Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu khả năng thu hồi cát từ đá mạt trong khai thác đá bazan tại Công ty TNHH Quang Long, Lương Sơn, Hòa Bình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Trần Bình Minh

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THU HỒI CÁT TỪ ĐÁ MẠT TRONG
KHAI THÁC ĐÁ BAZAN TẠI CÔNG TY TNHH QUANG LONG,
LƢƠNG SƠN, HỊA BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - Năm 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Trần Bình Minh

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THU HỒI CÁT TỪ ĐÁ MẠT TRONG
KHAI THÁC ĐÁ BAZAN TẠI CÔNG TY TNHH QUANG LONG,
LƢƠNG SƠN, HỊA BÌNH

Chun ngành: Kỹ thuật mơi trƣờng
Mã số: 60520320
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. Trần Thị Hồng

TS. Lê Thị Hoàng Oanh

Hà Nội - Năm 2016


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này tơi đã nhận đƣợc sự quan tâm và giúp đỡ từ
nhiều đơn vị tổ chức và cá nhân.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo của Bộ môn Công
nghệ môi trƣờng cũng nhƣ các thầy cô trong Khoa Mơi trƣờng đã tận tình dạy bảo,
truyền đạt cho tôi kiến thức nền tảng trong suốt thời gian học tập.
Tôi đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS. Trần Thị Hồng, TS.
Lê Thị Hoàng Oanh, PGS.TS. Đồng Kim Loan,ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn khoa học
đã đóng góp ý kiến và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình nghiên cứu
khoa học, thực hiện và hoàn thành luận văn.
Tác giả xin cám ơn sự ủng hộ, hỗ trợ kinh phí và tạo điều kiện đƣợc đi điều
tra, khảo sát, lấy thông tin và mẫu nghiên cứu từ một số cơ sở khai thác và chế biến
đá xây dựng tại Lƣơng Sơn-Hịa Bình của Dự án Hợp tác song phƣơng Việt-Đức
“Quản lý khai thác tài ngun khống sản tỉnh Hịa Bình - một đóng góp cho phát
triển bền vững tại Việt Nam”.
Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn đến cơng ty TNHH Quang Long, Phịng thí nghiệm
Cơng nghệ Mơi trƣờng, Phịng thí nghiệm Phân tích Môi trƣờng khoa Môi trƣờng –
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và Trung tâm Xi
măng - Bê tông - Viện Vật liệu Xây dựng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi
trong q trình nghiên cứu khoa họcđể tơi hồn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Tác giả

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................3
1.1. Sơ lƣợc về việc khai thác đá bazan tại công ty TNHH Quang Long, Lƣơng
Sơn, Hịa Bình ...........................................................................................................3
1.1.1. Mỏ đá bazan Núi Voi ....................................................................................3
1.1.2. Quy trình cơng nghệ khai thác đá bazan .......................................................8
1.2. Các vấn đề môi trƣờng do đá mạt tại mỏ .........................................................14
1.2.1. Ảnh hƣởng tới mơi trƣờng đất, nƣớc, khơng khí ........................................14
1.2.2. Các tác động khác .......................................................................................15
1.3. Một số hƣớng tận dụng đá mạt trong khai thác đá ..........................................15
1.3.1. Sử dụng đá mạt làm cốt liệu bê tông và gạch không nung .........................16
1.3.2. Sử dụng đá mạt trong nông nghiệp .............................................................17
1.3.3. Sản xuất cát nhân tạo ..................................................................................18
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................23
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................23
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................23
2.2.1.Phƣơng pháp thu thập tƣ liệu .......................................................................23
2.2.2. Phƣơng pháp điều tra, phỏng vấn thực địa .................................................24
2.2.3. Phƣơng pháp khảo sát, lấy mẫu, phân tích mẫu .........................................24
2.2.4. Phƣơng pháp thực nghiệm ..........................................................................24
2.2.5. Phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu ......................................................34
2.3. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất ...............................................................................35
2.3.1. Thiết bị, dụng cụ .........................................................................................35
2.3.2. Hóa chất và thuốc thử .................................................................................36


CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..............................37
3.1. Kết quả điều tra và đánh giá hiện trạng môi trƣờng tại công ty TNHH Quang

Long ........................................................................................................................37
3.1.1. Sơ lƣợc về công tác bảo vệ môi trƣờng tại công ty TNHH Quang Long ...37
3.1.2. Kết quả quan trắc khơng khí và nƣớc tại khu vực mỏ ................................38
3.1.3. Hiện trạng tồn lƣu đá mạt ...........................................................................39
3.2. Kết quả phân tích các chỉ tiêu lý - hóa của đá mạt ..........................................41
3.2.1. Thành phần hạt của đá mạt .........................................................................41
3.2.2. Hàm lƣợng sét, clorua và phản ứng kiềm-silic của đá mạt.........................42
3.3. Tiềm năng và hiệu suất thu hồi cát từ đá mạt ..................................................44
3.3.1. Kết quả thử cƣờng độ nén của vữa tạo từ cát nghiền và cát sông ..............44
3.3.2. Phƣơng án thu hồi cát và đánh giá hiệu quả kinh tế ...................................46
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................56
Kết luận: ................................................................................................................56
Kiến nghị: .............................................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................58


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CP

Cổ phần

KTT

Kinh tuyến trục

LLHD

Ký hiệu các loại dây sử dụng trong nổ mìn

MC

Múi chiếu

MMCT

Máy móc cơng trình

KV6

Khu vực 6

PTN

Phịng thí nghiệm

TLD

Ký hiệu các loại dây sử dụng trong nổ mìn

TNHH

Trách nhiệm hữu hạn


DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1: Quy trình khai thác đá bazan khu vực Đơng Nam Núi Voi ..................9
Hình 1-2: Quy trình chế biến đá bazan khu vực Đông Nam Núi Voi .................10
Hình 1-3: Dây chuyền chế biến đá .......................................................................10

Hình 1-4: Lƣu trữ đá mạt tại mỏ ...........................................................................11
Hình 1-5: Quy trình sản xuất gạch khơng nung có sử dụng đá mạt .....................16
Hình 1-6: Quy trình sản xuất cát nhân tạo Cơng ty Sơng Đà 7 ............................22
Hình 2-1: Quy trình phân tích hàm lƣợng sét .......................................................26
Hình 2-2: Quy trình phân tích hàm Clorua ...........................................................27
Hình 2-3: Quy trình thử phản ứng kiềm - silic .....................................................31
Hình 2-4: Quy trình chế tạo cát trong phịng thí nghiệm......................................32
Hình 3-1: Diễn biến chỉ số coliform trong nƣớc mặt tại ao lắng ..........................39
Hình 3-2: Sơ đồ cơng nghệ kèm sản phẩm ...........................................................40
Hình 3-3: Biểu diễn trên giản đồ phản ứng kiềm - silic .......................................43
Hình 3-4: Biểu đồ so sánh sự phát triền cƣờng độ nén của vữa ...........................45
Hình 3-5: Biểu đồ lợi nhuậnsau thuế theo giá bán ...............................................53


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: Các chỉ tiêu chủ yếu về biên giới khai trƣờng ......................................4
Bảng 1-2: Tính chất cơ lý của đá bazan .................................................................5
Bảng 1-3: Thành phần hóa học của đá bazan ........................................................6
Bảng 1-4: Trữ lƣợng đá khai thác trong biên giới khai trƣờng ..............................7
Bảng 1-5: Các chỉ tiêu khoan nổ mìn lớp bằng và lớp đứng ...............................12
Bảng 1-6: Các thiết bị chính trong cơng tác chế biến đá .....................................13
Bảng 3-1:Thành phần hạt của đá mạt trong 1000 g mẫu ......................................41
Bảng 3-2:Thành phần hạt của cát nghiền theo TCVN 9205 : 2012 .....................41
Bảng 3-3:Kết quả phân tích hàm lƣợng sét, clorua và thử phản ứng kiềm-silic của
đá mạt ....................................................................................................................42
Bảng 3-4: Kết quả thử cƣờng độ nén của vữa từ cát nghiền và cát sơng ............44
Bảng 3-5: Tính tốn thành phần hạt của cát nhân tạo theo các phƣơng án tuyển
rửa khác nhau ........................................................................................................47
Bảng 3-6:Chi phí sản xuất cát và đá sạch bằng phƣơng pháp tuyển ....................50

Bảng 3-7:Chi phí cho sản xuất cát bằng phƣơng pháp nghiền .............................51


MỞ ĐẦU
Cát là loại vật liệu vô cùng quan trọng trong ngành xây dựng, là thành phần
không thể thiếu trong bê tông và vữa. Loại cát truyền thống đƣợc sử dụng trong xây
dựng là cát sơng, cát mỏ đƣợc hình thành do q trình phong hóa lâu dài các loại đá
gốc một cách tự nhiên.Quá trình phát triển kinh tế, bùng nổ dân số kéo theo nhu cầu
rất lớn về vật liệu xây dựng nói chung và cát xây dựng nói riêng. Theo quy hoạch
tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020 và định hƣớng dẫn
năm 2030 dự báo nhu cầu cát xây dựng trong nƣớc là 92 triệu m3 năm 2015 và 130
triệu m3 năm 2020. Trong khi đósố liệu của tổng cục thống kê đƣa ra năm 2015, sản
lƣợng cát khai thác chƣa đƣợc 52 triệu m3. Điều này cho thấy nhu cầu cát xây dựng
ở Việt Nam đang thiếu một cách nghiêm trọng, dẫn đến khai thác cát tràn lan trên
các sông suối và để lại những hậu quả nghiêm trọng về mơi trƣờng nhƣ sạt lở bờ,
thay đổi dịng chảy, đào lòng, ảnh hƣởng tới nguồn nƣớc ngầm, mất đất canh tác,
làm ảnh hƣởng đến hệ sinh thái của sông, suối. Chính vì những tác động tiêu cực
trên lại thêm việc thắt chặt chính sách quản lý trong khai thác cát càng làm cho nhu
cầu tìm kiếm loại vật liệu mới thay thế cát tự nhiên càng trở nên cấp bách.
Cát nhân tạo hay cịn có các tên gọi khác nhƣ cát xay, cát nghiền, cát công
nghiệp đƣợc sản xuất từ các loại đá đã đƣợc nghiên cứu và chứng minh có khả năng
thay thế, một phần hay tồn bộ cát sơng, cát mỏ; thậm chí trong nhiều trƣờng hợp
cịn có ƣu thế hơn hẳn về mặt kinh tế và kỹ thuật. Đá mạt là sản phẩm phụ, thải
trong quá trình khai thác và chế biến đá xây dựng tại các mỏ đá nhƣng về mặt thành
phần hóa học và khống vật thì khơng khác gì so với các loại đá gốc. Năm 2015 sản
lƣợng khai thác đá của Việt Nam là gần 155 triệu m3, do đó lƣợng đá mạt phát sinh
hàng năm lên tới hàng chục triệu m3 và đây chính là một nguồn sản xuất cát nhân
tạo rất tiềm năng.
Hịa Bình là tỉnh miền núi thuộc vùng núi phía tây bắc Việt Nam, với nhiều
mỏ đá có trữ lƣợng lớn đang đƣợc đầu tƣ khai thác vật liệu xây dựng, nên rất có

tiềm năng để sản xuất cát nhân tạo.Tuy nhiên hiện nay tỉnh vẫn phải phụ thuộc

1


nhiều vào nguồn cát tự nhiên đƣợc khai thác từ sông Bôi, sông Bƣởi và sông
Đà.Việc đầu tƣ cho sản xuất cát nhân tạo chƣa đƣợc chú trọng, các hệ thống nghiền
đá khi đƣợc đầu tƣ trƣớc đây thƣờng không chú ý tới khả năng sản xuất cát nghiền
nên sinh ra rất nhiều đá mạt trong quá trình sản xuất. Vì vậy, việc “Nghiên cứu khả
năng thu hồi cát từ đá mạt trong khai thác đá bazan tại Công ty TNHH Quang
Long, Lƣơng Sơn, Hịa Bình” là cần thiết, góp phần bảo vệ môi trƣờng, giảm tiêu
thụ tài nguyên không tái tạo và tận thu chất thải.Mục tiêu của luận văn nhằm:
- Thu hồi cát từ đá mạt trong khai thác đá bazan tại Công ty TNHH Quang
Long nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và giải phóng lƣợng đá mạt - chất thải trong
quá trình khai thác và chế biến đá bazan -hiện đang tồn đọng tại mỏ.
- Nghiên cứu khả năng thay thế cát sông của cát sản xuất từ đá mạt.
- Đánh giá hiệu quả kinh tế của việc sản xuất cát từ đá mạt để áp dụng vào
thực tế sản xuất tại Công ty.

2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.Sơ lƣợc về việc khai thác đá bazan tại cơng ty TNHH Quang Long, Lƣơng
Sơn, Hịa Bình
1.1.1. Mỏ đá bazan Núi Voi
a) Vị trí địa lý và các đặc điểm kinh tế, xã hội, tự nhiên của khu vực mỏ
Theo Báo cáo đánh giá tác động môi trƣờng (ĐTM) của Công ty Cổ phần tƣ
vấn và thiết kế xây dựng Nhân Hòa [1], khu vực mỏđá bazan thuộc dãy Núi Voi (xã
Hòa Sơn, huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình) có diện tích là 7,8 ha thuộc tờ bản đồ

địa hình tỷ lệ 1:50000 hệ VN2000, tờ Chƣơng Mỹ ký hiệu 61050 IV.
Khu vực quanh vùng mỏ chủ yếu là ngƣời Kinh và Mƣờng sống tập trung
thành các thôn, bản ở khu vực suối Nảy, Đồng Gội, Đồng Táu, Gị Bài, Đồng
Qt… Nghề chính của dân trong vùng là trồng lúa nƣớc, làm nƣơng rãy, nuôi
trồng thủy sản và dịch vụ thƣơng mại. Trong những năm gần đây, do nhà nƣớc có
chính sách đầu tƣ trọng điểm cho nông nghiệp, việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế ở
các địa phƣơng nói chung trong đó có xã Hịa Sơn nói riêng đã đem lại hiệu quả nên
đời sống của nhân dân đang ngày càng đƣợc cải thiện.
Trong khu vực mỏ đá bazan khu vực Đông Nam Núi Voi (KV6) hiện nay
khơng có dân cƣ sinh sống, khơng có di tích lịch sử văn hóa và cảnh quan du
lịch.Trong vùng có một số cơ sở khai thác, chế biến đá làm vật liệu xây dựng quy
mô vừa và nhỏ nhƣ Công ty Sông Đà 11, công ty cổ phần Hà Sơn nằm liền kề với
diện tích khu vực mỏ của Cơng ty TNHH Quang Long.
Hịa Sơn cịn là xã có nguồn lực lao động tƣơng đối lớn. Tồn xã có 1.789 hộ
với 7.261 nhân khẩu. Lực lƣợng dân số tƣơng đối trẻ trong độ tuổi lao động.Khu
vực nghiên nằm phía Đông Bắc của huyện Lƣơng Sơn, cách trung tâm huyện 5 km
theo quốc lộ 6 đi từ Hà Nội lên thành phố Hịa Bình. Tuy là xã miền núi nhƣng Hòa
Sơn là một trong 8 xã vùng trung tâm huyện có địa bàn tƣơng đối bằng phẳng, các
xóm nằm theo dải đồi thấp[13].
Xung quanh khu vực mỏ chủ yếu là núi đá bazan và khu canh tác của ngƣời

3


dân địa phƣơng. Vị trí cụ thể:
+ Tiếp giáp phía Đông là mỏ đá của công ty CP Hà Sơn
+ Phía Đơng Nam là mỏ đá của cơng ty Sơng Đà 11
+ Phía Tây Bắc là mỏ đá của cơng ty CP đầu tƣ Xn Hịa
+ Phía Tây Nam là khu phụ trợ của mỏ
b) Đặc điểm địa chất công trình, trữ lƣợng và chất lƣợng mỏ

- Biên giới khai trường:Các chỉ tiêu chủ yếu về biên giới khai trƣờng của mỏ
đá bazan Núi Voi đƣợc trình bày trong bảng 1-1.
Bảng 1-1: Các chỉ tiêu chủ yếu về biên giới khai trƣờng [1]
TT

1

Tên chỉ tiêu

Đơn vị

Giá trị

Kích thƣớc khai trƣờng

m

-

Chiều rộng trung bình

m

295

-

Chiều dài trung bình

m

400

2

Cốt cao nhất

m

3

Cốt cao đáy mỏ

m

284

4

Trữ lƣợng địa chất (121)

m3

110

5

Trữ lƣợng khai thác

m3

10.541.000

6

Khối lƣợng đất đá thải

m3

5.210.156

7

Hệ số bóc

0,08

- Đặc điểm địa chất cơng trình
+Lớp đất phủ
Lớp đất phủbao gồm lớp đất thổ nhƣỡng, lớp đất phong hóa mạnh đến triệt
để từ đá bazan có chiều dày từ 5,0 đến 21,0 m, trung bình 13,0 m. Thành phần chủ
yếu là sét, sét pha lẫn các dăm sạn và mảnh đá bazan là sản phẩm phong hóa từ đá
gốc. Lớp phủ này nếu mƣa nhiều gặp nƣớc có thể xảy ra hiện tƣợng trƣợt lở.

4


+Lớp đá bazan phong hóa yếu - khơng phong hóa
Lớp đá bazan phong hóa yếu đến khơng bị phong hóa (đá tƣơi) chiếm khối
lƣợng chủ yếu trong khu vực, nằm dƣới lớp phủ và gặp ở độ sâu 5,0 đến 21,0 m;

chiều dày lớp này đến độ sâu 169,0 m, trung bình khoảng 162,0 m. Đá có màu xám
xanh, xanh phớt lục, chủ yếu là bazan biến đổi, bazan biến đổi bị ép yếu, bazan bị
ép, biến đổi có cấu tạo khối đến cấu tạo định hƣớng, rắn chắc, ít bị nứt nẻ, độ bền cơ
học cao và không bị hóa mềm khi gặp nƣớc.
- Chất lượng mỏ
+ Tính chất cơ lý của đá bazan
Đá bazan có cƣờng độ kháng nén ở trạng thái bão hịa > 800KG/cm2 và
khơng bị hóa mềm khi bão hịa nƣớc, nên đá bazan khai thác trong khu vực mỏ
hồn tồn có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng và cốt liệu bê tơng.Tính chất cơ lý
của đá bazan khu vực Núi Voi đƣợc trình bày trong bảng 1-2.
Bảng 1-2:Tính chất cơ lý của đá bazan[1]
TT

Tên thơng số

Đơn vị

Giá trị

Trung bình

%

0,06 - 0,14

0,09

1

Độ ẩm

2

Dung trọng tự nhiên

g/cm3

2,76 - 2,83

2,83

3

Tỷ trọng

g/cm3

2,81 - 2,89

2,85

4

Cƣờng độ kháng nén

KG/cm2

887 - 1249

1044

KG/cm2

842 - 1198

1011

0,95 - 0,99

0,97

5
6

Cƣờng độ kháng nén ở
trạng thái bão hịa
Hệ số hóa mềm

+Thành phần hóa học của đá bazan:
Thành phần hóa học của đá bazan mỏ Núi Voi trình bày trong bảng 1-3 cho
thấy: Hàm lƣợng lƣu huỳnh (tính theo dạng tồn tại SO3) trong đá bazan nhỏ hơn

5


giới hạn cho phép < 1%, thỏa mãn yêu cầu làm cốt liệu bê tơng.
Bảng 1-3:Thành phần hóa học của đá bazan [1]
Nhỏ nhất

Lớn nhất

Trung bình

(%)

(%)

(%)

SiO2

43,82

65,21

52,09

2

Al2O3

7,11

12,76

9,49

3

Fe2O3

7,56

15,73

12,22

4

TiO2

0,005

0,009

0,007

5

CaO

6,92

13,39

10,48

6

MgO

2,16

8,93

5,95

7

MnO

0,003

0,007

0,005

8

SO3

0,02

0,91

0,19

9

P2O5

0,012

0,090

0,032

10

H2 O+

0,25

2,09

1,40

11

K2 O

0,82

1,65

1,18

12

Na2O

1,34

3,08

2,58

13

TP khác

1,19

6,21

3,82

TT

Thành phần

1

- Trữ lượng khai thác
Trữ lƣợng đá khai thác đƣợc tính toán dựa trên cơ sở trữ lƣợng đá địa chất
trong khai trƣờng trừ đi lƣợng đá tổn thất do để lại bờ moong trong quá trình khai
thác, vận tải, …và đất đá có chất lƣợng kém, lẫn bẩn.
Kết quả tính khối lƣợng đá địa chất, tổn thất và khai thác trong biên giới khai
trƣờng khu vực Đông Nam Núi Voi (KV6), xã Hịa Sơn, huyện Lƣơng Sơn, tỉnh
Hịa Bình đƣợc nêu trong bảng 1-4 dƣới đây.

6


Bảng 1-4:Trữ lƣợng đá khai thác trong biên giới khai trƣờng
Diện tích

Khoảng cách

Thể tích

Trữ Lƣợng
Q (m3)

TT

Tầng

1

284

2

270

833

14

3887

3693

3

250

5165

20

53815

51124

4

230

8291

20

133333

126666

5

210

19503

20

277940

264043

6

190

32518

20

520210

494200

7

170

38361

20

708790

673351

8

150

48378

20

867390

824021

9

130

53442

20

1018200

967290

10

110

48589

20

1020310

969295

11

90

39461

20

880500

836475

5.484.375

5.210.156

2

(m )

3

(m)

V (m )

Tổng
c) Chế độ làm việc, công suất, tuổi thọ mỏ
- Chế độ làm việc:

+Cơng tác khoan nổ mìn: 260 ngày/năm, 2 kíp/ngày, 6 giờ/kíp;
+Cơng tác xúc bốc, chế biến, vận tải: 300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 8 giờ/ca.
Khối hành chính, nghiệp vụ: nghỉ chủ nhật - 52 ngày; Nghỉ lễ, tết - 13 ngày;
Số ngày làm việc trong năm là 300 ngày.
- Công suất khai thác của mỏ
Sản lƣợng của mỏ phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật và kinh tế. Đối với
mỏ đá bazan xây dựng, sản lƣợng của mỏ không lệ thuộc vào tốc độ đào sâu mỏ,
chuẩn bị tầng mới, chiều dài tuyến khai thác, mà chủ yếu là do nhu cầu thị trƣờng
và quy mô dầu tƣ.

7


Sản lƣợng của mỏ dự kiến 180000 - 230000 m3, sản lƣợng của năm 2014 là
185000 m3, năm 2015 là 180000 m3 đá nguyên khai.
- Tuổi thọ của mỏ
Tuổi khai tháccủa mỏ đƣợc tính bằng trữ lƣợng khống sản và sản lƣợng
đƣợc khai thác hàng năm. Đƣợc tính theo cơng thức:
𝑇𝐾𝑇 =

𝑊𝐾𝑇 − 𝑊đ −𝑊𝑏𝑥 5210156 − 51538 − 25650
=
= 28,5 (𝑛ă𝑚)
𝐴𝑞
180000

Trong đó:
Wđ - Khối lƣợng làm đƣờng(m3), Wđ = 51538 m3
Wbx - Khối lƣợng xây dựng bãi xúc (m3), Wbx = 25650 m3
WKT - Trữ lƣợng đá khai thác (m3), WKT = 5210156 m3
Aq - Sản lƣợng dự kiến hàng năm (m3/năm), Aq = 180000 m3/năm
Tuổi thọ của mỏ: Tm = TKT + Tcb = 28,5 + 1,5 = 30 (năm)
Trong đó:
Tm - Tuổi thọ của mỏ (năm)
TKT - Tuổi khai thác của mỏ (năm)
Tcb - Thời gian xây dựng cơ bản của mỏ và thời gian thu dọn hoàn trả đất đai
(năm), xây dựng cơ bản là 1 năm, thời gian thu dọn là 0,5 năm, tổng cộng là 1,5
năm.
1.1.2. Quy trình cơng nghệ khai thác đá bazan
a) Quy trình khai thác và chế biến đá bazan
- Cơng nghệ khai thác đá bazan: .
Sau khi bốc xúc lớp đất phủ tạo diện khai thác, áp dụng hệ thống khai thác
hỗn hợp, khai thác khấu kép theo lớp đứng cắt tầng nhỏ và khai thác theo lớp bằng
vận tải trực tiếp. Trình tự khai thác từ trên xuống dƣới, từ ngoài vào trong, hết lớp
này đến lớp khác theo tầng. Từ độ cao + 230 m trở lên tiến hành khai thác theo lớp
đứng cắt tầng nhỏ chuyển tải bằng nổ mìn, sau đó từ độ cao + 230 m trở xuống khai
thác theo lớp bằng vận tải trực tiếp. Dƣới đây là sơ đồ quy trình khai thác đá
bazan

8

Bóc tầng đất + đá phong hóa
bằng 2 máy xúc thủy lực 1m3

Khoan khai thác bằng
khoan lớn 125mm

Xử lý đá lớn bằng búa

Nổ mìn làm tơi bằng

đập thủy lực

phƣơng pháp nổ vi sai

Xúc bốc
bằng máy xúc D584

Vận tải từ bãi đá nguyên khai đến bunke cấp
liệu rung cho trạm nghiền bằng ôtô 10 T

Nghiền sàng đá bằng bộ nghiền sàng liên hợp.
100T/h

Bốc lên xe cho khách hàng

Lƣu kho

:

Hình 1-1: Quy trình khai thác đá bazan khu vực Đơng Nam Núi Voi [1]
- Quy trình chế biến đá bazan:
Cơng nghệ xử lý đá lớn sau nổ mìn: Dùng búa khoan tay và nổ mìn lần 2 để
phá các tảng đá lớn sau khi nổ mìn lần 1 từ đá ngun khai
Cơng nghệ nghiền sàng: Công ty sử dụng thiết bị nghiền sàng bao gồm 2 tổ
máy nghiền với tổng công suất là 100 m3/giờ.

9


Công nghệ xúc sản phẩm: Công ty sử dụng 01 máy xúc với dung tích gàu là
3 m3. Ngồi ra cơng ty cịn sử dụng hệ thống bunke cấp liệu, sàng rung và băng tải
có chiều dài tổng cộng 50 mét.
Đá nguyên liệu

Nghiền sơ cấp bằng máy kẹp hàm
PE750x1560
Sàng cấp 1

Nghiền cơn thứ cấp bằng máy XS
0917

4x6

0,75

1x2

2x4

Đá mạt

Hình 1-2: Quy trình chế biến đá bazan khu vực Đơng Nam Núi Voi [1]
Dƣới đây là một số hình ảnh về hoạt động khai thác, chế biến đá tại mỏ:

Hình 1-3: Dây chuyền chế biến đá

10


Hình 1-4: Lƣu trữ đá mạt tại mỏ
b)Cơng tác khoan nổ mìn
Để đảm bảo chất lƣợng đập vỡ đất đá (giảm tỷ lệ đá quá cỡ), mạng lƣới lỗ
khoan đƣợc bố trí theo mạng tam giác đều, 2 hàng mìn với phƣơng pháp nổ mìn vi
sai qua lỗ. Sử dụng dây dải mặt TLD 17 ms và TLD 42 ms, sử dụng dây xuống lỗ
LLHD 400 ms.
Ƣu điểm của phƣơng pháp nổ mìn vi sai:
+ Giảm chiều rộng đống đất đá, giảm chấn động khi nổ mìn
+ Tăng mức độ đồng đều của đống đá nổ mìn, giảm khối lƣợng của đá quá
cỡ phải nổ mìn lần 2
+ Giảm chi phí thuốc nổ 10 - 15% so với khi nổ mìn tức thời 2 hàng
Lƣợng thuốc nổ sử dụng hàng năm là 70000 kg trong đó: thuốc nổ ANFO
22000 kg, thuốc nổ AD1 30000 kg, thuốc nổ NT 18000 kg.
Phƣơng tiện nổ sử dụng là kíp điện thƣờng, kíp vi sai, máy nổ mìn điện và
dây nổ với phƣơng pháp nổ mìn điện, vi sai qua hàng. Hàng 1 nổ tức thời, hàng 2,3

11

nổ vi sai với độ chậm Δt = 0,25%
Các chỉ tiêu nổ mìn mỏ đá bazan khu vực Đơng Nam Núi Voi (KV6) tại xã
Hòa Sơn, huyện Lƣơng Sơn xem chi tiết tại bảng 1-5.
Bảng 1-5:Các chỉ tiêu khoan nổ mìn lớp bằng và lớp đứng [1]
TT

Đơn vị

Trị số

Chiều cao tầng khai thác (h) - Lớp đứng

m

5,0

- Lớp bằng

m

10,0

2

Góc nghiêng sƣờn tầng (α)

độ

75

3

Đƣờng cân chân tầng (W)

m

4

4

Khoảng cách giữa các hàng mìn (b)

m

4

5

Đƣờng kính lỗ khoan

m

0,125

6

Khoảng cách giữa các lỗ mìn trong hàng (b)

m

4,6

7

Chi phí riêng về chất nổ (q)

kg/m3

0,55

- Lớp đứng

m

2,5

- Lớp bằng

m

3,7

- Lớp đứng

m

3,1

- Lớp bằng

m

7,8

m

300

m

150

1

8
9
10

Thông số

Chiều dài cột bua
Chiều dài nạp thuốc

Khoảng cách an toàn do đá bay - Với ngƣời
- Với MMCT

11

Khoảng cách an toàn do chấn động

m

53

12

Khoảng cách an tồn do sóng khơng khí

m

132

Cơng tác khoan nổ mìn gồm nổ mìn khi khai thác và khoan nổ mìn phá đá q cỡ,
đá q cỡ có thể đƣợc phá bằng búa khoan con.
c) Công tác chế biến đá
Bao gồm các công việc đập, nghiền, sàng phân loại các loại đá có kích thƣớc
khác nhau tùy theo nhu cầu của thị trƣờng.
Đá sau khi nổ mìn, khoan phá bằng máy đạt đƣợc kích thƣớc mong muốn sẽ

12


đƣợc máy xúc bốc lên xe tải và chuyển tới trạm nghiền kẹp hàm cách đó khoảng 70
m để giảm kích thƣớc. Lƣợng đá này sau đó đƣợc tách đất nhờ sàng lọc đất và đƣợc
chuyển tới tổ hợp máy nghiền côn nhờ hệ thống băng tải. Tổ hợp máy nghiền cơn sẽ
thực hiện cơng việc nghiền đá tới kích thƣớc yêu cầu của khách hàng và phân loại
các loại đá trên. Các thiết bị chính trong cơng tác chế biến đá nêu trong bảng 1-6.
Bảng 1-6:Các thiết bị chính trong công tác chế biến đá [1]
TT

Tên thiết bị

Mã hiệu

Số lƣợng

1

Bunke + cấp liệu rung

GDZ-960x3800

1

2

Máy nghiền kẹp hàm

PE750x1060

1

3

Băng tải

1000x10000

1

4

Băng tải

1000x15000

1

5

Sàng lọc đất

1250x3000

1

6

Băng tải

1000x12000

1

7

Sàng rung

3YZS1548

1

8

Tổ hợp máy nghiền côn

XS 0917

1

9

Máy xúc lật bánh lốp

D584

1

Đá sau khi chế biến đƣợc bốc lên ô tô chở về các vị trí lƣu trữ hoặc đƣợc chở thẳng
tới cho khách hàng.
d) Thành phẩm hàng năm
Trên thực tế qua điều tra, khảo sát tại công ty cho thấy sản lƣợng khai thác
hàng năm của công ty là 180.000 m3 đá nguyên khai, trong đó 80% là sản phẩm đá
các loại, 20% là đá mạt. Hiện nay 90% sản phẩm đá của công ty bán cho công ty
Việt Hàn dùng sản xuất bê tông tƣơi, đá mạt chủ yếu dùng trong san lấp mặt bằng,
tuy nhiên nhu cầu của thị trƣờng không cao nên thƣờng tồn đọng nhiều tại công ty.

13

1.2. Các vấn đề môi trƣờng do đá mạt tại mỏ
1.2.1. Ảnh hƣởng tới mơi trƣờng đất, nƣớc, khơng khí
a) Ảnh hƣởng tới môi trƣờng nƣớc
Các tác động của đá mạt tới môi trƣờng nƣớc chủ yếu do bị nƣớc mƣa rửa
trơi và gió thổi bay làm vƣơng vãi ra các vùng quanh bãi chứa rồi đẩy xuống ao, hồ
hay vực chứa nƣớc xung quanh. Khi vào nƣớc, đá mạt đã làm tăng độ đục của nƣớc
gây ảnh hƣởng đến sự xuyên sâu của ánh sáng mặt trời và hấp thụ nhiệt mạnh hơn.
Điều này đã gây tác động xấu cho động thực vật sống trong nƣớc, làm giảm hàm
lƣợng ô xy hòa tan trong nƣớc, tăng phân hủy yếm khí các hợp chất hữu cơ và tạo
mùi xú uế dẫn đến làm giảm chất lƣợng nƣớc. Mặt khác, về bản chất đá mạt có
thành phần hóa học nhƣ đá gốc, ở điều kiện bình thƣờng đá bazan rất khó bị hịa
tan;Tuy nhiên, do đá mạt có kích thƣớc đa dạng và nhỏ hơn nhiều so với trƣớc khi
chúng bị khai thác điều này làm tăng diện tích tiếp xúc với nƣớc mƣa khiến q
trình hịa tan diễn ra nhanh hơn rất nhiều.Các nguyên tố kim loại nặng phân tán
cùng đất đá, cũng nhƣ các ion Ca2+, Mg2+ có thể làm thay đổi thành phần hóa học và
độ cứng của nƣớc do tác động của các yếu tố môi trƣờng trong vực nƣớc nhƣ pH,
nồng độ oxy hòa tan, hàm lƣợng hữu cơ... Tất nhiên, đá mạt tác động tới mơi trƣờng
nƣớc nhƣ thế nào cịn phụ thuộc vào thành phần hóa học của đá gốc.
Nhƣ đã nêu trong bảng 1-6 ở trên, ta thấy trong đá bazan gốc ở khu vực Núi
Voikhông chứa các kim loại nặng gây hại, ngoài ra sunfat (nhân tố tạo thành axit)
và photphat (gây phú dƣỡng) trong đá không đáng kể nên đá mạt hầu nhƣ không
gây ảnh hƣởng tới môi trƣờng nƣớc về mặt hóa học. Ngồi ra, do đá mạt có rất
nhiều bột mịn rất dễ bị rửa trôi theo nƣớc mƣa, gây nên hiện tƣợng bồi lắng mà cụ
thể ở đây là bồi lắng khe nƣớc phía sau nhà điều hành của khu mỏ.
b) Ảnh hƣởng tới mơi trƣờng khơng khí
Do đá mạt có chứa tỷ lệ bột mịn lớn nên rất dễ sinh ra bụi do các hoạt động
xung quanh khu vực lƣu giữ làm ảnh hƣởng tới công nhân trong khu vực.
c) Ảnh hƣởng tới môi trƣờng đất
Việc chất tải lên đất cũng làm cho đất bị nén ép mất độ tơi xốp, giảm chất

14


lƣợng đất. Bột đá bazan khi gặp nƣớc sẽ cứng lại nhƣ xi măng, một khi lèn vào các
kẽ hở của đất sẽ làm đất cứng, rắn khó thấm nƣớc từ đó hạn chế sự phát triển của
thực vật. Việc bột đá hình thành lớp phủ cứng cũng làm tăng tốc độ dịng chảy của
nƣớc mƣa sau khi khơng cịn lƣu trữ đá tại vị trí đó nữa.
1.2.2.Các tác động khác
a) Nguy cơ trƣợt lở
Hàng năm công ty TNHH Quang Long khai thác khoảng 486 nghìn tấn đá
trong đó lƣợng đá mạt sinh ra trong quá trình chế biến đá lên tới 20% (khoảng
97.200 tấn). Tuy nhiên do lƣợng đá mạt này không tiêu thụ đƣợc nên đã bị tồn lƣu
tại công ty với số lƣợng rất lớn tại bãi thải trên sƣờn đồi sẽ có những nguy cơ nhất
định về trƣợt lở do theo thời gian nƣớc mƣa sẽ làm yếu sƣờn đồi, một khi lực liên
kết của đất khơng đủ giữ tồn bộ khối lƣợng của đất đá sẽ gây hiện tƣợng trƣợt lở.
b) Lãng phí tài nguyên
Bãi thải của mỏ đƣợc thiếu kế để chứa đá thải, đất bóc, tuy nhiên do lƣợng
đá mạt quá nhiều nên hiện nay khơng gian của bãi chứa cịn rất ít, nếu khơng có
biện pháp giải phóng lƣợng đá mạt sẽ gây lãng phí quỹ đất thậm chí trong tƣơng lai
gần sẽ khơng cịn chỗ chứa đá mạt tại mỏ.
Bản thân đá mạt cũng là một nguồn tài nguyên quý giá và có nhiều cơng
dụng (sẽ bàn ở các phần tiếp theo) do đó nếu khơng tận thu đƣợc thì cũng đồng
nghĩa với việc gây lãng phí tài nguyên.
1.3. Một số hƣớng tận dụng đá mạt trong khai thác đá
Đá mạt vốn là sản phẩm thừa, thải trong quá trình khai thác và chế biến đá và
thƣờng đƣợc dùng để san nền đƣờng, nền các cơng trình xây dựng. Tuy nhiên do
nhu cầu san lấp mặt bằng không cao nên loại đá này thƣờng tồn trữ nhiều tại các mỏ
khai thác gây nên các vấn đề về môi trƣờng nhƣ: bụi, nguy cơ sạt lở, lún, sụt, cản
trở dòng chảy và tốn rất nhiều không gian lƣu trữ của mỏ. Do là sản phẩm phụ nên
giá thành của đá mạt cũng rẻ hơn so với các sản phẩm đá khác.

Hiện nay ngồi sử dụng đá mạt để san nền, cịn có các hƣớng sử dụng sau:
- Sử dụng đá mạt làm cốt liệu bê tôngvà gạch không nung

15


- Sử dụng đá mạt trong nông nghiệp
- Sản xuất cát từ đá mạt
1.3.1. Sử dụng đá mạt làm cốt liệu bê tông và gạch không nung
Trƣớc đây việc sản xuất gạch không nung chủ yếu nhằm tận dụng các loại
vật liệu rẻ tiềnnhƣ tro, xỉ than, công nghệ lạc hậu, quy mô nhỏ lẻ. Gạch đƣợc sản
xuất từ vôi tơi trộn với xỉ than, đƣợc đóng thành các viên lớn bằng khn gỗ, gạch
sản xuất ra có chất lƣợng kém chủ yếu để xây các cơng trình phụ, tƣờng rào và
chuồng trại chăn ni. Ngày nay dã có nhiều cải tiến trong quy mô và công nghệ
sản xuất gạch không nung. Đá mạt là một trong những thành phần thƣờng thấy
trong gạch do có giá thành rẻ, và khả năng chịu lực cao. Hình 1-5 dƣới đây là một
trong những quy trình sản xuất gạch khơng nung có sử dụng đá mạt[16].

Hình 1-5: Quy trình sản xuất gạch khơng nung có sử dụng đá mạt
Ngồi sản xuất gạch khơng nung đá mạt cũng rất thích hợp làm cốt liệu bê
tơng. Do kích cỡ của đá mạt rất đa dạng lại có nhiều bột, loại bột này khơng phải
các loại đất, sét hay các cặn bẩn hữu cơ mà là các hạt đá siêu nhỏ sinh ra trong quá
trình nghiền. Loại bột này khi dùng trong bê tơng đóng vai trò là cốt liệu siêu mịn

16


thay thế một phần xi măng nhờ đó lƣợng xi măng cần dùng cũng ít hơn so với bê
tơng sử dụng cát tự nhiên.
Theo nghiên cứu [4], thay thế cát thô (vật liệu đang khan hiếm ở một số khu

vực) bằng đá mạt (đá thải từ các mỏ đá) trong thành phần của bê tông cát đã cải
thiện đáng kể cƣờng độ chịu nén, chịu kéo uốn của bê tông cát. Cụ thể với thành
phần thí nghiệm đã tiến hành của bê tơng cát DC (gồm 60% đá mạt Hóa An-Đồng
Nai, 40% cát mịn Vĩnh Long, tỷ lệ N/X = 0.46, lƣợng xi măng là 450kg) thì cƣờng
độ chịu nén cao hơn 25% và kéo uốn cao hơn 18% so với bê tông cát sử dụng cát
vàngCV (gồm 60% cát vàng Trị An, 40% cát mịn Vĩnh Long, tỷ lệ N/X = 0.46,
lƣợng xi măng là 450kg).Ngồi ra các thơng số nhƣ khả năng chống mài mòn,
chống thấm và hàm lƣợng clorua cũng đƣợc cải thiện đáng kể; bê tông cũng đạt
đƣợc độ cứng nhanh hơn so với sử dụng cát vàng thông thƣờng.
Tuy nhiên do thành phần bột đá lớn nên bê tông sử dụng đá mạt làm cốt liệu
sử dụng nhiều nƣớc hơn và khô nhanh hơn, nên khi thi công dễ dẫn đến hiện tƣợng
bề mặt bê tông bị rạn, nứt.
1.3.2. Sử dụng đá mạt trong nông nghiệp
Việc sử dụng các loại đá trong nông nghiệp đã đƣợc chú ý từ lâu [15]. Trong
quá trình canh tác nơng dân thƣờng sử dụng nhiều loại phân bón khác nhau nhƣng
các loại phân này chủ yếu bổ sung N, P, K cho đất. Tuy nhiên, các loại phân bón
này liệu có khả năng giữ cho đất màu mỡ một cách lâu dài? Nhƣ chúng ta đã biết
ngoài N, P, K thực vật còn sử dụng một lƣợng nhỏ các chất khống. Bình thƣờng
các loại khống này có trong đất và nƣớc, nhƣng sau quá trình canh tác lâu dài, các
loại khống này sẽ bị rửa trơi hay tích lũy trong sinh khối và bị lấy đi khỏi đất; dẫn
đếnlàm cho đất thiếu hụt dần các loại khoáng này.
Các loại đá do có chứa nhiều các loại khống trên, nên đóng vai trị nhƣ phân
bón giúp cải thiện chất lƣợng đất. Sử dụng đá làm phân bón có nhiều ƣu điểm nhƣ
giá thành rẻ, sẵn có tại địa phƣơng, có thể sử dụng các sản phẩm thải, loại nhƣ đá
mạt, bụi. Đa số các loại đá có khả năng làm tăng pH đất và có chứa số lƣợng các
chất dinh dƣỡng hết sức đa dạng và ít ảnh hƣởng tới mơi trƣờng. Các loại đá có hàm

17