Nghiên cứu công nghệ khai thác cát lòng sông ở việt nam nhằm đảm bảo an toàn, bảo vệ môi trường và phục vụ công tác quản lý

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN XUÂN QUANG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC
CÁT LÒNG SÔNG Ở VIỆT NAM NHẰM ĐẢM BẢO
AN TOÀN, BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG VÀ PHỤC VỤ
CÔNG TÁC QUẢN LÝ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2017


ii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN XUÂN QUANG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC
CÁT LÒNG SÔNG Ở VIỆT NAM NHẰM ĐẢM BẢO
AN TOÀN, BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG VÀ PHỤC VỤ
CÔNG TÁC QUẢN LÝ
Ngành: Khai thác mỏ
Mã số: 62.52.06.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS. HỒ SĨ GIAO
2. TS. LẠI HỒNG THANH

HÀ NỘI - 2017


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ TRONG LUẬN ÁN ........................................ viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN ÁN ....................................................... ix
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ...................................................................................... 1
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 1
3. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................... 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài........................................................................ 2
5.1. Ý nghĩa khoa học: ...................................................................................................... 2
5.2. Ý nghĩa thực tiễn: ....................................................................................................... 2
6. Những luận điểm bảo vệ ................................................................................................ 2
7. Những điểm mới của luận án ......................................................................................... 3
8. Bố cục của luận án ........................................................................................................ 3
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC CÁT LÒNG SÔNG TẠI
VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI .................................................................................... 6
1.1. Tổng quan về tình hình khai thác cát lòng sông trên thế giới và Việt Nam .................. 6

1.1.1. Tổng quan về tình hình khai thác cát trên thế giới .................................................... 6
1.1.2. Tổng quan về tình hình khai thác, sử dụng cát tại Việt Nam..................................... 7
1.2. Tổng quan công nghệ khai thác cát lòng sông ............................................................10
1.2.1. Công nghệ khai thác cát lòng sông bằng các thiết bị cơ giới....................................10
1.2.1.1. Khai thác bằng máy xúc thủy lực gầu ngược ........................................................10
1.2.1.2. Khai thác bằng máy xúc gầu thuận.......................................................................11
1.2.1.3. Khai thác bằng máy xúc gầu ngoạm hoặc máy xúc gầu treo .................................12


iv

1.2.1.4. Khai thác bằng tàu cuốc .......................................................................................13
1.2.2. Công nghệ khai thác cát lòng sông bằng các thiết bị thủy lực ..................................15
1.2.2.1. Khai thác bằng bơm bùn ......................................................................................15
1.2.2.2. Khai thác bằng tàu hút bùn ..................................................................................17
1.2.3. Công nghệ khai thác hỗn hợp..................................................................................18
1.3. Tổng quan về các kết quả nghiên cứu công nghệ khai thác cát lòng sông ...................18
1.4. Kết luận Chương 1 ....................................................................................................22
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN - KĨ THUẬT ẢNH HƯỞNG
ĐẾN VÙNG XÓI LỞ KHI KHAI THÁC CÁT LÒNG SÔNG ....................................24
2.1. Cơ sở lý thuyết về sự hình thành vùng xói lở đất đá khi khai thác cát dưới lòng sông 24
2.1.1. Xác định các thông số vùng xói lở phía hạ nguồn ...................................................28
2.1.2. Xác định các thông số vùng xói lở phía thượng nguồn ............................................31
2.1.3. Xác định các thông số khối trầm tích trong ranh giới khai trường ...........................33
2.2. Thực nghiệm nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến vùng xói lở ................................34
2.2.1. Mô hình thực nghiệm .............................................................................................34
2.2.2. Quá trình thực hiện công tác nghiên cứu .................................................................35
2.2.3. Nghiên cứu các yếu tố tự nhiên – kĩ thuật ảnh hưởng đến vùng xói lở .....................36
2.2.3.1. Ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy .........................................................................36
2.2.3.2. Ảnh hưởng của đường kính cỡ hạt .......................................................................38

2.2.3.3. Ảnh hưởng của độ dốc lòng sông .........................................................................40
2.2.3.4. Ảnh hưởng của chiều dài khai trường ..................................................................41
2.2.3.5. Ảnh hưởng của chiều sâu khai trường ..................................................................43
2.3. Thiết lập sự phụ thuộc bán kính vùng xói lở với các thông số tự nhiên - kĩ thuật........45
2.4. Kết luận chương 2 .....................................................................................................48
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC ĐẢM BẢO HIỆU QUẢ KINH
TẾ VÀ GIẢM THIỂU VÙNG XÓI LỞ............................................................................50
3.1. Khái quát về tiềm năng cát lòng sông ở Việt Nam .....................................................50
3.1.1. Tiềm năng, trữ lượng cát xây dựng .........................................................................50


v

3.1.2. Nguồn gốc thành tạo và đặc điểm phân bố ..............................................................55
3.1.3. Đặc điểm địa chất một số mỏ cát dưới lòng sông ....................................................56
3.1.4. Dự báo nhu cầu khai thác, sử dụng cát lòng sông ở Việt Nam .................................61
3.1.5. Cân đối cung – cầu cát xây dựng ............................................................................61
3.2. Phân loại mỏ phục vụ công tác lựa chọn công nghệ khai thác ....................................62
3.3. Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác phù hợp điều kiện Việt Nam ..................63
3.3.1. Công nghệ khai thác bằng máy xúc thủy lực gàu ngược ..........................................64
3.3.2. Công nghệ khai thác bằng tầu hút bùn ....................................................................69
3.4. Lựa chọn đồng bộ thiết bị khai thác ...........................................................................74
3.5. Tính toán minh họa về khoảng cách an toàn cho mỏ cát trên sông Tiền, đoạn gần cầu
Mỹ Thuận, thuộc địa phận tỉnh Vĩnh Long .......................................................................82
3.5.1. Đặc điểm khu vực tính toán ....................................................................................82
3.5.2. Chế độ dòng chảy ...................................................................................................83
3.5.3. Tài nguyên cát ........................................................................................................83
3.6. Kết luận Chương 3 ....................................................................................................86
CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ QUẢN LÝ TÀI
NGUYÊN CÁT LÒNG SÔNG Ở VIỆT NAM .................................................................88

4.1. Thực trạng công tác quản lý khai thác cát lòng sông ..................................................88
4.1.1. Khái quát chung .....................................................................................................88
4.1.2. Thực trạng hệ thống chính sách, pháp luật đối với hoạt động quản lý khai thác cát
lòng sông .........................................................................................................................89
4.1.2.1. Ưu điểm ............................................................................................................. 90
4.1.2.2. Tồn tại, hạn chế .................................................................................................. 91
4.1.3. Hiện trạng công tác cấp phép thăm dò, khai thác cát lòng sông ...............................97
4.2. Cơ sở khoa học và thực tiễn để đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý tài
nguyên cát lòng sông...................................................................................................... 100
4.2.1. Sự thay đổi chế độ thủy văn và bán kính vùng phá hủy ......................................... 100
4.2.2. Sự thay đổi trữ lượng mỏ ...................................................................................... 100


vi

4.2.3. Cơ sở về hệ thống chính sách, pháp luật về quản lý tài nguyên cát lòng sông ........ 101
4.3. Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên cát lòng sông............... 102
4.3.1. Về vấn đề kỹ thuật ................................................................................................ 102
4.3.1.1. Đối với công tác thăm dò, đánh giá trữ lượng ....................................................102
4.3.1.2. Đối với công tác thiết kế khai thác mỏ ...............................................................103
4.3.1.3. Đối với công nghệ khai thác ..............................................................................103
4.3.2. Về vấn đề quản lý ................................................................................................. 104
4.3.3. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo...................................................................... 105
4.4. Kết luận Chương 4 .................................................................................................. 106
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................ 108
1. Kết luận ..................................................................................................................... 108
2. Kiến nghị ................................................................................................................... 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 110
CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ........................ 116
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 118

vii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả đề
xuất trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Tác giả luận án

Nguyễn Xuân Quang


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ TRONG LUẬN ÁN
Bảng 1.1 Khối lượng khai thác vật liệu đáy sông ở thượng lưu sông Mekong
Bảng 1.2. Quy hoạch công suất và sản lượng cát xây dựng
Bảng 1.3. Thông số kỹ thuật một số loại tàu cuốc 1 gầu
Bảng 1.4. Đặc tính kỹ thuật của một số máy bơm bùn có công suất lớn
Bảng 1.5. Phạm vi sử dụng các loại thiết bị khai thác cát lòng sông
Bảng 2.1. Các thông số thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy
đến bán kính vùng xói lở
Bảng 2.2. Các thông số thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước cỡ hạt
đất đá đến bán kính vùng xói lở
Bảng 2.3. Các thông số thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc lòng sông
đến bán kính vùng xói lở
Bảng 2.4. Các thông số thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài khai
trường đến bán kính vùng xói lở
Bảng 2.5. Các thông số thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của chiều sâu khai

trường đến bán kính vùng xói lở
Bảng 3.1: Trữ lượng cát xây dựng ở các vùng
Bảng 3.2 Bảng thống kê và tính giá trị trung bình thành phần độ hạt cát sỏi sông
Gâm thuộc các Xuân Quang, xã Ngọc Hội, thị trấn Vĩnh Lộc
Bảng 3.3. Kích thước độ hạt của cát sỏi tại khu vực xã Trị Quận, huyện Phù Ninh,
tỉnh Phú Thọ
Bảng 3.4: Thành phần độ hạt mỏ cát trên sông Tiền
Bảng 3.5: Nhu cầu cát xây dựng ở Việt Nam đến 2015 và đến 2020


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN ÁN

Hình 1.1. Khai thác cát lòng sông bằng máy xúc thuỷ lực gàu ngược
Hình 1.2. Công nghệ khai thác tại các bãi cát nổi một phần và nổi hoàn toàn bằng
máy xúc gầu thuận đặt trên tầu (phà) nổi
Hình 1.3. Khai thác cát lòng sông tại Liên bang Nga và Ukraina
Hình 1.4. Sơ đồ hoạt động của tàu cuốc 1 gầu hoạt động theo nguyên lý chu kỳ
Hình 1.5. Sơ đồ công nghệ khai thác các mỏ cát có chiều sâu ngập nước lớn
Hình 1.6. Mô hình khai thác cát bằng bơm bùn lắp trên phà nổi (a) và bằng bơm bùn
lắp trên máy xúc thủy lực (b)
Hình 1.7. Sơ đồ bố trí thiết bị trên tàu hút
Hình 1.8. Công nghệ khai thác theo chiều sâu khai thác 19
Hình 1.9. Trình tự khai thác của tàu hút bùn
Hình 1.10. Mô tả hình sự hình thành dòng bùn khi hướng khai thác xuôi dòng (a) và
ngược dòng chảy (b)
Hình 2.1. Sơ đồ hình thành vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn khi khai
thác cát dưới lòng sông
Hình 2.2. Sơ đồ biểu hiện sự thay đổi của các thông số thủy văn và vùng xói lở khi

khai thác khoáng sản dưới lòng sông
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý hình thành vùng chuyển động xoáy của dòng chảy tại
ranh giới thượng nguồn là hạ nguồn
Hình 2.4. Sơ đồ xác định các thông số vùng xói lở phía hạ nguồn
Hình 2.5. Sơ đồ xác định các thông số vùng xói lở phía thượng nguồn
Hình 2.6. Sơ đồ hình thành vùng xói lở và trầm tích đất đá tại phía thượng nguồn
khai trường (a) và phía hạ nguồn khai trường (b)
Hình 2.7. Mô hình thực nghiệm nghiên cứu vùng xói lở khi khai thác cát dưới lòng
sông
Hình 2.8. Minh họa hình ảnh trước (a) và sau thực nghiệm (b)


x

Hình 2.9. Sự phụ thuộc của bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn
vào tốc độ dòng chảy
Hình 2.10. Sự phụ thuộc của bán kính vùng phá hủy phía thượng nguồn và hạ
nguồn vào đường kính cỡ hạt đất đá
Bảng 2.3. Các thông số thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc lòng sông
đến bán kính vùng xói lở
Hình 2.11. Sự phụ thuộc của bán kính vùng phá hủy phía thượng nguồn và hạ
nguồn vào độ dốc lòng sông
Hình 2.12. Sự phụ thuộc của bán kính vùng xói lở vào chiều dài khai trường
Hình 2.13. Sự phụ thuộc của bán kính vùng xói lở vào chiều sâu khai thác
Hình 2.14. Sơ đồ xác định điểm bán kính vùng sạt lở phía thượng nguồn
Hình 3.1. Bản đồ phân bố các hệ thống sông ở Việt Nam
Hình 3.2. Đặc điểm các vùng của lưu vực sông
Hình 3.2. Sơ đồ công nghệ khai thác các mỏ cát sa khoáng khu vực vùng thượng
nguồn bằng máy xúc thủy lực gàu ngược lắp trên phà nổi
Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý xác định chiều sâu xúc của máy xúc thủy lực gàu ngược

khi đặt trên phà nổi
Hình 3.5. Sơ đồ công nghệ khai thác cát dưới lòng sông bằng tầu hút bùn
Hình 3.6. Sơ đồ xác định chiều rộng gương công tác của tàu hút bùn
Hình 4.1 – Sơ đồ quy trình quản lý, cấp phép thăm dò, khai thác cát lòng sông


1

MỞ ĐẦU
Trong sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc, đặc biệt là giai đoạn công
nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, ngành công nghiệp khai khoáng giữ vai trò quan
trọng, góp phần thúc đẩy sự tăng trưởng kinh tế cả về chiều sâu lẫn chiều rộng.
Việt Nam là quốc gia có tiềm năng về tài nguyên khoáng sản làm vật liệu
xây dựng. Trong đó, cát lòng sông là loại khoáng sản đang có nhu cầu lớn, phục vụ
đắc lực cho ngành xây dựng, giao thông, thủy lợi và các ngành kinh tế khác. Theo dự
báo, nhu cầu sử dụng cát có xu thế tăng nhanh trong thời gian tới.
Trong những năm qua, hoạt động khai thác cát lòng sông đem lại nhiều lợi
ích thiết thực, song cũng tác động tiêu cực đến môi trường như: gây xói lở bờ sông,
đe dọa đến độ an toàn của giao thông đường thủy và các công trình xung quanh.
Nguyên nhân của vấn đề này là quy mô khai thác nhỏ, công nghệ khai thác, trình tự
khai thác và thiết bị khai thác chưa phù hợp với điều kiện mỏ. Bên cạnh đó, công
tác quản lý, cấp quyền khai thác chưa gắn liền với các kết quả nghiên cứu khoa học
và chưa xem xét tác động của hoạt động khai thác tới môi trường xung quanh.
Xuất phát từ những bất cập nêu trên, việc lựa chọn đề tài của luận án tiến sĩ
"Nghiên cứu công nghệ khai thác cát lòng sông ở Việt Nam nhằm đảm bảo an toàn,
bảo vệ môi trường và phục vụ công tác quản lý" là cần thiết và cấp bách nhằm tăng
hiệu quả kinh tế, nâng cao mức độ an toàn, giảm ô nhiễm môi trường, sử dụng hiệu
quả, bền vững tài nguyên cát lòng sông.
1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu đề xuất công nghệ khai thác, trình từ khai thác đảm bảo hiệu

quả kinh tế và hạn chế vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn.
- Nghiên cứu đề xuất các giải pháp về góp phần nâng cao hiệu quả công tác
quản lý Nhà nước đối với hoạt động khai thác cát lòng sông.
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các mỏ cát nằm dưới lòng sông thuộc
khu vực miền núi, trung du và hạ nguồn.
Phạm vi nghiên cứu là tác động của hoạt động khai thác cát dọc theo dòng
chảy của sông.


2

3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu, phân tích tổng quan về công nghệ khai thác cát lòng sông tại
Việt Nam và trên thế giới;
- Nghiên cứu đặc điểm thành tạo và phân bố của các mỏ cát dưới lòng sông;
- Nghiên cứu quy luật xói lở đất đá dưới tác động của hoạt động khai thác
theo dọc theo dòng chảy của sông, xây dựng mối quan hệ bán kính vùng xói lở phía
thượng nguồn và hạ nguồn với các yếu tố tự nhiên – kĩ thuật;
- Nghiên cứu đề xuất hoàn thiện công nghệ khai thác, trình tự khai thác và
lựa chọn đồng bộ thiết bị đảm bảo hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp và hạn
chế vùng xói lở đất đá;
- Đề xuất các giải pháp quản lý nhà nước trong lĩnh vực khai thác cát dưới
lòng sông.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa để phát triển, hoàn thiện;
- Sử dụng phương pháp giải tích, mô hình hoá toán và thực nghiệm;
- Phương pháp phân tích, chọn lọc so sánh và kinh nghiệm chuyên gia.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học:

1. Xây dựng được các sơ đồ công nghệ khai thác phù hợp với các mỏ cát
lòng sông khu vực trung du - miền núi và các mỏ cát lòng sông khu vực hạ lưu.
2. Đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên, cấp quyền khai thác khoáng sản
nhằm tăng cường hiệu quả công tác quản lý nhà nước đối với hoạt động khai thác
cát lòng sông.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn:
Kết quả nghiên cứu của luận án giúp cho các đơn vị khai thác có giải pháp để
hoàn thành kế hoạch sản xuất, đáp ứng yêu cầu thị trường và giúp các cơ chức năng
xây dựng các chính sách quản lý hoạt động khai thác cát lòng sông nhằm sử dụng
hợp lý tài nguyên khoáng sản, gắn liền với bảo vệ môi trường.
6. Những luận điểm bảo vệ
6.1. Bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn khai trường chịu


3

ảnh hưởng của tính chất cơ lý đất đá và các thông số hình học của mỏ. Trong đó,
các yếu tố cơ bản chi phối mạnh mẽ đến vùng xói lở đất đá là tốc độ dòng chảy,
chiều sâu khai trường và đường kính cỡ hạt.
6.2. Tốc độ dòng chảy là nhân tố làm kéo dài cung độ vận tải, làm lệch
hướng di chuyển của tầu chở cát, thời gian chu kì vận tải và dung tích tầu chở cát.
6.3. Điều kiện phân bố mỏ, ảnh hưởng của hoạt động khai thác đến môi
trường xung quanh là cơ sở đề xuất các giải pháp quản lý nhà nước đối với cát lòng
sông.
7. Những điểm mới của luận án
7.1. Thiết lập được sự phụ thuộc của bán kính vùng xói lở đất đá phía thượng
nguồn và hạ nguồn khai trường với tốc độ dòng chảy, chiều sâu mỏ và đường kính
cỡ hạt đất đá trên cơ sở nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến vùng xói lở bằng
phương pháp mô hình mô phỏng.
7.2. Phân loại các mỏ cát dưới lòng sông theo nguồn gốc thành tạo và tốc độ

xói lở làm cơ sở phân tích lựa chọn công nghệ và thiết bị khai thác hợp lý đáp ứng
sản lượng yêu cầu của các mỏ cát lòng sông ở Việt Nam.
7.3. Xây dựng sơ đồ công nghệ khai thác kết hợp với sàng tách đá tảng, cuội
sỏi trực tiếp vào bãi thải trong, cho phép giảm khối lượng vận tải và hạn chế ảnh
hưởng của hoạt động khai thác tới môi trường đối với các mỏ cát có lẫn cuội, tảng,
sỏi khu vực trung du, miền núi.
7.4. Thiết lập mối quan hệ giữa lưu lượng tầu hút cát và dung tích tầu chở cát
trong điều kiện ảnh hưởng của dòng chảy.
7.5. Đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên, cấp quyền khai thác cát lòng
sông phù hợp điều kiện Việt Nam dựa trên các kết quả nghiên cứu về vùng xói lở
đất đá và công nghệ, trình tự khai thác.
8. Bố cục của luận án
Luận án ngoài phần mục lục và danh mục các bảng, biểu, hình vẽ gồm 114
trang đánh máy khổ A4; 15 biểu, bảng; 30 hình vẽ, ảnh chụp minh hoạ; 55 văn liệu
tham khảo và các bản vẽ kèm theo.
Bố cục của luận án ngoài phần mở đầu và kết luận gồm 4 chương:


4

Chương 1: Tổng quan về công nghệ khai thác cát lòng sông tại Việt Nam và
trên thế giới
Chương 2: Nghiên cứu các yếu tố tự nhiên – kỹ thuật ảnh hưởng đến vùng
xói lở khi khai thác cát lòng sông.
Chương 3: Nghiên cứu công nghệ khai thác đảm bảo hiệu quả và giảm thiểu
tác động đến vùng xói lở.
Chương 4: Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên cát
lòng sông ở Việt Nam.

5

LỜI CẢM ƠN
Luận án tiến sĩ được thực hiện tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất dưới sự hướng
dẫn khoa học của PGS.TS. Hồ Sĩ Giao và TS. Lại Hồng Thanh. Nghiên cứu sinh xin
bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy về định hướng khoa học, phương pháp nghiên
cứu, liên tục quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu. Nghiên cứu
sinh xin được chân thành cảm ơn các nhà khoa học, tác giả các công trình công bố ở
trích dẫn trong luận án vì đã cung cấp nguồn tư liệu quý báu, những kiến thức liên quan
trực tiếp trong quá trình nghiên cứu, hoàn thành luận án.
Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Mỏ Địa chất, Bộ môn Khai thác lộ thiên, Khoa Mỏ, các Phòng, Ban của nhà trường đã tạo
điều kiện để nghiên cứu sinh hoàn thành chương trình học tập, nghiên cứu của mình.
Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học như PGS.TS. Bùi Xuân
Nam, PGS.TS. Nguyễn Phương, TS. Lê Văn Quyển, TS. Vũ Đình Hiếu đã có những
chỉ dẫn về khoa học và giúp đỡ, góp ý để luận án được hoàn thiện.
Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ của các chuyên gia, các
nhà khoa học thuộc Bộ Tài nguyên và môi trường, Viện Khoa học Thủy lợi miền
Nam, Bộ Xây dựng, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Viện Khoa học và
Công nghệ Mỏ – Vinacomin, các doanh nghiệp khai thác cát tỉnh Đồng Tháp, Tiền
Giang, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Nghệ An, Tuyên Quang, Phú Thọ, Vĩnh
Phúc, Hà Nội và các đồng nghiệp đã góp ý, giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với những người thân trong gia đình đã động
viên, khích lệ và chia sẻ khó khăn với tác giả trong suốt thời gian học tập, nghiên
cứu và thực hiện luận án.
Tác giả luận án

Nguyễn Xuân Quang


6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC CÁT
LÒNG SÔNG TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI
1.1. Tổng quan về tình hình khai thác cát lòng sông trên thế giới và Việt Nam
1.1.1. Tổng quan về tình hình khai thác cát trên thế giới
Ở các nước phát triển như Nga, Mỹ, Úc, Hà Lan, Ý … hoạt động khai thác
cát lòng sông diễn ra nhịp nhàng và hiệu quả cao. Các mỏ thường có quy mô công
suất lớn, đồng bộ thiết bị hiện đại. Công tác bảo vệ môi trường trong quá trình khai
thác được chú trọng, hoàn thiện. Chính bởi hoạt động khai thác cát làm ảnh hưởng
lớn tới môi trường, hệ sinh thái sông và điều kiện xã hội … vì vậy các nước phát
triển đã ra nhiều cơ chế chính sách và tổ chức lại các cơ quan quản lý đối với các
hoạt động này kể từ khâu thăm dò, quy hoạch, cấp phép khai thác, kiểm tra, hậu
kiểm v.v… một cách chặt chẽ. Ví dụ như ở Mỹ, việc quản lý hoạt động khai thác
cát lòng sông được giao cho quân đội, ở Úc được giao cho Ủy ban quản lý lưu vực
sông … [15], [16].
Trong khi đó, ở các quốc gia đang phát triển như Trung Quốc, Myanma, Ấn
Độ, Malaysia v.v…hoạt động khai thác cũng còn tồn tại nhiều bất cập, đặc biệt là
lĩnh vực bảo vệ môi trường và khắc phục hậu quả công tác khai thác vẫn còn yếu
kém. Ví dụ:
Tại Trung Quốc: Trung Quốc là quốc gia có sản lượng khai thác cát lòng
sông hàng năm rất lớn. Hoạt động khai thác cát phổ biến trên các con sông, trong đó
sông Dương Tử là sông có hoạt động khai thác diễn ra sôi động, tại đây khai thác
cát bắt đầu đươc khai thác từ đầu những năm 1970 với hàng trăm doanh nghiệp, tổ
chức khai thác với quy mô lớn, nhỏ khác nhau. Quy mô sản lượng, tốc độ khai thác
trên sông gắn liền với tốc độ phát triển đô thị hóa của khu vực. Thiết bị khai thác đa
dạng với công suất lớn đến 500 tấn/giờ [16]. Tình trạng khai thác cát lòng sông ồ ạt
đã gây nhiều hậu quả như xấu như: nhiều đoạn đê chống lũ vùng cửa sông bị xói lở,
đặt các vùng đất thấp phía hạ du vào tình trạng nguy hiểm. Mặt khác, lòng dẫn diễn
biến xói bồi không theo quy luật, tình trạng tranh dành mỏ, cạnh tranh thị trường,
tai nạn giao thông thủy v.v…diễn ra phức tạp.

7

- Tại Ấn Độ: Trung bình mỗi năm có khoảng 11,73 triệu tấn cát, sỏi được
khai thác từ 7 con sông ở phía Tây Nam của Ấn Độ và 0,4 triệu tấn cát từ các vùng
bãi ngập lũ. Sản lượng khai thác hàng năm cao gấp gần 40 lần lượng cát bồi lắng tự
nhiên. Hoạt động khai thác cát lòng sông tự phát, thiếu quy hoạch đã làm lòng sông
bị hạ thấp với tốc độ 7÷15 cm/năm trong vòng 20 năm trở lại đây. Hậu quả là gây
thiệt hại nghiêm trọng đến môi trường tự nhiên của hệ thống sông. Thảm thực vật,
hệ sinh thái sông đã bị thay đổi lớn, nguồn thức ăn, môi trường sống, và các loại
động vật dưới sông giảm đi rõ rệt [16].
- Tại các nước Đông Nam Á: Thực trạng hoạt động sỏi diễn ra rất phổ biến
ở các nước Lào, Thái Lan và Campuchia. Khối lượng khai thác các loại vật liệu
lòng sông (cát, sỏi, đá) ở một số đoạn sông điển hình được biểu diễn trong bảng 1.1,
trong đó, sản lượng cát khoảng trên 23 triệu m3/năm, chiếm 86.5%. Campuchia là
nước khai thác cát nhiều nhất trên sông Mekong. Tại khu vực sông Cửu Long,
cường độ khai thác tương đối cao, hàng năm có khoảng 28 triệu m3 cát được khai
thác [15], [16].

1

Bảng 1.1. Khối lượng khai thác cát ở thượng lưu sông Mekong [16]
Vị trí khai thác
Khối lượng khai thác
(m3/năm)
Thượng lưu Vientiane
87.000

2

Vientiane - Savanaketh

3

Savanaketh - Champasak

4
5

Campuchia: thượng lưu Kongpong Cham
Campuchia - Biên giới Việt Nam

580.000
18.0160.000

6

Tổng cộng

23.012.000

TT

4.154.000
31.000

1.1.2. Tổng quan về tình hình khai thác, sử dụng cát tại Việt Nam
Việt Nam là quốc gia có nhiều mỏ cát có trữ lượng khác nhau. Hoạt động
khai thác diễn ra tại các con sông từ Bắc, Trung, Nam, từ miền núi, trung du đến

đồng bằng và vùng cửa sông.
Qua tìm hiểu thực tế và căn cứ vào các số liệu do ngành xây dựng công bố
trong những năm vừa qua cho thấy [1], nhu cầu về xật liệu xây ở nước ta tăng rất


8

nhanh. Trong đó, cát xây dựng, chủ yếu là từ nguồn cát sông chiếm tỷ trọng lớn
trong thành phần cốt liệu xây dựng.
Theo Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm
2020 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 121/2008/QĐ-2008
ngày 29 tháng 8 năm 2008 [12], công suất và sản lượng cát xây dựng được quy
hoạch với xu hướng tăng theo giai đoạn theo Bảng 1.2.
Bảng 1.2.Quy hoạch công suất và sản lượng cát xây dựng
đơn vị: triệu m3
Năm 2010

Năm 2015

Năm 2020

Công suất

Sản lượng

Công suất

Sản lượng

Công suất

Sản lượng

107

97

151

136

211

190

Theo thống kê của Bộ Xây dựng [1], [2], [4], hàng năm riêng nhu cầu tiêu
thụ cát cho xây dựng đều vượt so với nhu cầu dự báo. Tiêu thụ cát xây dựng năm
2005 là 64,44 triệu m3, năm 2006 là 73,09 triệu m3, trong khi đó Quy hoạch dự báo
trước đây đến năm 2010 nhu cầu mới chỉ có trên 35 triệu m3. Đối với cuội, sỏi xây
dựng cũng lên tới vài chục triệu mét khối trên năm. Đến thời điểm hiện nay, trên địa
bàn 63 tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương có hàng trăm giấy phép khai thác cát
xây dựng với trữ lượng và công suất khai thác lên tới hàng trăm triệu mét khối.
Thực tế cho thấy nhu cầu sử dụng cát xây dựng của cả nước đang ngày càng
tăng, tại khu vực các tỉnh đồng bằng Nam Bộ, Vùng kinh tế trọng điểm vùng đồng
bằng sông Cửu Long và khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam đang triển khai nhiều
dự án lớn về giao thông, phát triển hạ tầng và xây dựng các khu công nghiệp, khu
đô thị vv…đòi hỏi nhu cầu sử dụng cát xây dựng và cát san lấp với khối lượng rất
lớn; theo số liệu của Hội vật liệu xây dựng Việt Nam – VABM [1], [2], [15], [16],
dự báo về nhu cầu sử dụng cát xây dựng đến 2020 đạt 190 triệu m3 riêng khu vực
kinh tế trọng điểm phía Nam và khu kinh tế đồng bằng Sông Cửu Long được dự báo

lên tới gần 100 triệu m3 và liên tục tăng lên theo hàng năm, trong khi đó nguồn cung
cấp cát chủ yếu từ việc khai thác cát lòng sông tại các tỉnh đồng bằng Sông Cửu
Long. Ngoài ra, tại khu vực này, hàng năm còn tiếp nhận một khối lượng lớn,


9

khoảng hàng chục triệu m3 cát nhiễm mặn được nạo vét từ các dự án khơi thông
luồng, lạch của ngành giao thông, tuy nhiên số liệu về loại cát này còn chưa được
thống kê đầy đủ, thêm vào đó, cát nhiễm mặn hầu như chỉ sử dụng để san lấp một
số công trình lấn biển, chưa sử dụng được cho ngành xây dựng nên hiện tại hầu hết
là phục vụ xuất khẩu.
Tại khu vực miền Bắc, với nguồn tài nguyên tương đối dồi dào (khoảng trên
1 tỷ m3), cát có chất lượng tốt, phân bố chủ yếu ở hệ thống sông Hồng, sông Đà,
sông Lô thuộc địa bàn các tỉnh như: Hà Nội, Vĩnh Phúc Phú Thọ, Tuyên Quang.
Theo đánh giá, khối lượng tiêu thụ năm 2009 là 30 triệu m3, nhu cầu khai thác giai
đoạn 2010 khoảng 40 triệu m3, giai đoạn 2015 khoảng trên 51 triệu m3 và giai đoạn
2020 khoảng trên 65 triệu m3.
Tại khu vực miền Trung và Tây Nguyên, với đặc điểm chung của các sông
thường là ngắn, độ dốc cao nên trữ lượng cát bồi đắp lớn đặc biệt là ở các cửa sông
và một phần trôi ra biển. Trữ lượng, tài nguyên cát sông ở khu vực miền Trung qua
tài liệu khảo sát, thăm dò được đánh giá ít hơn so với các khu vực khác (khoảng
trên 300 triệu m3). Trong những năm vừa qua, tốc độ xây dựng ở khu vực miền
Trung và Tây Nguyên còn chậm nên nhu cầu tiêu thụ cát sông không lớn, theo đánh
giá, trung bình hàng năm khoảng 10 - 15 triệu m3, trong đó chủ yếu tập trung vào
một số địa phương như: thành phố Đà Nẵng, Nha Trang - Khánh Hoà, Thanh Hoá,
Nghệ An và một số địa phương khác.
Như vậy, có thể nói hàng năm một lượng có thể lên tới hàng trăm triệu m3
cát lòng sông được khai thác phục vụ cho ngành xây dựng, giao thông với nhu cầu
ngày càng tăng do cần phải đáp ứng cho các công trình đang xây dựng trên cả nước

[1], [2]. Việc khai thác cát sông đòi hỏi cần phải được nghiên cứu, nhìn nhận một
cách nghiêm túc nhằm có những giải pháp về công nghệ, quản lý, bảo vệ môi
trường, thúc đẩy nền kinh tế phát triển bền vững. Bên cạnh đó, thêm một vấn đề đặt
ra với các nhà quản lý là cần phải tổng hợp, thống kê một cách đầy đủ, toàn diện về
các số liệu liên quan đến khối lượng cát sử dụng trong các lĩnh vực nhằm có những
chính sách, chiến lược phù hợp cho công nghiệp khai thác cát nói chung và ngành
khai khoáng nói riêng.


10

1.2. Tổng quan công nghệ khai thác cát lòng sông
Xét về vị trí các khoáng sàng cát có thể phân bố tại ven sông, ven biển hoặc
tại lòng sông;
Xét về mức độ tương quan với mức nước thủy tĩnh của các con sông, các mỏ
cát có thể tồn tại ở 3 dạng: Bãi nổi hoàn toàn, đáy của khoáng sàng cát cao hơn mực
nước thủy tĩnh; bãi nổi một phần (một phần thân cát dưới nước, một phần trên cạn);
bãi chìm hoàn toàn (toàn bộ thân cát nằm dưới nước).
Hiện nay, trên thế giới công nghệ khai thác cát rất đa dạng, được nghiên cứu
chi tiết phù hợp với điều kiện từng vùng và từng mỏ. Trong phạm vi luận án đi sâu
nghiên cứu về công nghệ khai thác các mỏ cát phân bố dưới các lòng sông (ngập
hoàn toàn). Các công nghệ khai thác cát lòng sông hiện đang áp dụng tại các nước
tiên tiến trên thế giới được phân loại như sau [6], [17]:
- Khai thác bằng cơ giới: sử dụng các thiết bị như máy xúc thủy lực gầu
ngược, máy xúc gầu ngoạm, máy xúc gầu treo, tầu cuốc (hoạt động theo nguyên lý
máy xúc nhiều gầu kiểu khung xích) lắp trên các phà nổi hoặc trên bờ sông xúc bốc
lên các tầu chở cát hoặc đổ thành đống trên bờ sông.
- Khai thác bằng sức nước: sử dụng tầu hút bùn, bơm bùn bơm lên các tầu
chở cát hoặc các hố thu cát trên bờ sông.
- Khai thác hỗn hợp: kết hợp cơ giới với sức nước để phát huy hiệu quả công

tác khai thác cát lòng sông.
1.2.1. Công nghệ khai thác cát lòng sông bằng các thiết bị cơ giới
1.2.1.1. Khai thác bằng máy xúc thủy lực gầu ngược
Các máy xúc thủy lực gàu ngược được đặt trên các phà nổi hoặc tại trên
boong tầu, xúc bốc trực tiếp cát theo sơ đồ dưới mức máy đứng, quay và chất tải
trực tiếp về phía sau tại tầu hoặc chất tải vào sà lan đi bên cạnh. Phương pháp này
áp dụng chủ yếu tại các mỏ có sản lượng nhỏ, chiều sâu khai thác không lớn hoặc
các mỏ có yêu cầu về cao về mức độ khai thác chọn lọc. Công nghệ này được áp
dụng ở hầu hết các nước trên thế giới, các máy xúc thủy lực gàu ngược thường là
máy xúc cần dài, có dung tích gầu từ 2,5÷5,0 m3 (Hình 1.1). [6], [17]


11

Hình 1.1. Khai thác cát lòng sông bằng máy xúc thuỷ lực gàu ngược
Tại Việt Nam, loại hình công nghệ khai thác bằng máy xúc thủy lực gàu
ngược hiện đang áp dụng nhiều trong khai thác cát lòng sông như: mỏ cát Vân Hải
(Quảng Ninh), Phong Điền (Thừa Thiên - Huế), Cam Ranh (Khánh Hòa), Thăng
Bình (Quảng Nam), Đan Phượng (Hà Nội), Hàm Yên (Tuyên Quang) … khai thác
cuội, sỏi, cát xây dựng, cát san lấp,… dưới đáy sông, biển [3], [13], [14].
1.2.1.2. Khai thác bằng máy xúc gầu thuận
Hiện nay, một số mỏ đã đưa máy xúc gầu thuận, kiểu gầu cáp vào khai thác
các khoáng sàng cát dưới lòng sông. Về mặt nguyên lý các máy xúc gầu thuận được
lắp trên các tầu hoặc các phà nổi để thay thế các máy xúc thủy lực gầu ngược.
Trong môi trường nước sườn tầng có xu thế ở trạng thái thoải, cát có xu thế chảy từ
trên xuống dưới. Do quá trình chuyển động của gầu xúc ngược với quá trình chuyển
động của vật liệu, tăng được khả năng xúc đầy gầu của máy xúc, rút ngắn thời gian
chu kì, tăng năng suất của máy. Đây là ưu điểm nổi bật của công nghệ này. Tuy
nhiên, nhược điểm của phương pháp này là chiều sâu khai thác bị hạn chế, chỉ phù
hợp với các mỏ cát nổi một phần. Tại Việt Nam, công nghệ này hầu như không

được áp dụng trong lĩnh vực khai thác cát lòng sông.


12

Hình 1.2. Công nghệ khai thác tại các bãi cát nổi một phần và nổi hoàn toàn bằng
máy xúc gầu thuận đặt trên tầu (phà) nổi
1.2.1.3. Khai thác bằng máy xúc gầu ngoạm hoặc máy xúc gầu treo
Máy xúc gầu ngoạm và máy xúc gầu treo có khả năng xúc đất đá ở khoảng
cách và chiều sâu lớn lớn (riêng với máy xúc gàu ngoạm có thể đạt tới chiều sâu
80÷120 m) tùy vào kiểu loại và quy mô của các máy xúc. Máy xúc gầu ngoạm và
máy xúc gầu treo được sử dụng có hiệu quả để khai thác cát và khoáng sàng sa
khoáng dưới lòng sông. Khi khai thác, máy xúc gầu ngoạm và máy xúc gầu treo có
thể được lắp đặt trên tầu hoặc phà nổi xúc và dỡ tải trực tiếp vể phía sau hoặc sang
sà lan bên cạnh tương tự như máy xúc thủy lực gàu ngược. Trong trường hợp lòng
sông có chiều rộng không lớn, người ta có thể bố trí máy xúc dọc hai bên bờ sông
xúc với gương bên hông chất tải lên các bãi cát bố trí trên bờ sông hoặc các sa lan,
sau đó chờ về bãi tập kết [35].

Hình 1.3. Khai thác cát lòng sông tại Liên bang Nga và Ukraina
Tại Việt Nam, công nghệ khai thác bằng máy xúc gầu ngoạm sử dụng khá
phổ biến tại các mỏ cát khu vực hạ nguồn như các mỏ cát trên sông Hồng (đoạn


13

thuộc huyện Đan Phượng, Phúc Thọ), sông Hậu (đoạn thuộc thành phố Cao Lãnh,
tỉnh Đồng Tháp, Tiền Giang), Sông Lô (đoạn thuộc huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú
Thọ, Vĩnh Phúc),…. [5], [6], [16].
1.2.1.4. Khai thác bằng tàu cuốc

Tàu cuốc được dùng để khai thác các khoáng sàng sa khoáng và các mỏ cát
bị ngập nước, dưới đáy các sông, ao hồ, đáy biển. Thực tế hoạt động của phương
pháp này cho thấy: giá thành khai thác bằng tàu cuốc rẻ hơn so với các phương
pháp khai thác khác; tiêu hao điện năng tính cho 1 m3 khối lượng mỏ cũng nhỏ hơn
so với thiết bị truyền thống là máy xúc tay gàu, chỉ dao động trong khoảng 1,8÷3,5
kW/m3 khi khai thác cát có lẫn sạn sỏi [3], [6], [17].
Tầu cuốc có hai loại cơ bản, đó là tầu cuốc 1 gầu hoạt động chu kỳ và tầu
cuốc nhiều gầu hoạt động liên tục. Tầu cuốc 1 có nguyên lý làm việc tương tự như
máy xúc gầu treo, chúng quăng gầu ra xa và kéo dần lên thân tầu bằng cáp kéo
(hình 1.3).
Loại tầu cuốc này có dung tích gầu lớn, khai thác các khoáng sàng ngập
nước sâu. Tại Nga và Mỹ đã tạo ra tầu cuốc 1 gầu hoạt động theo nguyên lý máy xúc
gầu treo có dung tích gầu lên tới 10÷13,2 m3, công suất tầu từ 1.100-1.180 kW, loại
tầu cuốc này có thể khai thác ở độ sâu đến 1.000÷1.500 m [23].
Bảng 1.2.Thông số kỹ thuật một số loại tàu cuốc 1 gầu [23]
TT

Thông số kĩ thuật

1

Dung tích gầu xúc

2

Xuất xứ

3

Chiều dài

4

Đơn vị
m3

Giá trị
7,5

10

13,2

15

Nga

Nga

Mỹ

Nga

m

3,2

3,5

3,5

4,0

Chiều rộng

m

2,05

2,26

2,2

2,6

5

Chiểu cao

m

5,68

7,2

7,2

10,27

6

Khối lượng toàn bộ

tấn

14,68

19,2

19,0

28,27

7

Chiều sâu khai thác lớn nhất

m

305

1000

915

1500


14

Hình 1.4. Sơ đồ hoạt động của tàu cuốc 1 gầu hoạt động theo nguyên lý chu kỳ
1-gầu xúc; 2-cáp kép; 3-tời; 4-thân tàu
Tầu cuốc nhiều gầu hoạt thực chất là thiết bị xúc bóc làm việc liên tục theo
nguyên lý máy xúc nhiều gầu kiểu khung xích. Các gầu xúc gắn trên xích có dung
tích 50÷80 lít (loại nhỏ), 150÷250 lít (loại trung bình) và 300÷600 lít (loại lớn).
Chiều sâu xúc ngập nước từ 6÷30 m. Năng suất làm việc của thiết bị từ 30÷450
m3/h. Các gàu xúc được gắn trên một xích khép kín chạy quanh một khung định
hướng nhờ các bánh răng dẫn động ở 2 đầu khung. Trong quá trình làm việc, xích
chuyển động liên tục, hành trình của nhánh dưới là cắt và chất đầy đất đá vào các
gàu xúc, hành trình của nhánh trên là dỡ vật liệu ra khỏi gàu. Vật liệu được dỡ vào
sàng đặt nằm ở dưới đầu phía trên của khung định hướng. Phương pháp khai thác
bằng tầu cuốc cho năng suất cao (sau tàu hút), phù hợp với công suất khai thác lớn,
cát hạt thô có lẫn sỏi sạn. Vận tải bằng sà lan tự hành tải trọng 50÷200 tấn hoặc
được hút trực tiếp lên bờ bằng hệ thống ống dẫn bùn (đặt trên phao) và máy bơm
cao áp công suất lớn.
Ngày nay, trên thế giới khi khai thác các mỏ cát nằm sâu dưới lòng sông
thường sử dụng sơ đồ khai thác dây xích chạy qua 02 trục bố trí trên cùng một thân
thân tầu (Hình 1.5a) hoặc dây xích chạy qua 02 thân tầu. Phương pháp này cho phép
tăng lực cắt của gầu xúc ở độ sâu lớn (Hình 1.5b).


15

a)

b)

Hình 1.5. Sơ đồ công nghệ khai thác các mỏ cát có chiều sâu ngập nước lớn
a-khi hai trục quay lắp trên một tầu;

b-khi dây xích chạy qua 2 thân tầu

Ở Việt Nam, tàu cuốc đã từng được áp dụng ở nhiều mỏ cát lòng sông tại các
tỉnh như Hà Giang, Tuyên Quang, Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Thanh Hóa, Đồng Tháp,
Tiền Giang, …[3], [5], [6], [17]. Loại thiết bị này được áp dụng phổ biến do phù
hợp với điều kiện hình các hình thái sông, điều kiện thân khoáng, dễ sử dụng. Trên
thế giới đã sử dụng loại hình công nghệ này với thiết bị hiện đại. Tuy nhiên, ở Việt
Nam, hiện tại hầu hết chỉ sử dụng loại tàu cuốc có công suất nhỏ và vừa.
1.2.2. Công nghệ khai thác cát lòng sông bằng các thiết bị thủy lực
1.2.2.1. Khai thác bằng bơm bùn
Phương pháp khai thác này sử dụng khác phổ biến tại các mỏ khoáng sàng
cát lòng sông trên thế giới. Bơm bùn có thể lắp trên các phà nổi (Hình 1.6a) hoặc
lắp trên bộ phận công tác của máy xúc thủy lực (Hình 1.6b). Bơm bùn làm nhiệm
vụ bơm hỗn hợp vữa cát với tỉ lệ R/L (rắn/lỏng) nhất định lên sà lan đi bên cạnh.
Tại đây, do tỉ trọng cát lớn hơn tỉ trọng nước, nên cát sẽ nhanh chóng lắng đọng,
còn nước được tháo ra ngoài. Khi chất đầy vật liệu, sà lan sẽ tách khỏi tổ hợp bơm
bùn và di chuyển về bến tập kết cát. Đối với trường hợp máy bơm đặt trên phà nổi,
vị trí làm việc của bơm bùn được điều kiện bằng cáp tời, còn đối với trường hợp
bơm bùn lắp máy xúc thủy lực thì việc điều kiện vị trí làm việc của bơm do bộ phận