ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN VĂN KHIÊM NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG HOẠT ĐỘNG CỦA MỎ THAN HÀ TU, TỈNH QUẢNG NINH TỚI THẢM THỰC VẬT VÀ ĐỊNH HƢỚNG PHỤC HỒI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội, - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN VĂN KHIÊM NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG HOẠT ĐỘNG CỦA MỎ THAN HÀ TU – TỈNH QUẢNG NINH TỚI THẢM THỰC VẬT VÀ ĐỊNH HƢỚNG PHỤC HỒI Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Đoàn Hoàng Giang Hà Nội, -2018 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn chân thành sâu sắc nhất, Em xin gửi tới Thầy TS Đoàn Hoàng Giang, công tác Bộ môn Sinh thái Môi trƣờng - Khoa Môi trƣờng - Đại học Khoa học tự nhiên, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành luận văn Em gửi lời cảm ơn Thầy PGS.TS Trần Văn Thụy thầy cô Khoa Môi trƣờng nhƣ môn Sinh thái Mơi trƣờng nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ, tạo điều kiện cho em thời gian học tập Em xin cảm ơn tới tập thể Phòng Mơi trƣờng - Công ty cổ phần Tin học, Công nghệ, Mơi trƣờng - Vinacomin phòng Kỹ thuật - Cơng ty cổ phần than Hà Tu - Vinacomin động viên, giúp đỡ tạo điều kiện cho em trình nghiên cứu thực đề tài Cuối lời cảm ơn đến tất ngƣời bạn gia đình ln bên cạnh để động viên, giúp đỡ em suốt trình đào tạo Xin chân thành cảm ơn tất tình cảm quý báu trên! Hà nội, ngày tháng năm 2018 Học viên Trần Văn Khiêm MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu 1.3 Ý nghĩa đề tài 1.4 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU I.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu I.1.1 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu I.1.2 Đặc điểm khí hậu I.1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn I.1.4 Điều kiện kinh tế, xã hội dân cư I.1.5 Hệ thống giao thông, thông tin liên lạc 10 I.1.6 Hiện trạng môi trường sinh thái 11 I.2 Thực trạng hoạt động khai thác than mỏ than Hà Tu: 13 I.2.1 Lịch sử cơng tác thăm dò than 13 I.2.2 Lịch sử công tác khai thác than 14 I.2.3 Sơ đồ công nghệ khai thác mỏ 15 I.2.4 Đặc điểm địa chất mỏ 15 I.2.5 Đặc điểm địa chất công trình 18 I.2.6 Đặc điểm vỉa than 21 I.2.7 Công suất mỏ Tuổi thọ mỏ 25 I.3 Đặc điểm sinh thái số loài thực vật khu vực nghiên cứu 26 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 II.1 Phƣơng pháp tổng hợp, kế thừa tài liệu, số liệu 32 II.2 Phƣơng pháp điều tra khảo sát thực địa 32 II.3 Phƣơng pháp phân tích phòng thí nghiệm 33 II.4 Phƣơng pháp phân tích, tổng hợp 33 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35 III.1 Kết điều tra, khảo sát đánh giá trạng khu vực nghiên cứu 35 III.2 Kết phân tích chất lƣợng mơi trƣờng khu vực nghiên cứu 39 III.3 Đánh giá tác động tới môi trƣờng hoạt động khai thác 62 III.4 Định hƣớng phục hồi 65 III.5 Đề xuất giải pháp 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 I Kết luận 76 II Kiến nghị 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Bảng tọa độ mốc ranh giới mỏ Hà Tu Bảng 1-2: Nhiệt độ không khí trung bình tháng năm Bảng 1-3: Độ ẩm khơng khí trung bình tháng năm Bảng 1-4: Tổng lượng mưa tháng năm Bảng 1-5: Tốc độ gió tháng năm Bảng 1-6: Bảng thơng số tính lưu lượng nước chảy vào mỏ Bảng1-7: Bảng dự tính lưu lượng nước chảy vào khai trường Bảng1-8: Diện tích rừng tỉnh Quảng Ninh 11 Bảng 1-9: Bảng đặc điểm đứt gãy khu mỏ 18 Bảng 1-10: Bảng tổng hợp tiêu lý đá địa tầng 20 Bảng 1-11: Tổng hợp tiêu lý đá vách vỉa than 20 Bảng 1-12: Bảng thống kê đặc điểm cấu tạo vỉa than ranh giới huy động 24 Bảng 1-13: Bảng đặc điểm chất lượng vỉa than 25 Bảng 1-14: Công suất tuổi thỏ mỏ 25 Bảng 1-15: Vị trí điểm đo đạc, lấy mẫu khơng khí 41 Bảng 1-16: Kết đo đạc, phân tích trạng mơi trường khơng khí 43 Bảng 1-17: Vị trí điểm lấy mẫu nước mặt 47 Bảng 1-18: Kết đo đạc, phân tích trạng chất lượng nước mặt 48 Bảng 1-19: Kết quan trắc định kỳ Công ty than Hà Tu 50 Bảng 1-20: Vị trí lấy mẫu nước ngầm 51 Bảng 1-21: Kết đo đạc, phân tích trạng chất lượng nước ngầm 52 Bảng 1-22:Vị trí lấy mẫu đất 54 Bảng 1-23: Kết phân tích chất lượng đất 55 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Vị trí mỏ Hà Tu Hình 2: Quy trình khai thác mỏ than Hà Tu 15 Hình 3: Hiện trạng khai thác mỏ 36 Hình 4: Biểu đồ chế độ cơng tác mỏ 38 Hình 5: Bãi thải mỏ Hà Tu 39 Hình 6: Đất đá khu vực bãi thải 40 Hình 7: Sơ đồ vị trí lấy mẫu quan trắc 41 Hình 8: Sự phân bổ lồi khảo sát theo độ tuổi khác 62 Hình 9: Mặt cắt nạo vét rãnh thoát nước dọc chân tầng khai trường 67 Hình 10: Mặt cắt CTPHMT khu vực moong khai trường bãi thải 68 Hình 11: Đập tràn khu vực suối Lại 69 Hình 12: Bố trí khu vực trồng sườn bãi thải 74 Hình 13: Bố trí khu vực trồng sườn bãi thải 74 Hình 14: Mơ hình phân bố đảo phủ xanh khu vực phía mặt bãi thải 75 Hình 15: Bố trí trồng đảo phủ xanh mặt bãi thải 75 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trƣờng CRS Tro rơm CT Công thức ĐTM Đánh giá tác động môi trƣờng FW Đất màu HTKT Hệ thống khai thác PSA Tro nhà máy điện QCVN Quy chuẩn Việt Nam Vinacomin Tập đồn Cơng nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài: Những năm gần đây, với phát triển chung nƣớc, hoạt động khai thác khống sản góp phần to lớn vào công đổi đất nƣớc Ngành công nghiệp khai thác mỏ ngày chiếm vị trí quan trọng kinh tế Việt Nam Trong năm qua, hoạt động khai thác khống sản đóng góp tới 5,6% GDP Tuy nhiên, bên cạnh mặt tích cực đạt đƣợc, phải đối mặt với nhiều vấn đề mơi trƣờng Q trình khai thác mỏ phục vụ cho lợi ích phát triển kinh tế, nhiên gây ảnh hƣởng tàn phá môi trƣờng tự nhiên Yếu tố gây tác động đến mơi trƣờng: khai thác than gây chiếm dụng đất, phát thải khí thải, đất đá thải, nƣớc thải, bụi khí thải, hình thành bãi thải, moong khai thác, phá vỡ cân sinh thái đƣợc hình thành từ hàng chục triệu năm, gây ô nhiễm nặng nề môi trƣờng vấn đề cấp bách mang tính chất xã hội trị cộng đồng Nhằm đánh giá tổng thể vấn đề làm đƣợc chƣa đƣợc việc cải tạo môi trƣờng bãi thải mỏ than đề xuất giải pháp cần thiết phải thực Xuất phát từ sở trên, tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng hoạt động mỏ than Hà Tu, tỉnh Quảng Ninh tới thảm thực vật định hƣớng phục hồi” 1.2 Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu: - Nghiên cứu, tìm hiểu công tác cải tạo phục hồi môi trƣờng sử dụng thực vật cải tạo bãi thải khai thác khoáng sản - Nghiên cứu điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu - Phân tích, đánh giá trạng khai thác than, đổ thải, tính chất lý hóa đất đá bãi thải, đặc điểm địa chất địa hình, thảm thực vật khu vực nghiên cứu - Phân tích, đánh giá ảnh hƣởng mỏ than Hà Tu tới thảm thực vật, từ có định hƣớng cải tạo phục hồi môi trƣờng 1.3 Nội dung nghiên cứu: - Đánh giá điều kiện kinh tế - xã hội khu vực mỏ Hà Tu - Đánh giá trạng lớp thảm thực vật mỏ Hà Tu - Đánh giá thực trạng hoạt động khai thác than ảnh hƣởng đến thảm thực vật - Đề xuất định hƣớng cải tạo, phục hồi môi trƣờng hoạt động khai thác than mỏ than Hà Tu 1.4 Ý nghĩa đề tài: Kết nghiên cứu đề tài nhằm đánh giá ảnh hƣởng hoạt động khai thác từ mỏ than Hà Tu đến thảm thực vật, từ định hƣớng phục hồi sử dụng lồi có khả thích ứng tốt với điều kiện khắc nghiệt bãi thải,… để cải tạo môi trƣờng bãi thải, định hƣớng chọn loài cải tạo cho bãi thải,… góp phần vào bảo vệ mơi trƣờng 1.4 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu: - Phạm vi nghiên cứu: Khu vực mỏ than Hà Tu thuộc phƣờng Hà Khánh, phƣờng Hà Phong, thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh - Đối tƣợng nghiên cứu: Mỏ than Hà Tu (moong khai thác, bãi thải,…) vùng đất khơ hạn Cao lƣơng trồng châu Phi, châu Á, Nam Mỹ châu Đại Dƣơng Ngƣỡng nhiệt độ phù hợp cho cao lƣơng phát triển 15- 370C với nhiệt độ tối thích 32-340C Độ dài ngày: 10 – 14 Ngày cao lƣơng đƣợc phân bốn rộng rãi khắp vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới khu vực ôn đới ấm giới Cao lƣơng đƣợc trồng trải dài vĩ độ từ 400 vĩ Bắc đến 400 vĩ Nam, độ cao từ - 1500m so với mặt biển Hầu hết Đông Phi cao lƣơng sinh trƣởng từ độ cao 900 đến 1500m, lồi chịu lạnh sinh trƣởng độ cao 1600 đến 2500m, so với mực nƣớc biển Ƣu điểm vƣợt trội cao lƣơng quang hợp theo chu trình C4 Nhờ quang hợp theo đƣờng hƣớng mà hiệu suất quang hợp cao lƣơng cao Đặc biệt giống cao lƣơng ngày nay, chiều cao cao đạt tới 5m, có hiệu suất sử dụng ánh sáng quang hợp cao tận dụng đƣợc ánh sáng khuếch tán từ tầng Cao lƣơng kết hợp tuyệt vời lúa với trồng nhiệt đới với gen lớn nhiều bổ sung gen có lợi khác từ mía Cao lƣơng ngày chứng tỏ trồng hiệu giới việc sản xuất sinh khối Hầu hết giống cao lƣơng lai chọn tạo ngày phản ứng với ánh sáng, kéo dài thời vụ trồng thu hoạch Mặc dù chịu hạn tốt (sinh trƣởng tốt với lƣợng mƣa dƣới 300 mm thời vụ trồng 100 ngày), nhƣng có lƣợng mƣa cao hay đƣợc tƣới tiêu, suất cao lƣơng tăng lên nhiều Về cao lƣơng cần lƣợng nƣớc mƣa (hoặc tƣới tiêu) từ 500-1000mm để đạt đƣợc suất sinh khối từ 50-100 tấn/ha Một mạnh cao lƣơng trì thời gian ngủ nghỉ giai đoạn sinh trƣởng thân gặp phải thời tiết bất lợi bật sinh trƣởng trở lại gặp thuận lợi Cao lƣơng tƣơng đối nhạy cảm với điều kiện ngập lụt, nhƣng có khả tồn bị ngập lụt tốt nhiều so với ngô Kết theo dõi thử nghiệm Cao lƣơng: 73 - Thời gian trồng muộn so với thời vụ, vào tháng nắng nóng kéo dài, trồng bầu sinh trƣờng chậm so với đất nông nghiệp, diện tích gieo hạt bị chết nhiều, mọc thƣa, công tƣới nƣớc cao - Sau tháng, nhờ công tƣới nƣớc mƣa: sinh trƣởng tốt >29% diên tích, trung bình >52%, >19% - Nếu bón phân chăm sóc tốt, cao lƣơng sinh trƣởng tốt (cao 2,5-3 m), cho sinh khối 28 tấn/ha (thân: 16 tấn/ha, lá: 11,2 tấn/ha) - Phân tích hàm lƣợng đƣờng thân lá: 14,5° Bx, sản xuất Ethanol sinh học - Sử dụng sản phẩm cao lƣơng sau thu hoạch: Để lại toàn cao lƣơng sau thu hoạch ruộng dùng làm chất phủ hữu cho trồng vụ sau tạo môi trƣờng sống cho vi sinh vật động vật đất sinh sống (vi sinh vật động vật đất nhân tố quan trọng cho đánh giá chất lƣợng mơi trƣờng, có số lƣợng lồi vi sinh vật đất động vật đất ngày tăng mơi trƣờng sống đƣợc phục hồi tốt, ngƣợc lại) Nhận xét đánh giá kết thử nghiệm Cao lƣơng: - Cao lƣơng có khả chống chịu điều kiện sinh khí hậu khắc nghiệt: chịu hạn, nóng Cây bị sâu bệnh - Nếu đƣợc chăm sóc: Bón đủ phân, phân hữu tƣới nƣớc vào lúc sinh trƣởng mạnh cho sinh khối lớn Nếu khơng đủ phân nƣớc bị chết sinh trƣởng - Do thời gian trồng muộn có vụ vụ tái sinh gốc, trồng sớm vào mùa xuân có vụ giảm chi phí sản xuất/sinh khối c Phƣơng thức trồng cây: 74 Để có điều kiện trồng thích hợp, cần chuẩn bị cho khu vực trồng Các biện pháp bƣớc đầu đƣợc quy định cụ thể cho mặt sƣờn bãi thải Dọc sƣờn bãi thải, nên tạo tầng nhỏ để trồng Các tầng giúp tăng cƣờng ổn định sƣờn dốc giảm nguy xói mòn Dọc bờ phía ngồi, nên xây đập chắn để kiểm sốt xói mòn (cao tối thiểu 0,2 cm) Đào hố sâu 0,3 cm để trồng mặt tầng Tiếp theo, đổ lớp đất thích hợp cho phát triển trồng vào hố Sau đó, tiến hành gieo hạt Nếu áp dụng mơ hình đảo phủ xanh (xem hình dƣới đây), nên bố trí hố trồng sƣờn dốc chéo từ xuống, theo đƣờng xói mòn bị đứt qng Hình 12 13 ví dụ việc bố trí thích hợp khu vực trồng sƣờn dốc Hình 12: Bố trí khu vực trồng sƣờn bãi thải Hình 13: Bố trí khu vực trồng sƣờn bãi thải Trên mặt bãi thải, khu vực trồng nên đƣợc bố trí khác Dọc bờ phía ngồi mặt bãi thải, nên xây đập chắn xói mòn Khu vực bên đƣợc sử dụng để trồng Tùy thuộc vào việc lựa chọn chất phụ gia cho đất (tro rơm, đất mặt, đất đá thải sàng), mà toàn khu vực đƣợc phủ lớp đất xử lý dày 30 cm ô đất trồng đƣợc đào sâu 30 cm đổ loại đất thích hợp cho sinh trƣởng Sau đó, tiến hành gieo hạt 75 Nếu áp dụng mơ hình đảo phủ xanh, tác giả đề xuất phƣơng án sau đây: Dọc bờ phía đập chắn xói mòn, đào hào sâu 0,3 m rộng 3,5 cm Có thể sử dụng đất đá thải để xây đập chắn xói mòn Ở khu vực phía mặt bãi thải, nên chuẩn bị khu vực trồng Theo đó, đào hố tròn có đƣờng kính 11 m sâu 30 m Hình 14 15 cho thấy mơ hình phân bố hố trồng thích hợp Nên đổ loại đất thích hợp cho sinh trƣởng vào hào dọc bờ hố tròn khu vực phía mặt bãi thải Sau đó, tiến hành gieo hạt Hình 14: Mơ hình phân bố đảo phủ xanh khu vực phía mặt bãi thải 76 Hình 15: Bố trí trồng đảo phủ xanh mặt bãi thải Mơ hình đảo phủ xanh: Hầu hết loài trồng địa đƣợc phân tán nhờ chim gió Theo đó, hạt giống đƣợc rải rắc diện tích lớn mọc vùng mỏ hoang vu Do đó, mơ hình đảo phủ xanh đƣợc áp dụng nhằm giảm tối thiểu chi phí trồng cây: Khơng trồng tồn diện tích đất trồng mà trồng thành khu riêng biệt Với phƣơng pháp này, khối lƣợng đất để trồng giảm Tác giả đề xuất bố trí đảo phủ xanh cách tối đa km Nếu khoảng cách đảo phủ xanh lớn km, khả phân tán loài trồng bị hạn chế hiệu phủ xanh giảm Khoảng cách < km, khoảng cách đảo phủ xanh gần hạt giống đƣợc phân tán nhờ chim gió Các hạt giống từ vƣờn ƣơm tự nhiên vùng xung quanh đƣợc phân tán vào khu vực khai thác nhƣ giúp thu hẹp khoảng cách đảo phủ xanh 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Qua kết nghiên cứu đề tài rút số kết luận sau: Quá trình khai thác than làm thay đổi địa hình biến đổi cảnh quan tạo khoảng trống khai thác, gây ổn định bờ dốc, xâm phạm tới diện tích thảm thực vật, hạ thấp bề mặt địa hình, biến đổi cấu trúc địa chất mỏ, biến đổi móng gây tổn thƣơng học đến móng Khai thác than làm biến đổi đến hệ sinh thái tính đa dạng sinh học làm cho số diện tích rừng lồi động vật hoang dã bị gây suy giảm hệ sinh thái Khơng làm thay đổi cấu trúc lý đất, thúc đẩy trình xói mòn, rửa trơi chất dinh dƣỡng dẫn đến đất bị thối hóa bị hoang hóa Khai thác than ảnh hƣởng tới dân cƣ xung quanh khu vực khai thác Bãi thải có chiều cao độ dốc lớn, bề mặt bãi thải hầu hết chƣa có thực vật che phủ nên khả phát tán bụi, xói mòn, trƣợt lở từ bãi thải có nguy cao ảnh hƣởng đến môi trƣờng xung quanh Đất đá bãi thải có thành phần giới thuộc loại cát pha, tơi rời, đất đá chiếm tới 90%, khả giữ nƣớc kém, nghèo dinh dƣỡng, đất thuộc loại chua Báo cáo xây dựng đƣợc giải pháp kỹ thuật cải tạo phục hồi cho mỏ than Hà Tu (khu vực moong khai thác, khu vực bãi thải): Quy trình cải tạo phục hồi mơi trƣờng, lựa chọn đƣợc loài cải tạo đáp ứng mục tiêu phủ xanh khu vực khai thác mỏ có kinh tế, nhằm cải tạo mơi trƣờng cảnh quan, vi khí hậu khu vực giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng xung quanh 78 II Kiến nghị Khi thiết kế bãi thải cần đổ thải theo cắt tầng, chiều cao tầng