Giải pháp an toàn khai thác mỏ lộ thiên trong điều kiện thời tiết phức tạp

Cũng như nhiều nước trên thế giới, Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều hình thái thời tiết "cực đoan", trái với quy luật, như khô hạn kéo dài, mưa bão bất thường, ngập lụt trên diện rộng… Trước những thách thức trong việc ứng phó với biến đổi khí hậu (BĐKH), các mỏ khai thác than quặng lộ thiên thuộc Tập đoàn TKV cần chủ động và hành động tích cực để tìm ra các giải pháp khắc phục hiện tượng thiên nhiên trên.

Nhóm tác giả đưa ra một số giải pháp ứng phó cụ thể đối với các mỏ lộ thiên thuộc Tập đoàn.

1. Các giải pháp về ổn định bờ mỏ

Để đảm bảo sự ổn định các bờ dốc khi có BĐKH, cần tiến hành những giải pháp phòng chống khác nhau, tuỳ theo điều kiện tự nhiên và kỹ thuật cụ thể. Những giải pháp công nghệ nhằm ngăn ngừa trượt lở bờ mỏ như:

- Phải có đủ các đai bảo vệ trên bờ, nhằm ngăn chặn hiện tượng trôi trượt đất đá từ các tầng xuống tầng dưới làm sạt lở bờ mỏ

- Hoàn thiện hệ thống thoát nước trên các tầng và xung quanh mỏ lộ thiên nhằm mục đích ngăn chặn sự bào mòn, xói lở của các dòng nước mặt làm phá vỡ bờ mỏ và làm giảm độ bền vững của đất đá

- Góc nghiêng của bờ mỏ phải chọn sao cho phù hợp với tính chất cơ lý của đất đá, cấu tạo địa chất, điều kiện địa chất thuỷ văn, chiều sâu khai thác và thời gian tồn tại của bờ mỏ. Nếu bờ mỏ nằm trong khu vực có cấu tạo địa chất phức tạp (đứt gãy, vò, nhàu) và bị ảnh hưởng nhiều của nước mặt, nước ngầm thì góc nghiêng của bờ mỏ giảm đi 30 - 40%

- Áp dụng bãi thải trong (khi có điều kiện) nhằm giảm chiều cao, tăng áp lực phản áp và giảm thời gian xuất lộ của bờ mỏ

- Giảm tải trọng khối đẩy (phần trên của bờ) và làm tăng trọng lượng khối đỡ (phần dưới của bờ) bằng cách sử dụng bờ mỏ lồi. Làm tăng lực cản hông từ hai phía bằng cách sử dụng bờ mỏ cong theo bình đồ (trường hợp cho phép)

- Phủ kín các sườn dốc, bờ mỏ bằng thảm thực vật, nhằm chống sự phong hoá bờ mỏ do tác động của không khí, nhiệt độ, xói lở bờ mỏ do nước mưa, nước mặt

Trong trường hợp khẩn cấp, bờ mỏ có nguy cơ trượt lở, cần nhanh chóng xúc bóc phần đất đá của các tầng phía trên, nhằm giảm lực đẩy.

2. Các thiết bị khai thác

Để hoàn thành sản lượng theo quy hoạch và nâng cao hiệu quả cho các mỏ than-quặng lộ thiên khi có BĐKH, đồng bộ thiết bị nên bố trí như sau: Cần bố trí các thiết bị thủy lực cơ động làm việc dưới mức thoát nước tự chảy, các thiết bị chạy điện làm việc ở các tầng trên mức thoát nước tự chảy.

+ Thiết bị làm tơi: Sử dụng máy khoan xoay cầu chạy điện trên các tầng không có nguy cơ ngập nước, máy khoan thủy lực ở các tầng dưới mức thoát nước tự chảy

+ Thiết bị xúc bốc: Sử dụng máy xúc tay gàu chạy điện xúc đất đá các tầng ít nguy cơ ngập nước và có nguồn điện ổn định. MXTLGN để đào sâu đáy mỏ và khai thác than, quặng hoặc xúc đất ở các khu vực khó khăn, chật hẹp

+ Thiết bị vận tải: Đối với các mỏ có tầng đất yếu, chiều dày lớn như mỏ Thạch Khê, ưu tiên lựa chọn thiết bị vận tải loại ô tô có tải có áp lực tác động lên nền nhỏ, loại ô tô khung động khá phù hợp với các tầng đất yếu của mỏ.

 3. Công nghệ đào sâu và thoát nước

- Công nghệ đào sâu: Sử dụng MXTLGN kết hợp với công nghệ đào sâu đáy mỏ 2 hoặc nhiều cấp để khai thác than, quặng. Mùa mưa tiến hành khai thác các tầng phía trên cao, còn tầng dưới cùng được sử dụng làm hố chứa nước. Trên hình 3 thể hiện nguyên lý cơ bản của trình tự đào sâu đáy mỏ 2 cấp khi tầng được chia làm 3 phân tầng.  

- Công tác bơm thoát nước: Các trạm bơm thoát nước mỏ phải có công suất đủ lớn, được trang bị thiết bị trọn bộ; có bơm chính và bơm dự phòng. Khi có mưa lớn nước moong dâng cao, cần tăng cường hệ thống bơm thoát nước tại các mỏ bằng bơm có công suất lớn và chiều cao. Trong trường hợp khẩn cấp, bờ mỏ khu vực đặt hệ thống bơm có nguy cơ sạt lở, cần tổ chức tháo ống bơm và cáp điện ra khỏi phà bơm, kéo phà đến vị trí không bị ảnh hưởng của sạt lở và di chuyển tủ điện đến vị trí đảm an toàn.

4. Các giải pháp về ổn định bãi thải

Để ứng phó với BĐKH cần lựa chọn công nghệ, trình tự và các thông số bãi thải nhằm nâng cao độ ổn định bãi thải trong mùa mưa bão.

- Xác định hệ số ổn định bãi thải hợp lý: Căn cứ vào các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên - kĩ thuật đến độ ổn định của bãi thải [4]. Các bãi thải của các mỏ than lộ thiên thuộc Tập đoàn TKV thường xuyên chịu ảnh hưởng của các đợt mưa bão. Khi lượng mưa lớn, đất đá bị bão hòa, thấm rã và xảy ra nguy cơ sạt lở cao. Đặc biệt khi chiều cao tầng thải lớn và bãi thải nằm trong các khu vực thu nước. Để đảm bảo ổn định các bãi thải, cần xác định các thông số của bãi thải khi đất đá ở trạng thái bão hòa nước hoàn toàn: Kết quả nghiên cứu cho thấy đất đá thải khi bão hoàn nước dung trọng tăng lên từ 5- 10%, lực dính kết và góc ma sát trong trung bình giảm 10%, dẫn đến độ ổn định của bãi thải giảm so với trạng thái tự nhiên.

- Lựa chọn công nghệ và các thông số đổ thải hợp lý: Khi có các trận mưa lớn, thời gian kéo dài, dẫn đến gia tăng khối lượng thể tích và giảm độ liên kết giữa của đất đá thải. Khi lưu lượng nước trong bãi thải tăng đột biến, nước sẽ là nguyên nhân phá vỡ liên kết của đất đá, dẫn đến hiện tượng sạt lở tầng thải. Vì vậy, để tăng độ ổn định của bãi thải, công nghệ đổ thải hợp lý được lựa chọn là đổ thải theo lớp, chiều cao mỗi lớp phụ thuộc vào loại thiết bị tham gia đổ thải, mức độ yêu cầu đầm chặt đất đá và chi phí làm đường, đổ thải. Trên hình 5 thể hiện công nghệ đổ thải theo lớp, khi chiều cao tầng 50m, cần phải thực hiện 10 lớp thải nếu chiều cao mỗi lớp thải 5m hoặc 5 lớp thải nếu chiều cao mỗi lớp thải là 10m.

- Lựa chọn trình tự đổ thải hợp lý: Trình tự đổ thải được tiến hành từ dưới lên trên, bãi thải phát triển từ trong ra ngoài. Trong quá trình đổ thải luôn luôn duy trì độ dốc mặt bãi thải từ 3-5% để khắc phục hiện tượng đọng nước trên tầng. Trên hình 6 thể hiện trình tự đổ thải cho địa hình có dạng sườn dốc.

- Lựa chọn hình dạng bãi thải hợp lý: Hình dạng bãi thải liên quan đến mức độ tập trung hoặc phân tán dòng chảy mặt. Theo kết quả khảo sát các bãi thải thuộc các mỏ than lộ thiên TKV, tại những khu vực bãi thải có bình đồ dạng “cánh cung lõm” bị xói lở mạnh hơn các khu vực khác. Nguyên nhân của vấn đề này là khi lượng mưa vượt qua năng lực thoát nước của hệ thống mương, rãnh tại chân tầng, bãi thải dạng hình cánh cung lõm sẽ là không gian thu nước mặt từ các khu vực lân cận và dòng chảy mặt xuất hiện (hình 7a), trong khi đó các bãi thải có dạng thẳng (hình 7b) và dạng cánh cung lồi (hình 7c) nước mặt được phân tán đồng đều trên các khu vực của bãi thải. Vì vậy, các bãi thải được thiết kế đổ thải tạo “dạng cánh cung lồi” và dạng “thẳng”, hạn chế tối đa đổ thải dạng “cánh cung lõm”.

- Lựa chọn giải pháp thoát nước: Để đảm bảo công tác thoát nước của các bãi thải, cần thiết phải có giải pháp kết nối các công trình thoát nước trên bãi thải với công trình thoát nước lân cận. Trên cơ sở đó xây dựng kế hoạch 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. Bên cạnh đó, cần xây dựng các công trình bảo vệ bãi thải bao gồm: tạo mặt tầng thải nghiêng, tạo rãnh thoát nước và hố tiêu năng dọc chân tầng thải; xây dựng các tuyến đê và mương thoát nước bao quanh chân bãi thải, hướng dòng chảy vào các hố xử lý môi trường. Tại những khu vực kết thúc đổ thải trồng cây xanh để hạn chế xói mòn, sạt lở bãi thải; tạo đê ngăn theo các mép tầng thải, dốc nước ngang tầng thải nhằm ngăn dòng chảy tràn xuống sườn tầng. Kết cấu mặt tầng thải.

Kết luận

BĐKH đã và đang tác động đến các mỏ khai thác lộ thiên Việt Nam, trở thành thách thức lớn đối với các mỏ khai thác than quặng lộ thiên thuộc TKV. Do vậy, để đảm bảo an toàn, giảm thiểu các tác động tiêu cực do BĐKH gây lên đến thiết bị và các công trình xung quanh, các mỏ than- quặng lộ thiên thuộc TKV nói riêng và nước ta nói chung trong quá trình khai thác cần áp dụng các giải pháp như đã đề xuất trên đây.

Theo Vinacomin

Cùng chuyên mục

Xem thêm Doanh nghiệp

Cùng chủ đề

Mới - Nóng

Khám phá