Mục lục Trang Mục lục LỜI CAM ĐOAN .3 LỜI CẢM ƠN .4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .7 MỞ ĐẦU .8 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TÁC ĐỘNG CỦA HOẠT ĐỘNG KHÍ HÓA THAN NGẦM ĐỐI VỚI MÔI TRƢỜNG .12 1.1 Tổng quan công nghệ khí hóa than ngầm 13 1.2 Các vấn đề môi trƣờng công nghệ khí hóa than ngầm 14 1.2.1 Ảnh hƣởng đến nƣớc ngầm 15 1.2.2 Ảnh hƣởng đến mặt đất .19 1.2.3 Ảnh hƣởng đến yếu tố môi trƣờng khác 20 1.3 Tác động môi trƣờng hoạt động khí hóa than ngầm giới 21 1.4 Các phƣơng pháp nghiên cứu rủi ro hoạt động khí hóa than ngầm .23 1.4.1 Nhóm phƣơng pháp kinh nghiệm 23 1.4.2 Nhóm phƣơng pháp mô hình .29 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU SỤT LÚN VÀ BIẾN DẠNG MẶT ĐẤT TRONG HOẠT ĐỘNG KHÍ HÓA THAN NGẦM 31 2.1 Khái quát chung sụt lún biến dạng mặt đất khai thác than ngầm 31 2.2 Phƣơng pháp dự báo theo quy phạm Viện Vnimi 33 2.2.1 Số liệu đầu vào 33 2.2.2 Dự báo dịch chuyển biến dạng mặt đất khoang khí hóa 34 2.3 Phƣơng pháp dự báo lún phần mềm Phase2 38 2.3.1 Khái quát chung chƣơng trình Phase2 38 2.3.2 Điều kiện sở lựa chọn mô hình Phase2 39 2.3.3 Dữ liệu đầu vào phần mềm Phase2 .41 Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên 2.3.4 Trình tự tính toán luận giải kết 41 CHƢƠNG DỰ BÁO TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG CHO DỰ ÁN KHÍ HÓA THAN NGẦM TẠI VÙNG THAN KHOÁI CHÂU TỈNH HƢNG YÊN .43 3.1 Nội dung dự án thử nghiệm khí hóa than ngầm 43 3.2 Đặc điểm địa hình, địa chất mỏ vùng than Khoái Châu 46 3.3 Nhận dạng tác động môi trƣờng dự án UCG 50 3.4 Tính toán thông số kĩ thuật cho dự án UCG 54 3.5 Đánh giá tác động chất ô nhiễm 63 3.6 Đánh giá tác động cháy nổ 67 3.7 Đánh giá tác động lún mặt đất 69 3.7.1 Lựa chọn phƣơng pháp dự báo sụt lún mặt đất 72 3.7.2 Dự báo lún mặt đất theo phƣơng pháp Viện Vnimi 73 3.7.3 Dự báo lún mặt đất phần mềm Phase2 75 3.7.4 Kết dự báo lún 83 3.8 Dự báo hậu đề xuất biện pháp giảm thiểu tác động sụt lún 83 3.8.1 Dự báo hậu tác động sụt lún 83 3.8.2 Ƣớc tính thiệt hại tác động sụt lún 84 3.8.3 Đề xuất biện pháp giảm thiểu tác động sụt lún 87 3.9 Công tác quan trắc môi trƣờng khí hóa than ngầm 89 3.9.1 Quan trắc nƣớc ngầm 89 3.9.2 Quan trắc sụt lún mặt đất .90 3.9.3 Quan trắc chất lƣợng không khí tài nguyên đất 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 -2- Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ kỹ thuật: “Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên” thực với hƣớng dẫn TS Trịnh Thành Đây chép cá nhân, tổ chức Các số liệu, nguồn thông tin luận văn điều tra, trích dẫn, tính toán đánh giá Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung trình bày luận văn Hà Nội, ngày 22 tháng năm 2015 Học viên Hà Văn Thới -3- Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Trịnh Thành, ngƣời tận tình bảo, hƣớng dẫn suốt thời gian thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy, Cô giáo Viện Khoa học Công nghệ Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội; tập thể cán nhân viên Ban quản lý Dự án than đồng Sông Hồng - Vinacomin truyền đạt kinh nghiệm, kiến thức quý báu nhƣ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập Hà Nội, ngày 22 tháng năm 2015 Học viên Hà Văn Thới -4- Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trƣờng CCS Thu giữ khí cacbon ĐBSH Đồng Sông Hồng FEM Phần tử hữu hạn N Neogen Q Đệ tứ QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCN Tiêu chuẩn ngành TCXD Tiêu chuẩn xây dựng TKV Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam UCG Khí hóa than ngầm -5- Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học nồng độ chất ô nhiễm nƣớc khu vực thử nghiệm UCG (Fairfield, Mỹ) [13] 17 Bảng 1.2 So sánh nồng độ chất chất ô nhiễm nƣớc ngầm khu vực khí hóa than ngầm với quy chuẩn hành Việt Nam 18 Bảng 2.1 Tốc độ lún cực đại mặt đất tỷ lệ nghịch với độ sâu khai thác [1] 32 Bảng 3.1 Đặc điểm phức hệ chứa nƣớc vùng Khoái Châu [5] 46 Bảng 3.2 Bảng tiêu lý đá trung bình trầm tích Neogen [5] 48 Bảng 3.3 Bảng chất lƣợng than vùng Khoái Châu [5] .49 Bảng 3.4 Các đối tƣợng tự nhiên bị tác động trình UCG 53 Bảng 3.5 Tính chất than vùng Angren vùng Khoái Châu [8] .55 Bảng 3.6 Các thông số kĩ thuật công tác khí hóa trạm khí hóa Angren, Uzobekistan [7] 57 Bảng 3.7 Các thông số kĩ thuật áp dụng cho dự án UCG Khoái Châu .62 Bảng 3.8 Kết dự báo lƣợng chất phát sinh trình khí hóa 62 Bảng 3.9 Thành phần hoá học nƣớc ngầm gần lỗ khoan 33 hệ thống khí hóa số 17 khu mỏ Nam Abinsk [7] 65 Bảng 3.10 So sánh đặc điểm địa chất vùng mỏ Khoái Châu vùng mỏ Postmoscovie [7] .72 -6- Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ trình khí hóa chất hữu [7] 13 Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý công nghệ UCG [9] 14 Hình 1.3 Ảnh hƣởng khí hóa than ngầm mặt đất [16] 20 Hình 1.4 Sụt lún dự án thử nghiệm UCG, Hoe Creek III, Mỹ [14] 22 Hình 1.5 Sự cố cháy nổ dự án UCG Hoe Creek III, Mỹ [14] .22 Hình 2.1 Sơ đồ sụt l n hoạt động khai thác than ngầm [20] 31 Hình 2.2 Sơ đồ phân bố dịch chuyển biến dạng điểm mặt cắt bồn dịch chuyển dịch chuyển kết thúc [1] 35 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí khu vực dự án [8] 43 Hình 3.2 Sơ đồ mặt khu vực dự án [8] 44 Hình 3.3 Sơ đồ mặt cắt qua hệ thống lỗ khoan UCG khu vực dự án [8] 45 Hình 3.4 Sơ đồ tác động trình khí hóa than ngầm 50 Hình 3.5 Đồ thị phƣơng trình (3.1) [7] 59 Hình 3.6 Sơ đồ mô hình khoang khí hóa dƣới ngầm bồn lún mặt đất [15] 69 Hình 3.7 Sơ đồ mặt cắt khu vực đặc trƣng khoang khí hóa [15] 70 Hình 3.8 Các dạng sụt lún khoang UCG [10] 71 Hình 3.9 Sơ đồ mặt cắt qua khu vực khí hóa than ngầm dự án Khoái Châu 74 Hình 3.10 Sơ đồ mặt cắt khoang UCG môi trƣờng phần mềm Phase2 (a, b,c) 77 Hình 3.11 Mô hình kết dự báo lún phần mềm Phase2 khí hóa than ngầm mức -450m 78 Hình 3.12 Sơ đồ bình đồ hào lún theo kết dự báo phần mềm Phase2 79 Hình 3.13 Sơ đồ ảnh hƣởng lún khu vực dự án UCG, Khoái Châu .80 Hình 3.14 Quan hệ gữa rủi ro lún chiều sâu khai thác than ngầm [20] 80 Hình 3.15 Mô hình kết dự báo lún khí hóa than ngầm mức -750m 81 Hình 3.16 Mô hình kết dự báo lún khí hóa than ngầm mức -1050m .82 -7- Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Công nghệ khí hoá than ngầm (Underground coal gasification - UCG) đƣợc áp dụng để khai thác nguồn than khu vực bị hạn chế mặt kỹ thuật kinh tế khai thác công nghệ truyền thống (lộ thiên hầm lò) Khác với công nghệ khai thác than thông thƣờng công nghệ khí hoá than mặt đất, UCG loại bỏ đƣợc hầu hết yêu cầu xử lý than bề mặt Trên giới, dự án UCG Angren Uzbekistan phục vụ phát điện vận hành từ năm 1960 Đến nay, có số thử nghiệm UCG thành công Majuba Nam Phi, Chinchilla Bloodwood - Úc, Quảng Châu - Trung Quốc [7] UCG trình chuyển hóa trực tiếp than thành khí vỉa lòng đất dƣới tác động yếu tố đầu vào áp suất, nhiệt độ, nƣớc, hỗn hợp không khí oxi oxi với nồng độ khác Dƣới tác động trình hóa - lý diễn vỉa than, sản phẩm UCG khí tổng hợp có thành phần chủ yếu CO, CO2, CH4, H2O, H2, H2S CmHn [7] Khí tổng hợp đƣợc xử lý để sản xuất nhiên liệu cho nhà máy điện, dầu diesel, khí hydro, phân bón, hóa chất … Quá trình UCG trình đốt cháy than không hoàn toàn vỉa Hỗn hợp khí nén đƣợc cung cấp để đốt cháy than tạo nhiệt lƣợng làm bay chất bốc, bay nhựa than, nhiệt phân phần lớn thành phần rắn than thành chất khí cácbon hyđrô UCG vừa đƣợc xem trình khai thác than, vừa đƣợc xem trình chuyển đổi than thành khí tổng hợp Theo kết nghiên cứu, dƣới mức cao -120m Đồng Sông Hồng (ĐBSH) bể than lớn, than có chất lƣợng giá trị sử dụng đạt tiêu công nghiệp Than thuộc loại than nâu (Lignite) đến bitum (Sub-bituminous) Tài nguyên than toàn bể than theo đánh giá Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) năm 2009 khoảng 87 tỷ tấn, tài nguyên suy đoán cấp 334a ứng với mức cao -120 đến -1200m 38,5 tỷ Riêng vùng Khoái Châu với diện tích 80km2 có khoảng 1,7 tỷ tài nguyên than [5] Hiện nay, loại -8- Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên than giới chủ yếu đƣợc dùng để sản xuất điện, làm nhiên liệu sản xuất dầu diesel, xăng hoá chất khác nhƣ metanol Than ĐBSH đƣợc nhận định có đặc tính công nghệ phù hợp cho khí hoá (chuyển hoá trực tiếp thành khí tổng hợp dùng cho nhà máy điện) hoá lỏng (chuyển hoá than khí tổng hợp thành dầu diesel sử dụng cho nhu cầu khác kinh tế) Theo nhận định chuyên gia khai thác mỏ, bể than ĐBSH có điều kiện khai thác phức tạp Các vỉa than nằm sâu lòng đất, đất đá tầng phủ, tầng chứa than có mức độ gắn kết yếu có khả chứa nƣớc [7] Do vậy, bể than cần đƣợc tiến hành khai thác thử nghiệm để đánh giá tính khả thi công nghệ nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trƣờng Thực chủ trƣơng Chính phủ văn bản: Quyết định số 2427/QĐ-TTg ngày 22/12/2011 (Chiến lƣợc phát triển khoáng sản); Quyết định số 60/QĐ-TTg ngày 09/01/2012 (Quy hoạch phát triển ngành than), TKV đối tác nƣớc chuẩn bị triển khai dự án than bể than ĐBSH, có Dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hƣng Yên (Dự án) Bên cạnh mặt tích cực, UCG tiềm ẩn tác động tiêu cực môi trƣờng nhƣ: Sụt lún, biến dạng mặt đất, hiệu ứng nhiệt, ô nhiễm nƣớc ngầm, nƣớc mặt, đất, không khí cháy nổ UCG công nghệ khai thác than mới, lần áp dụng Việt Nam, việc xem xét Dự án khía cạnh môi trƣờng lý để học viên lựa chọn Đề tài: Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên Lịch sử nghiên cứu Công nghệ UCG đƣợc nghiên cứu, thử nghiệm chủ yếu nƣớc Tây Âu, Mỹ, Trung Quốc, Liên Xô cũ, Úc Nam Phi Từ năm 1995, Liên Xô cũ thực dự án UCG mang tính thƣơng mại, khai thác đƣợc khoảng 14†15 triệu than, số có mỏ Angren Uzbekistan hoạt động Vào năm 1980, thử nghiệm đƣợc thực Mỹ cho thấy trình UCG có khả cạnh tranh kinh tế so với khí hoá than mặt đất [7] -9- Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên Thực tế, hầu hết dự án UCG giới dừng lại giai đoạn thử nghiệm Nguyên nhân để dự án chƣa phát triển quy mô thƣơng mại công nghệ UCG tiềm ẩn tác động tiêu cực môi trƣờng Khung pháp lý công tác bảo vệ môi trƣờng quốc gia Châu Âu Châu Mỹ chặt chẽ, đặc biệt ngành công nghiệp khai thác khoáng sản Ở nƣớc ta, theo quy định Luật bảo vệ Môi trƣờng năm 2014 (Luật số 55/2014/QH13), văn dƣới luật, quy định, quy chuẩn, tiêu chuẩn môi trƣờng, hƣớng dẫn công tác lập báo cáo đánh giá tác động môi trƣờng chi tiết dự án phát triển kinh tế xã hội bảo vệ môi trƣờng Dự án áp dụng công nghệ UCG hoạt động khai thác khoáng sản nƣớc ta nên chƣa có hƣớng dẫn cụ thể Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, học viên tìm hiểu, phân tích, tổng hợp số báo cáo đánh giá tác động môi trƣờng lĩnh vực liên quan để phục vụ công tác nghiên cứu Mục tiêu, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu luận văn: Nghiên cứu, nhận dạng, đánh giá tác động môi trƣờng dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hƣng Yên; Trong đó, luận văn tập trung đánh giá tác động sụt l n mặt đất; Kết nghiên cứu đƣa dự báo mức độ sụt l n mặt đất dự án gây tác động môi trƣờng Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tác động sụt l n mặt đất dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hƣng Yên Phạm vi nghiên cứu luận văn khuôn khổ dự án thử nghiệm công nghệ khí hóa than ngầm Từ đó, luận văn đề xuất biện pháp phòng ngừa, giảm thiểu, ứng phó cố sụt l n mặt đất dự án gây Tóm tắt luận điểm đóng góp tác giả Luận văn nhận dạng, dự báo, đánh giá mức độ tác động, đề xuất biện pháp phòng ngừa, giảm thiểu, ứng phó cố sụt l n mặt đất hoạt động khí hóa than ngầm Kết nghiên cứu luận văn góp phần định hƣớng cho công tác - 10 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên Hình 3.13 Sơ đồ ảnh hƣởng lún khu vực dự án UCG, Khoái Châu Trên thực tế, xác suất xảy lún khai thác than hầm lò giảm theo cấp số nhân tăng chiều sâu khai thác [20] Hình 3.14 Quan hệ gữa rủi ro lún chiều sâu khai thác than ngầm [20] Theo hình vẽ trên, mỏ có chiều sâu khai thác từ 400feet (121,92m) trở xuống có khả xảy l n Nhƣ vậy, Dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hƣng Yên mức -450m xảy l n nhƣng với phần trăm xác suất nhỏ Khi dự báo lún theo thiết kế ban đầu dự án mức -450m cho kết độ lún cực đại từ 0,5 đến 0,6m Về mặt lý thuyết, xuống sâu mức độ rủi ro lún - 80 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên nhỏ Đối với vùng than Khoái Châu, tỉnh Hƣng Yên, vỉa than phân bố theo chiều sâu từ mức -120m đến mức -1200m Ngoài phƣơng án nhƣ dự án thiết kế, luận văn mở rộng dự báo l n cho trƣờng hợp khí hóa vỉa than mức -750m 1050m Số liệu kích thƣớc khoang khí hóa, đặc tính lý khoang khí hóa đƣợc giữ nguyên, chiều sâu khí hóa thay đổi Kết dự báo lún phần mềm Phase2 cho trình khí hóa mức: -750m 0,40 đến 0,45m; -1050m 0,20 đến 0,25m (xem hình 3.15, hình 3.16) Khi kích thƣớc khoang khí hóa dƣới ngầm không đổi dẫn đến kích thƣớc hào lún mặt đất biến đổi Hình 3.15 Mô hình kết dự báo lún khí hóa than ngầm mức -750m - 81 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên Hình 3.16 Mô hình kết dự báo lún khí hóa than ngầm mức -1050m Kết dự báo lún cho ba trƣờng hợp ứng với ba mức cao đƣợc thể đồ thị hình 3.17 Hình 3.17 Đồ thị đƣờng cong lún Theo đồ thị hình 3.17, độ lún giảm khoang khí hóa xuống sâu - 82 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên 3.7.4 Kết dự báo lún Phƣơng pháp dự tính l n Viện Vnimi (Nga) đƣợc xây dựng sở tổng hợp mặt hình dạng, cấu tr c, chiều dày, góc dốc vỉa than tốc độ mở rộng khoang trống ngầm hoạt động khai thác than Phƣơng pháp chƣa sử dụng đặc tính lý địa tầng từ mặt đến đối tƣợng chứa vỉa than cần khai thác nên mức độ tin cậy kết dự báo l n chƣa cao Phƣơng pháp sử dụng phần mềm Phase2 xem xét đối tƣợng dự báo lún môi trƣờng đàn hồi phƣơng pháp phần tử hữu hạn Phần mềm sử dụng thông số đặc trƣng cho tính chất lý đất đá môi trƣờng có lớp khác Do vậy, phần mềm Phase2 cho kết dự báo l n với độ tin cậy cao Kết dự báo sở xem xét, lựa chọn, đề xuất giải pháp giảm thiểu, ứng phó cố công tác bảo vệ môi trƣờng dự án UCG Khoái Châu, Hƣng Yên Tóm lại, triển khai dự án UCG vùng than Khoái Châu, tỉnh Hƣng Yên mức -450m xảy sụt l n mặt đất diện tích từ 1,4 đến 2,5km2, độ l n cực đại khoảng 0,5 đến 0,6m Khi khí hóa mức -750m độ l n cực đại khoảng 0,4 đến 0,45m; mức -1050m độ l n cực đại khoảng 0,2 đến 0,25m Tuy nhiên, kết dự báo cần đƣợc tiếp tục đánh giá, so sánh với kết tính toán phần mềm chuyên ngành khác lập báo cáo đánh giá tác động môi trƣờng cho dự án 3.8 Dự báo hậu đề xuất biện pháp giảm thiểu tác động sụt lún 3.8.1 Dự báo hậu tác động sụt lún Tiềm công nghệ UCG phụ thuộc nhiều vào thành công dự án thử nghiệm đƣợc tiến hành Để đánh giá thành công, dự án UCG phải có công cụ phù hợp để ƣớc định đƣợc tính bền vững hiệu kinh tế cách đ ng đắn hậu môi trƣờng giai đoạn, từ lên kế hoạch khai thác hoàn thổ Theo kết khảo sát thực địa, khu vực dự án chủ yếu đất nông nghiệp xã An Vĩ, thị trấn Khoái Châu, xã Dân tiến, huyện Khoái Châu, tỉnh Hƣng Yên Ngoài ra, khu vực dự án có sở hạ tầng mặt: kênh, mƣơng, trạm bơm thủy lợi, trạm điện, đƣờng giao thông liên huyện, đƣờng điện 110kv, bãi thu - 83 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên gom chất thải tập trung huyện Khoái Châu, số công trình xây dựng quan ngƣời dân địa phƣơng Khi xảy lún, phần lớn diện tích tự nhiên xã An Vĩ, TT Khoái Châu, huyện Khoái Châu, tỉnh Hƣng Yên chuyển thành hồ nhân tạo Theo tài liệu địa chất thủy văn, mực nƣớc ngầm khu vực Khoái Châu sâu khoảng 0,65 đến 1,5m [5] Khi mặt đất lún cực đại khoảng 0,5 đến 0,6m, mực nƣớc ngầm khu vực thay đổi, khu vực lún sâu xuất điểm dò rì nƣớc dƣới đất lên bề mặt Theo dự báo, diện tích chịu tác động sụt lún dự án UCG khoảng 2,5km2 với độ lún từ đến 0,6m Trong đó, vùng nguy hiểm có diện tích khoảng từ 1,4km2 ứng với độ lún khoảng 0,3 đến 0,6m Tại diện tích hào lún, công trình mặt bị phá hủy phƣơng án di dời hợp lý Khi bề mặt bị lún biến dạng hình dạng mực nƣớc ngầm biến đổi theo chiều giảm dần Vùng Khoái Châu có địa hình tƣơng đối phẳng, địa tầng đất đá có mức độ gắn kết yếu, sụt lún xảy làm thay đổi địa hình bề mặt, thay đổi đặc tính môi trƣờng đất Do vậy, ngƣời khu vực ảnh hƣởng l n phải thay đổi mục đích sử dụng đất phƣơng pháp canh tác Điều nguy hiểm dự án UCG đƣợc thực quy mô lớn Các dự án phải đƣợc nghiên cứu, đánh giá tổng hợp từ khía cạnh kỹ thuật, kinh tế môi trƣờng trƣớc thực 3.8.2 Ước tính thiệt hại tác động sụt lún Đối chiếu với Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 45-78, giới hạn l n cho phép công trình nhà riêng lẻ 8cm (0,08m), công trình xây dựng dân dụng công nghiệp 20cm (0,2m) Đối chiếu với Tiêu chuẩn thiết kế đƣờng giao thông 22TCN 262-2000, giới hạn l n cho phép loại đƣờng cấp 60 trở xuống có đắp thông thƣờng ≤40cm (0,4m) Theo trên, độ lún dự báo cho dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hƣng Yên mức -450m vƣợt giới hạn cho phép công trình xây dựng dân dụng, nhà riêng lẻ đƣờng giao thông có khu vực Luận văn dự báo vùng chịu ảnh hƣởng lún - 84 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên 2,5km2 bao gồm hạng mục công trình, diện tích trồng trọt với mức độ thiệt hại đƣợc ƣớc tính bảng 3.11 - 85 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên Bảng 3.11 Ƣớc tính thiệt hại lún dự án UCG vùng than Khoái Châu tỉnh Hƣng Yên TT Nội dung 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 Công trình hạ tầng Đƣờng giao thông liên huyện Đƣờng điện 110KV Hệ thống kênh mƣơng thủy lợi Trạm bơm nƣớc chống úng, ngập Khu công nghiệp (nhà máy dệt kim Đông Xuân) 1.7 Công trình xây dựng dân dụng lớn 1.8 2.1 2.2 2.3 Đơn vị Khối lƣợng km km km Trạm Công trình 4,5 2,5 Trạm thu gom rác tập trung huyện Khoái Trạm Châu Sản xuất nông nghiệp Trồng lúa Trồng ăn Hỗ trợ sản xuất vùng lún Tổng cộng: Mức độ thiệt hại biện pháp khắc phục cố Sửa chứa xây dựng Cải tạo, sửa chữa Cải tạo lại Xây dựng Cải tạo, sửa chữa Cải tạo, sửa chữa Cải tạo, sửa chữa di dời 50 Thiệt hại 200 Thiệt hại 250 Chuyển đổi sản xuất - 86 - Giá trị tạm tính (tỷ đồng) Ƣớc tính giá trị thiệt hại (tỷ đồng) 50 10 25 250 250 45 2,5 25 1250 120 360 3 0.1 0.6 0.1 120 25 2085,5 Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên Theo bảng 3.11, giá trị thiệt hại sụt lún ƣớc tính riêng cho hạng mục công trình có thu nhập từ sản xuất nông nghiệp 2085,5 tỷ đồng Tổng thiệt hại môi trƣờng bao gồm chi phí thu gom, vận chuyển, xử lý chất thải trì trạm bơm nƣớc từ khoang khí hóa sau dự án kết thúc lớn Quá trình đƣợc vận hành đồng thời với công tác cải tạo, phục hồi môi trƣờng khoảng 3-5 năm liên tục sau dự án Ngoài ra, ƣớc tính giá trị thiệt hại xem xét tổng thể rủi ro sụt lún, ô nhiễm (nƣớc ngầm, nƣớc mặt, đất, không khí) cháy nổ khó khăn phức tạp Kết dự báo sụt lún xảy dự án thử nghiệm công nghệ UCG vùng than Khoái Châu tỉnh Hƣng Yên theo phƣơng án thiết kế Kết sáng tỏ khu vực dự án đƣợc bổ sung thêm sở liệu địa chất từ trình thăm dò chi tiết đƣợc đánh giá mô hình 3D phù hợp Nội dung dự án đề xuất nhiệm vụ thi công bổ sung công trình thăm dò nhằm chuẩn hóa tính chất địa tầng, điều kiện địa chất phục vụ khí hóa than ngầm Khi có kết thăm dò bổ sung, dự án điều chỉnh thiết kế đồng thời điều chỉnh báo cáo đánh giá tác động môi trƣờng cho phù hợp với điều kiện thực tế Trƣờng hợp mức độ sụt lún giá trị thiệt hại vƣợt giới hạn cho phép, dự án xem xét, lựa chọn địa điểm khu vực khác an toàn Trong giới hạn, phạm vi nghiên cứu dự án thử nghiệm, luận văn đề xuất biện pháp giảm thiểu tác động sụt lún mặt đất sở kết dự báo phần mềm Phase2 3.8.3 Đề xuất biện pháp giảm thiểu tác động sụt lún Công nghệ UCG cần phải đƣợc kiểm chứng, đánh giá thông qua số dự án thử nghiệm cần thiết Sau dự án thử nghiệm, nguy môi trƣờng UCG đƣợc thể rõ ràng Kết dự án thử nghiệm công nghệ UCG đồng Sông Hồng sở khoa học cho việc xây dựng chƣơng trình quản lý giám sát môi trƣờng hoạt động UCG Tƣơng tự nhƣ dự án khác, dự án UCG cần đƣợc xem xét phƣơng diện môi trƣờng thông qua bƣớc bản: sàng lọc địa điểm, đánh giá - 87 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên tiềm năng, triển khai theo quy định hành môi trƣờng Dự án cần phải đƣợc tính toán đảm bảo hiệu kinh tế, xã hội hạn chế tác động đến môi trƣờng Để giảm thiểu tác động môi trƣờng, dự án UCG cần phải đƣợc xem xét diện tích đảm bảo mặt trữ lƣợng - tài nguyên than, điều kiện khai thác phù hợp giải pháp kỹ thuật khả thi Sàng lọc địa điểm UCG cần đƣợc dựa điều kiện ban đầu nhƣ: địa chất thủy văn, địa chất công trình, đặc điểm địa tầng, đặc điểm vỉa than, chất lƣợng đặc tính công nghệ than Sau lựa chọn đƣợc địa điểm, giải pháp kỹ thuật, quy trình vận hành đƣợc lựa chọn cho phù hợp Dự án UCG xã An Vĩ, huyện Khoái Châu, tỉnh Hƣng Yên bƣớc đầu đƣợc sàng lọc phƣơng án địa điểm Từ tính toán nêu trên, để giảm thiểu tác động sụt lún cần giảm kích thƣớc khoang khí hóa, trì cân áp suất khoang khí hóa nhằm giảm thiểu phát tán chất ô nhiễm hạn chế sập đổ khoang trống Đồng thời, trình UCG để lại trụ bảo vệ phần vỉa than đƣợc khí hóa Trong khai thác than hầm lò, trụ bảo vệ than đƣợc để lại đƣờng lò có kích thƣớc lớn đƣợc coi nhƣ phần tổn thất tự nhiên Để theo dõi, đánh giá định lƣợng tác động sụt lún theo thời gian hệ thống quan trắc cần đƣợc thiết lập đồng thời với thời gian xây dựng dự án Công tác quan trắc sụt lún đƣợc tiến hành thông qua đo đạc trắc địa định kỳ (hàng tháng hàng quý) sử dụng hệ thống GIS, viễn thám tự động cập nhật tùy theo quy mô dự án Kết quan trắc cung cấp thông tin cần thiết lún vừa mang tính dự báo, vừa mang tính đánh giá Tóm lại, tác động sụt lún mặt đất UCG đƣợc giảm thiểu cách thiết kế khoang khí hóa có kích thƣớc, chiều sâu phù hợp để lại trụ bảo vệ tự nhiên than toàn hệ thống khí hóa Tuy nhiên, công tác quan trắc l n cần đƣợc tiến hành đồng thời sau trình vận hành dự án Duy trì hệ thống giám sát dài hạn (l n nƣớc ngầm) nhằm đảm bảo phục hồi toàn diện - 88 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên khu vực dự án sau ngừng hoạt động nhiệm vụ quan trọng dự án UCG 3.9 Công tác quan trắc môi trƣờng khí hóa than ngầm Dựa phân tích, đánh giá hậu xẩy môi trƣờng triển khai dự án khí hóa than ngầm, dự án cần xây dựng chƣơng trình quan trắc cho giai đoạn trƣớc, sau trình vận hành khí hóa Tại địa điểm đƣợc lựa chọn để khí hóa than ngầm, công tác quan trắc môi trƣờng đƣợc tiến hành chủ yếu để theo dõi thay đổi tính chất tầng nƣớc ngầm, không khí, theo dõi l n biến đổi tài nguyên đất (nếu có) Hệ thống lỗ khoan quan trắc ô nhiễm nƣớc ngầm đƣợc thiết kế phù hợp với đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn quy mô dự án UCG cụ thể Ngoài mục đích giám sát biến đổi nƣớc ngầm, quan trắc cung cấp liệu phục vụ theo dõi tốc phát triển kênh khí hóa lòng đất Từ năm 1999 - 2003, dự án thử nghiệm UCG Chinchilla - Úc xây dựng giếng khoan vận hành khí hóa, 19 lỗ khoan quan trắc đƣợc bố trí địa điểm chiều sâu khác xung quanh khu vực khí hóa Dự án thử nghiệm UCG Khoái Châu tỉnh Hƣng Yên đƣợc thiết kế gồm lỗ khoan khí hóa lỗ khoan quan trắc (hình 2.2) [8] 3.9.1 Quan trắc nước ngầm Thông qua lỗ khoan quan trắc, trƣớc vận hành khí hóa tiến hành quan trắc yếu tố đặc điểm tầng chứa nƣớc nhƣ: mực nƣớc, áp lực thủy tĩnh, nhiệt độ nƣớc ngầm, lƣu lƣợng, … để xác định động thái (chế độ vận động) điều kiện tự nhiên nƣớc ngầm tầng chứa nƣớc khu vực khí hóa; lấy mẫu nƣớc phân tích mẫu nƣớc để xác định tính chất vật lý, thành phần hóa học nƣớc ngầm điều kiện tự nhiên Kết công tác quan trắc yếu tố nƣớc ngầm trình vận hành khí hóa đƣợc so sánh với kết quan trắc nƣớc ngầm giai đoạn trƣớc vận hành (ở điều kiện tự nhiên), từ cho phép đánh giá thay đổi động thái, chất lƣợng nƣớc ngầm (các chất ô nhiễm kênh phản ứng có phát tán, xâm nhập vào tầng chứa nƣớc ngầm hay không?) - 89 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên Sau kết th c vận hành khí hóa cần tiếp tục tiến hành công tác quan trắc nƣớc ngầm khoảng thời gian dự kiến năm Đối với dự án thử nghiệm UCG vùng than Khoái Châu tỉnh Hƣng Yên, thông số cần quan trắc chủ yếu nƣớc ngầm nhiệt độ, pH, phenol, amoniac, kim loại nặng Hg, Pb, Cd, As, Zn thông số khác [8] 3.9.2 Quan trắc sụt lún mặt đất Công tác quan trắc l n đƣợc tiến hành bề mặt nhƣ trình phát triển ngầm khoang khí hóa Trên bề mặt tiến hành xây dựng điểm (mốc) quan trắc cố định đƣợc theo dõi (đo đạc) thƣờng xuyên để phát dấu hiệu l n, dịch chuyển bề mặt sau trình vận hành khí hóa; công tác quan trắc dịch động khối đất đá mỏ kênh phản ứng đƣợc tiến hành sau vận hành khí hóa, thiết bị quan trắc tự động (đã sử dụng dự án Hana - Mỹ năm 1970) đƣợc đƣa xuống lỗ khoan quan trắc kênh phản ứng để theo dõi mức độ phát triển kênh khí hóa nhƣ biên độ sụt l n đất đá vách vỉa than khí hóa [7] Kết quan trắc cho phép đánh giá nguy sụt l n xảy bề mặt 3.9.3 Quan trắc chất lượng không khí tài nguyên đất Cũng nhƣ công tác quan trắc l n, dịch động nƣớc ngầm, công tác quan trắc chất lƣợng không khí, tài nguyên đất khu vực UCG cần đƣợc thực giai đoạn trƣớc, sau vận hành khí hóa Quan trắc không khí, tài nguyên đất đƣợc thực việc lấy mẫu không khí, mẫu đất điểm quan trắc sử dụng thiết bị để phân tích thành phần có không khí (các loại khí, hàm lƣợng bụi…), thành phần có đất để có đánh giá mức độ ô nhiễm trình UCG gây nên Đối tƣợng quan trắc chủ yếu không khí bụi, CO, CnHm; Đối với đất giá trị hàm lƣợng phenol kim loại nặng Hg, Pb, As Nhƣ vậy, vào kết quan trắc đánh giá đƣợc mức độ tác động dự án khí hóa than ngầm đến môi trƣờng Từ đó, có giải pháp nhằm giảm thiểu, khắc phục ô nhiễm môi trƣờng Các kết quan trắc sở khoa học nhằm - 90 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên điều chỉnh, bổ sung, hoàn thiện chƣơng trình quản lý giám sát môi trƣờng dự án thử nghiệm nhƣ việc mở rộng quy mô dự án UCG giai đoạn tiếp sau - 91 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu tác động môi trƣờng dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hƣng Yên góp phần tích cực vào việc phát triển dự án than ĐBSH Kết nghiên cứu luận văn đƣợc bổ sung vào nội dung báo cáo đánh giá tác động môi trƣờng dự án nhằm làm sáng tỏ tác động tiềm ẩn công nghệ UCG, đặc biệt tác động sụt l n mặt đất Các tác động môi trƣờng hoạt động UCG sụt l n mặt đất, ô nhiễm cháy nổ Trong đó, luận văn tập trung nghiên cứu, dự báo, đánh giá tác động sụt l n mặt đất cho dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hƣng Yên Kết dự báo phần mềm Phase2 xác nhận dự án xảy sụt l n mặt đất với độ l n cực đại khoảng 0,5 đến 0,6m (khí hóa mức 450m); 0,4 đến 0,45m (khí hóa mức -750m); 0,2 đến 0,25m (khí hóa mức 1050m) Tổng diện tích bị ảnh hƣởng l n mặt đất 2,5km2, thời gian tác động khoảng 16-20 tháng, thời gian nguy hiểm từ tháng thứ trở (kể từ bắt đầu thực khí hóa) Theo dự báo trên, thiệt hại sụt l n mặt đất lớn, dự án cần xem xét, đề xuất, lựa chọn giải pháp kỹ thuật phù hợp lập triển khai thực Do đặc thù công nghệ UCG nên hệ thống quan trắc môi trƣờng, biện pháp giảm thiểu, khắc phục cố môi trƣờng phải đƣợc trì thực nhiều năm sau dự án kết th c Chƣơng trình dừng lại thông số ô nhiễm đảm bảo giới hạn cho phép theo quy định hành công tác bảo vệ môi trƣờng Kết nghiên cứu luận văn cung cấp luận khoa học góp phần định hƣớng cho công tác quản lý môi trƣờng dự án UCG Đây quan trọng để chủ đầu tƣ xem xét thực định đầu tƣ, biện pháp bảo vệ môi trƣờng dự án Ngoài ra, kết nghiên cứu luận văn cần đƣợc phát triển thêm để áp dụng cho dự án khí hóa than ngầm quy mô lớn Đồng Sông Hồng nơi khác Các tác động môi trƣờng liên quan công nghệ UCG đƣợc dự báo, đánh giá tổng hợp mô hình phù hợp - 92 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đình Bé, Vƣơng Trọng Kha (2000), Dịch chuyển biến dạng đất đá khai thác mỏ, Nhà xuất Giao thông Vận tải, Hà Nội Vƣơng Trọng Kha (2003), Nghiên cứu tính chất trình dịch chuyển biến dạng đất đá khai thác hầm lò điều kiện địa chất phức tạp bể than Quảng Ninh, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Nguyễn Quang Phích, Nguyễn Văn Mạnh, Lê Tuấn Anh, Bùi Văn Đức (2009), Sử dụng phương pháp số để dự báo tai biến địa chất xây dựng công trình ngầm mỏ, Bộ Môn Kỹ thuật Xây dựng, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Hoa Hữu Thu (2007), Nhiên liệu dầu khí, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội Vũ Văn Tiến Bùi Văn Sang (2006), Báo cáo Kết khảo sát than đồng Sông Hồng, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội Sách quy phạm (1981), Qui tắc bảo vệ công trình đối tượng thiên nhiên chống ảnh hưởng có hại khai thác hầm lò, Viện VNIMI, St Petersburg, Liên Bang Nga Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (2008), Đề án phát triển bể than đồng sông Hồng Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (2009), Dự án thử nghiệm công nghệ khí hóa than ngầm xã An Vĩ, huyện Khoái Châu, tỉnh Hưng Yên Anil Khadse, Mohammed Qayyumi, Sanjay Mahajani, Preeti Aghalayam (2007), Underground coal gasification: A new clean coal utilization technique for India 10 Barry N Whittaker and David J Reddish (1989), Subsidence: Occurrence, Prediction and Control - 93 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên 11 Edward Popiolek, Karol Gren (1990), Wplyw eskploatacj gorniczej na powierzchnie I gorotwor, Wydawnictwo AGH, Krakow 12 Jeremy Moorhouse, Marc Huot, Matt McCulloch (2010), Environmental Risks and Benefits, Canada 13 John J Ahern and Joe A Frazier (1982), Final Report: Water quality changes at underground coal gasification sites, Water Resources Research Institute, Universtiy of Wyoming Laramie, Wyoming 14 John S Nordin (1992), Review of information and data relevant the Hoe Creek underground coal gasification site restoration, The University of Wyoming Research Corporation 15 J J Nitao, D W Camp, T A Buscheck, J A White, G C Burton, J L Wagoner, M Chen (2011), Progress on a New Integrated 3-D UCG Simulator and its Initial Application, Lawrence Livermore National Laboratory 16 Richard Herbertson Kitaka, B.S.ChE (2011), Underground Coal Gasification: Overview of an Economic and Environmental Evaluation, The University of Texas at Austin 17 National Coal Board (1975), Subsidence Engineers’ Handbook 18 Report No.COAL R272 DTI/Pub URN 04/1880 (2004), Review of environmental issues of underground coal gasification 2004b 19 Systra S.A (2012), Báo cáo thiết kế kỹ thuật: Đánh giá ảnh hưởng tiềm ẩn xảy công tác thi công hầm ga Hà Nội 20 Viability of Underground Coal Gasification with Carbon Capture and Storage in Indiana (2011), Indiana University - 94 - ... công tác - 10 - Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên xây dựng kế hoạch bảo vệ môi trƣờng dự án khí hóa than ngầm ĐBSH Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên. .. quan tác động hoạt động khí hóa than ngầm môi trƣờng Chƣơng Phƣơng pháp luận nghiên cứu sụt l n biến dạng mặt đất hoạt động khí hóa than ngầm Chƣơng Dự báo tác động môi trƣờng cho dự án khí hóa than. . .Nghiên cứu tác động môi trường dự án khí hóa than ngầm vùng than Khoái Châu tỉnh Hưng Yên 2.3.4 Trình tự tính toán luận giải kết 41 CHƢƠNG DỰ BÁO TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG CHO DỰ ÁN KHÍ HÓA