15 vỉa, trong đó có 6 - 8 vỉa có giá trị công nghiệp. - Dải phía Nam (Hòn Gai, Cẩm Phả) có từ 2 đến 45 vỉa, có giá trị công nghiệp là 10- 15 vỉa. Phân loại theo chiều dày của bể than Quảng Ninh: - Vỉa rất mỏng < 0.57% tổng trữ lượng.
- Vỉa trung bình: 1. - Vỉa rất dày: > 15m chiếm 1. Tính chất đặc trưng của than Antraxit tại các khoáng sàng bể than Quảng Ninh là kiến tạo rất phức tạp, tầng chứa than là những dải hẹp, đứt quãng dọc theo phương của vỉa, góc dốc của vỉa thay đổi từ dốc thoải đến dốc đứng (90 - 510). Các mỏ than có nhiều vỉa, với cấu tạo và chiều dày vỉa thay đổi đột ngột.
SV: Phạm Thuỳ Ninh – MT1101 4 Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng Đối với việc khai thác than ở bể Quảng Ninh trước đây, có thời kỳ sản lượng lộ thiên đã chiếm đến 80%, tỷ lệ này dần dần đã thay đổi, hiện nay còn 60%, trong tương lai sẽ còn xuống thấp hơn. Vì các mỏ lộ thiên lớn đã và sẽ giảm sản lượng, đến cuối giai đoạn 2015 - 2020 có mỏ không còn sản lượng; các mỏ mới lộ thiên lớn sẽ không có, nếu có là một số mỏ sản lượng dưới 0. Tỷ lệ sản lượng than hầm lò tăng, nói lên điều kiện khai thác khó khăn tăng, chi phí đầu tư xây dựng và khai thác tăng, dẫn tới giá thành sản xuất tăng cao. Vì vậy, trữ lượng địa chất của bể than Quảng Ninh là trên 3 tỷ tấn.
Nhưng trữ lượng kinh tế là 1.2 tỷ tấn và trữ lượng công nghiệp đưa vào quy hoạch xây dựng giai đoạn từ nay đến 2020 ở mức 500 - 600 triệu tấn. Mức độ khai thác xuống sâu là -150m. Còn từ -150m đến -300m cần phải tiến hành thăm dò địa chất, nếu kết quả thăm dò thuận lợi, thiết bị và công nghệ khai thác tiên tiến, việc đầu tư cho mức dưới -150m sẽ được xem xét sau năm 2020. Do đó, đối với than Antraxit Quảng Ninh, để đảm bảo khai thác bền vững, thì sản lượng khai thác tối đa hợp lý cũng chỉ nên là 15 triệu tấn/năm ở giai đoạn 2010 - 2015.
+ Than antraxit ở các vùng mỏ khác: Có nhiều trữ lượng than đá antraxit khác nằm rải rác ở các tỉnh Hải Dương, Bắc Giang, Thái Nguyên, Sơn La, Quảng Nam, với trữ lượng từ vài trăm nghìn tấn đến vài chục triệu tấn. Ở các nơi này, quy mô khai thác thường từ vài nghìn tấn đến 100 - 200 nghìn tấn/năm. Tổng sản lượng hiện nay không quá 200 nghìn tấn/năm. + Than mỡ Trữ lượng tiềm năng được đánh giá sơ bộ là 27 triệu tấn, trong đó trữ lượng địa chất là 17.6 triệu tấn, chủ yếu tập trung ở 2 mỏ Làng Cẩm (Thái Nguyên) và mỏ Khe Bố (Nghệ An).
Ngoài ra, than mỡ còn có ở các tỉnh Sơn La, Lai Châu, Hoà Bình song với trữ lượng nhỏ. Sản lượng than mỡ khó có khả năng cao hơn 0.
