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].

Bảng 1.1. Khối lượng khai thác cát ở thượng lưu sông Mekong [16] TT Vị trí khai thác Khối lượng khai thác

(m3/năm) 1 Thượng lưu Vientiane 87.000

2 Vientiane - Savanaketh 4.154.000

3 Savanaketh - Champasak 31.000

4 Campuchia: thượng lưu Kongpong Cham 580.000 5 Campuchia - Biên giới Việt Nam 18.0160.000

6 Tổng cộng 23.012.000

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 Đơn vị Giá trị

1 Dung tích gầu xúc m3 7,5 10 13,2 15

2 Xuất xứ Nga Nga Mỹ Nga

3 Chiều dài m 3,2 3,5 3,5 4,0

4 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

16

công tác của máy xúc (tay gầu) đảm nhận. Do tính cơ động của tay gầu lên quỹ đạo

làm việc của bơm bùn mềm dẻo hơn, do đó cho phép khai thác các khoáng sàng cát

có cấu tạo phức tạp để giảm tổn thất tài nguyên.

a) b)

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) 1-phà (tầu) nổi; 2-bơm bùn; 3-sà lan chở cát

Hiện nay, một số nước có nền công nghiệp phát triển như: Nga, Ukraina,

Trung Quốc, Ý.. [6], [17] đã tạo ra các loại các loại bơm bùn chuyên dụng có lưu

lượng lên đến 8.000 m3/h tính theo hỗn hợp vữa, kích thước hạt lớn nhất cho phép

đến 12 cm, có thể hút được hỗn hợp có dung trọng đến 1,6 T/m3, chiều cao đẩy từ

60÷70 m. Đặc tính kỹ thuật một số loại máy bơm bùn có công suất lớn tại Nga xem

bảng 1.4.

Bảng 1.3. Đặc tính kỹ thuật của một số máy bơm bùn có công suất lớn tại Nga [54]

Loại bơm Lưu

lượng m³/h

Chiều cao đẩy,

m

Công suất, kW

Khối lượng,

kg Kích thước, mm

ГрАК1400/40/IV-1,6 1400 40 500 9705 4215х1525К1890

1ГрК1600/50 1600 50 500 8185 3630х1560х1560

ГрАТ1800/67/IV-1,6 1800 67 800 12360 4527х1760х1700

ГрАУ2000/63-А-1,6 2000 63 1000 14150 4460х1895х1845

1ГрТ4000/71а 3800 58 1250 15350 6320х2670х2370

1ГрТ4000/71 4000 71 1600 16810 6335х2670х2370

2ГРТ8000/71 8000 71 3150 29900 2,89 х 3,25 х3,63

1

2

3

17

1.2.2.2. Khai thác bằng tàu hút bùn

Khai thác bằng tàu hút là một công nghệ được áp dụng phổ biến tại các mỏ

cát lòng sông, ven biển trên thế giới. Thiết bị đồng bộ trong công nghệ gồm: Bộ

phận bơm hút, thân tàu, đường ống vận tải, bộ phận định vị (Hình 1.7a và Hình

1.7b). Quy trình công nghệ khai thác được mô tả như sau:

- Tàu hút được định vị ở gương khai thác, sau đó tiến hành hút cát bằng máy

bơm cao áp, qua các đầu hút. Hỗn hợp cát và nước (bùn vữa) được bơm cao áp đẩy

qua ống kín có áp để xả vào vị trí dỡ tải (bãi chứa, hoặc tàu vận tải). Đường ống có

áp dẫn bùn bao gồm 2 phần: phần bằng ống thép hoặc nhựa đặt cố định trên bờ,

phần bằng ống nhựa mềm đặt trên các phao nổi trên mặt nước. Chỉ tiêu tiêu hao

nước để hút và vận chuyển 1 m3 khoáng sản thường là q = 3÷6 m3/m3 (với nồng độ

70 % nước, 30 % cát).

- Phương pháp hút: tại một vị trí đứng, tàu hút làm việc theo sơ đồ hình rẻ

quạt, hút theo các lớp mỏng từ trên xuống dưới cho đến hết chiều dày thân khoáng.

Hình 1.7. Sơ đồ bố trí thiết bị trên tàu hút

1- tời; 2- máy bơm cao áp; 3- đầu hút; 4- vỏ tàu; 5- phao và đường ống

Bảng 1.4.Đặc tính kỹ thuật của các tàu hút hiện đại [55]

Chỉ tiêu Kiểu tàu hút

8HZ 100-40K 12P-7 300-40 500-6 1000-80 Năng suất vật liệu khi nồng độ vữa 10%, m3/h 70÷80 110 130 300 500 1000

Chiều dài vận tải, km 0,6 1,3 1,6 1,6 2,2 3,5 Chiều sâu khai thác, m 2÷6 3÷12 3÷6 3,5÷11 4,5÷15 6÷15 Chiều rộng dải khấu khi chiều sâu lớn nhất, m 24 30 26 35 45 53

18

Trọng lượng toàn bộ, không kể ống đặt nối, tấn 56,8 112 92,5 212 400 650

Độ chìm khi làm việc, m 0,71 0,74 0,85 1,0 1,1 1,42 Công suất đặt, kW 207 491,5 583 1227 2970 5130 Số người 1 ca 4 5 5 7 9 12 Kích thước thân tàu, m

- dài - rộng - cao

17 6,56 1,26

22,21 8.08 1,61

17 8,56 1,43

3,0 9,5 2,0

37 11 2,3

45 12

2,85 Trọng lượng thân tàu, tấn 20,81 34,5 26,39 51,7 93,0 127,2 Chiều dài cơ cấu làm tơi từ trục quay, mm 9605 18295 10170 17000 25000 25000

Trọng lượng cơ cấu làm tơi, tấn 7,35 15,66 11,03 35,1 74,7 94,8

Ống nổi: - Chiều dài khung, m 122 120 125 300 500 500

- Đường kính ống, mm 300 350 340 500 700 800

1.2.3. Công nghệ khai thác hỗn hợp

Trong một số trường hợp đặc biệt như: thân cát có cỡ hạt khác nhau, chiều

sâu ngập nước thay đổi. Khi đó, để phát huy hiệu quả làm việc của các thiết bị

người ta có thể áp dụng công nghệ khai thác hỗn hợp. Trong dây chuyền công nghệ

có sự phối hợp các loại thiết bị như máy xúc, tầu cuốc, tầu hút bùn, tầu cuốc ...

1.3. Tổng quan về các kết quả nghiên cứu công nghệ khai thác cát lòng sông

Cũng tương tự như công nghệ khai thác các loại khoáng sản khác, công nghệ

cát lòng sông được nhiều học giả trong và ngoài nước đi sâu nghiên cứu. Tổng hợp

các tài liệu cho thấy có một số hướng nghiên cứu cơ bản sau:

Hướng 1: Nghiên cứu công nghệ khai thác: Các tác giả tiêu biểu như:

И.М. Ялтанец, Г.А. Нурок, Ржевский В.В, Б.Э.Фридман (Liên Bang Nga) [24] ,

[25], [26], [27], [28], [36], [37], [38], [39], [43], [44], [51], [53], [54], W.J.

Vlasblom [16], Hồ Sỹ Giao, Bùi Xuân Nam (Việt Nam) [5], [6], [8]... Một số kết

quả nghiên cứu đã đạt được của các tác giả là: Đã đề xuất công nghệ khai thác, trình

tự khai thác, phương pháp mở mỏ và phương pháp lựa chọn các loại thiết bị (máy

xúc gầu ngoạm, tầu cuốc, bơm bùn, tầu hút…) phù hợp với điều kiện các mỏ.

Căn cứ vào chiều sâu ngập nước, chiều dày thân khoáng, phạm vi làm việc

hiệu quả của các loại thiết bị khai thác, các tác giả đã đề xuất công nghệ khai thác

19

phù hợp với từng khu vực có chiều sâu khác nhau (Hình 1.8).

Hình 1.8. Công nghệ khai thác theo chiều sâu ngập nước của thân cát

1 – Bãi tập kết cát; 2 – máy xúc gầu ngoạm lắp trên cầu cạn; 3- máy xúc gầu thuận

hoặc máy xúc thuỷ lực gàu ngược lắp trên phà nổi; 4 – tầu cuốc nhiều gầu; 5, 6 – tầu hút

bùn; 7 – máy xúc gàu ngoạm; 8 – bơm lắp trên tầu; 9 – bơm bùn lắp trên phà nổi; 10 - tầu

cuốc một gầu.

Phạm vi sử dụng các loại thiết bị khai thác cát lòng sông được trình bày qua

bảng 1.6.

Bảng 1.5. Phạm vi sử dụng các loại thiết bị khai thác cát lòng sông [5],[53],[54]

TT Loại thiết bị Đặc điểm mỏ

Chiều sâu khai thác (tính từ mặt nước tới trụ thân cát), m

Đường kính cỡ hạt lớn

nhất, mm

Ghi chú

1 Cơ giới

1.1

Máy xúc thuỷ lực gàu ngược đặt trên phà nổi

Mỏ cát có lẫn cuội sỏi, đá tảng, thân cát có cấu tạo phức tạp ≤ Hsmax 375,0 E

Hsmax – chiều sâu xúc tối đá của máy xúc khi đặt trên phà; E – dung

tích gầu xúc. 1.2

Máy xúc gầu thuận đặt trên phà nổi

Mỏ nổi một phần trên mặt nước

1.3 Máy xúc gầu ngoạm

Mỏ cát có lẫn cuội sỏi, đá tảng, nằm sâu dưới nước

<20

1.4 Máy xúc gầu treo

Mỏ ở gần bờ hoặc mỏ ngập sâu dưới nước, chiều dàu thân cát ổn định

<30

1.5 Tầu cuốc một gầu Mỏ cát có lẫn cuội sỏi,

đá tảng, nằm sâu hoặc rất sâu dưới nước

<1500

1.6 Tầu cuốc nhiều gầu 40÷50

2 Thủy lực 2.1 Bơm bùn Trong thân cát không ≤ 0,85 Hh, Hd –

20

2.2 Tầu hút bùn

có cuội sỏi, chiều sâu trung bình

(Hh+Hd) chiều sâu hút, đẩy tối đa của máy

bơm.

3 Phương pháp hỗn hợp

Mỏ có chiều sâu và cấu tạo thân cát thay đổi

Về mặt trình tự khai thác cũng được nghiên cứu đề xuất trên cơ sở tăng năng

suất của tổ hợp đồng bộ thiết bị, hạn chế ô nhiễm môi trường sinh thái, cụ thể:

- Đối với các thiết bị khai thác như máy xúc thủy lực gàu ngược, máy xúc

gầu thuận, máy xúc gầu ngoạm, máy xúc gầu treo được bố trí khai thác theo các dải

khấu liên tiếp song song hoặc vuông góc với đường phương của sông;

- Đối với các loại thiết bị như tầu cuốc, tầu hút bùn bố trí làm việc theo các

luồng dọc sông. Sơ đồ mô tả trình tự khai thác của tàu hút bùn theo hình 1.9.

Hình 1.9. Trình tự khai thác của tàu hút bùn (1, 2, 3 – luồng di chuyển của tàu)

Về mặt trình từ khai thác để nâng cao chất lượng cát nguyên khai: Nhóm tác

giả thuộc Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam [15], [16] đã tính toán mô phỏng các

phương án khai thác với các chiều dài khu vực khác nhau tại một số địa điểm trọng

điểm trên sông Cửu Long bằng mô hình MIKE21C. Kết quả cho thấy: Trình tự phát

triển gương khai thác dọc sông ít có tác động đến xói bồi lòng sông lẫn khu vực

khai thác. Tuy nhiên, xem xét khía cạnh ảnh hưởng đến chất lượng cát khai thác, có

thể thấy trong quá trình nâng gầu chất cát vào phương tiện vận chuyển, bùn, cát hạt

mịn và tạp chất hữu cơ sẽ bị rửa trôi theo dòng chảy. Theo đó, các tác giả khuyến

nghị quy trình khai thác nên tiến hành từ phía hạ lưu lên thượng lưu nhằm nâng cao

21

chất lượng cát khai thác khi sử dụng thiết bị khai thác là máy xúc gầu ngoạm (hình

1. 10a và 1.10b) [6], [16].

a) b)

Hình 1.10. Mô tả hình sự hình thành dòng bùn khi hướng khai thác xuôi dòng (a) và

ngược dòng chảy (b)

1- máy xúc gầu ngoạm; 2- phà nổi đặt máy xúc;3- tàu chở cát (sà lan); 4- bùn và tạp chất hữu cơ; 5- thân cát.

Hướng 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động khai thác đến môi trường

xung quanh: Theo hướng nghiên cứu này có các tác giả tiêu biểu như: Андреев

О.В., Барышников Н.Б., Наумов Г.Г., Андреев О.В., Пичугов Г.С [24], [25],

[29], [30], [31], [32], [33], Hồ Sỹ Giao [5], [6], Bùi Xuân Nam [9], Nguyễn Phương

[10], Lê Mạnh Hùng, Đinh Công Sản [11], [15], [16]…. Các kết quả nghiên cứu đã

đạt được của các tác giả như sau:

- Hoạt động khai thác cát lòng sông gây ra tình trạng sạt lở bờ sông, bồi lắng

lòng dẫn tại nhiều vị trí, gây khó khăn không nhỏ cho giao thông thủy và công tác

cho thoát lũ. Nhiều đoạn sông bị suy thoái, hạ thấp mực nước vào mùa khô, gây khó

khăn không nhỏ cho hàng loạt công trình lấy nước, nhà máy lọc nước cho sản xuất

và sinh hoạt dọc sông [5], [15], [16] như sông Lion (Pháp) hoặc các sông trên miền

bắc nước Mỹ ….

- Nghiên cứu sự thay đổi hình thái khai trường, trữ lượng cát thực tế khai

thác so với thiết kế ban đầu. Quá trình mở rộng và xuống sâu khai thác trong điều

kiện đất đá bị sũng nước và tác động của dòng chảy đã làm cho một phần đất đá

xung quanh khai trường bị bào mòn, xói lở. Kết quả của quá trình này đã làm cho

hình dạng khai trường bị thay đổi so với thiết kế, mức độ thay đổi phụ thuộc vào

nhiều yếu tố như tốc độ dòng chảy, nhiệt độ môi trường, cấu tạo sa khoáng cát. Để

xác định phạm vi xói lở do ảnh hưởng của hoạt động khai thác các nhà khoa học đã

22

lập các tuyến quan trắc theo dõi trong thời gian dài (từ vài năm đến hàng chục năm).

Hướng 3: Nghiên cứu các giải pháp về quản lý:

Nhóm tác giả Binoy Aliyas Mattamana, Shiney Varghese, Kichu Paul [17]

trong dự án nghiên cứu đánh giá và tối ưu hóa chính sách phát triển khai thác cát

lòng sông dựa trên các kết quả quan trắc, thông kê số liệu của một đoạn sông cụ thể,

đã đưa ra một số quan điểm như: không nên khai thác một cách liên tục nhằm ổn

định dòng chảy và cân bằng lượng cát (dựa trên công thức Peter – Mayer). Ngoài ra,

nhóm tác giả đã đưa ra giải pháp sử dụng các rọ đá nhân tạo dưới đáy đặt cách biên

giới mỏ từ 300-500 m trên thượng nguồn phía khai trường để hạn chế tốc độ dòng

chảy. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa đề cập đến cơ chế xói lở khi hoạt động

khai thác gây ra.

Cục Thủy lợi và Thoát nước thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường Malaysia

năm 2009 và các nhà khoa học, nhà quản lý Malaysia [17], [19], [20], [22], [23] đã

nghiên cứu, ban hành Hướng dẫn quản lý khai thác cát bền vững và đưa ra các

nghiên cứu về quản lý khai thác cát lòng sông. Trong đó, các tác giả đã đưa ra được

một giới hạn khai thác cát về chiều sâu và quy trình quản lý, cấp phép khai thác rất

chi tiết, chặt chẽ. Tuy nhiên, do khác nhau về cơ chế quản lý cũng như pháp luật về

khoáng sản với Việt Nam nên không thể lựa chọn áp dụng hoàn toàn vào Việt Nam.

Bộ Môi trường, Lâm nghiệp và Biến đổi khí hậu Ấn độ năm 2015 [18] có đề

ra các quy định trong “Hướng dẫn quản lý khai thác cát bền vững”. Trong đó, đã

đưa ra các chính sách quản lý gắn với điều kiện từng khu vực trên toàn lãnh thổ Ấn

Độ, trong khai thác đã đề cập đến quy trình khai thác cát và ảnh hưởng đến đa dạng

sinh học.

1.4. Kết luận Chương 1

Qua quá trình phân tích tổng quan về tình hình khai thác và các kết quả

nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước trong lĩnh vực khai thác cát

lòng sông cho phép rút ra các kết luận sau:

Trên thế giới, công nghệ khai thác cát lòng sông rất đa dạng, sử dụng nhiều

chủng loại thiết bị hiện đại, công suất lớn. Trong khi đó, tại Việt Nam quy mô khai

thác phân tán, thiết bị khai thác có công suất nhỏ, công nghệ khai thác và trình tự

23

khai thác tại một số mỏ chưa thực sự phù hợp với điều kiện tự nhiên khu vực, kém

hiệu quả, gây tổn thất tài nguyên và ô nhiễm môi trường.

Các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học chủ yếu tập trung vào các

hướng như: nghiên cứu đề xuất công nghệ khai thác, hệ thống khai thác, đồng bộ

thiết bị khai thác; tác động của hoạt động khai thác tới môi trường sinh thái; đề xuất

các giải pháp bảo vệ môi trường khi khai thác cát lòng sông.

Các nhà khoa học đã đề xuất được các công thức lý thuyết và thực nghiệm để

xác định các thông số hình học khai trường, thông số hệ thống khai thác, phương

pháp tính toán xác định các chỉ tiêu công nghệ.

Tuy nhiên, các công trình còn chưa giải quyết triệt để một số vấn đề sau:

- Các kết quả nghiên cứu được xây dựng trên các con sông có điều kiện địa

chất khác nhau, do đó các kết quả nghiên cứu tuy đa dạng nhưng không thể áp dụng

vào điều kiện một số mỏ cát lòng sông tại Việt Nam.

- Chưa thiết lập hoàn chỉnh mối quan hệ giữa bán kính vùng xói lở phía

thượng nguồn và hạ nguồn khai trường đến các thông số tự nhiên, kĩ thuật như: tốc

độ dòng chảy, cỡ hạt đất đá và các thông số hình học mỏ khi nghiên cứu về ảnh

hưởng của hoạt động khai thác cát lòng sông tới môi trường xung quanh.

- Chưa đề xuất được các giải pháp về công nghệ khai thác và trình tự khai

thác phù hợp để bảo vệ các công trình xung quanh khi chế độ dòng chảy biến đổi

theo mùa và thân cát có cấu tạo địa chất khác nhau.

- Các giải pháp quản lý, cấp quyền khai thác cát lòng sông vẫn còn tách rời

các kết quả nghiên cứu khoa học, chưa xây dựng được các quy chuẩn, tiêu chuẩn

phù hợp với đặc trưng của hoạt động khai thác cát lòng sông.

Các tồn tại trên cần được nghiên cứu, giải quyết trong đề tài luận án này.

24

CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN - KĨ THUẬT ẢNH

HƯỞNG ĐẾN VÙNG XÓI LỞ KHI KHAI THÁC CÁT LÒNG SÔNG

2.1. Cơ sở lý thuyết về sự hình thành vùng xói lở đất đá khi khai thác cát dưới

lòng sông

Khi khai thác các mỏ khoáng sàng sa khoáng nằm dưới lòng sông, dưới tác

động của của hoạt động khai thác và động năng dòng chảy, đất đá xung quanh khai

trường trong phạm vi nào đó sẽ bị phá hủy và dịch chuyển, tạo ra vùng xói lở về

phía thượng nguồn và hạ nguồn. Bên cạnh đó, hoạt dộng khai thác đã tạo ra các

công trình nhân tạo (bờ mỏ, khai trường, bãi thải...) nằm dưới lòng sông, dẫn đến sự

thay đổi chế độ dòng chảy. Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Liên

bang Nga [31], [32], [33], [34], [36], [37], [38], [39], [44], [45], [46], khi dòng n ước

đi từ thượng nguồn qua ranh giới khai trường sẽ chuyển động động theo dạng xoáy,

kéo đất đá từ phía thượng nguồn xuống moong khai thác. Đi ra khỏi phạm vi vùng

chuyển động xoáy, hướng chuyển động của dòng chảy gần như song song với đáy

mỏ. Khi tới ranh giới bờ mỏ phía hạ nguồn khai trường, do sự cản chuyển động của

bờ mỏ khu vực này, vùng xoáy lại được hình thành và kết quả là đất đá cũng bị xói

lở tương tự như khu vực thượng nguồn. Tuy nhiên, tốc độ và phạm vi vùng xói lở

phía hạ nguồn nhỏ hơn phía thượng nguồn. Hình 2.1 thể hiện hình thái vùng xói lở

đất đá tại phía thượng nguồn và hạ nguồn khai trường khi có hoạt động khai thác

khoáng sản dưới lòng sông. Rõ ràng, dưới tác dụng của dòng chảy sau khi kết thúc

khai thác, biên giới mỏ có sự thay đổi so với biên giới thiết kế [29], [30], cụ thể:

Biên giới mặt khai trường được mở rộng về cả hai phía thượng nguồn (từ

điểm A đến điểm A1) và hạ nguồn (từ điểm D đến điểm D1). Ranh giới vùng xói lở

cắt bờ mỏ phía thượng nguồn tại điểm A2 và cắt bờ mỏ phía hạ nguồn tại điểm D2.

Ngược lại, biên giới đáy mỏ BC bị thu hẹp do có sự bồi lắng đất đá từ vùng

xói lở phía thượng nguồn dòng chảy (lăng trụ AA1A2) và từ vùng xói lở phía hạ

nguồn dòng chảy (lăng trụ DD1D2).

Kết quả của quá trình xói lở - trầm tích đã tạo ra khai trường mỏ có dạng

hình đa giác A1A2B1C1D3D1 (hình 2.1).

25

Như vậy, so với biên giới thiết kế ABCD, khai trường các mỏ dưới các lòng

sông mở rộng biên giới mặt, nhưng lại thu hẹp biên giới đáy mỏ. Mức độ mở rộng

(thu hẹp) bị chi phối bởi hình dạng và kích thước vùng xói lở phía thượng nguồn và

hạ nguồn, mà vùng xói lở lại chịu ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên – kĩ thuật của

từng mỏ cụ thể như: Tính chất cơ lý đá, kích thước cỡ hạt, tốc độ dòng chảy, công

nghệ khai thác, trình tự khai thác. Việc nghiên cứu cơ chế xói lở đất đá và ảnh

hưởng các yếu tố tới bán kính vùng xói với các lở mang ý nghĩa hết sức quan trọng

để làm cơ sở lựa chọn các giải pháp về kĩ thuật – công nghệ khai thác phù hợp, quy

định khoảng cách an toàn từ công trình cần bảo vệ đến điểm khai thác, cũng như các

giải pháp trong quản lý tài nguyên khoáng sản dưới các lòng sông.

LTN Lm LHN

Vn Vn

PhÝa h¹ nguånKhu vùc khai tr­êngPhÝa th­îng nguån

C¸t

L®

C¸t

A

B C

DA1

A2

D1

D2

1 2

3 4 65

A3

B1

D3

C1

Hình 2.1. Sơ đồ hình thành vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn khi khai

thác cát dưới lòng sông [45]

1, 2 – mặt nước thủy tĩnh trước và sau khi khai thác; 3, 4 - vùng chuyển động xoáy

tại ranh giới khai trường phía thượng nguồn và phía hạ nguồn; 5,6 – vùng xói lở

phía thượng nguồn và phía hạ nguồn khai trường; ABCD – hình dạng khai trường

thiết kế; A1A2B1C1D3D1 – hình dạng khai trường thực tế sau khi kết thúc khai thác.

Để đơn giản trong đánh giá mức độ thay đổi chế độ dòng chảy và bán kính

vùng xói lở đất đá phía thượng nguồn, phía hạ nguồn và trong biên giới khai trường,

có thể phân chia phạm vi ảnh hưởng của hoạt động khai thác thành 5 khu vực khác

nhau. Biên giới các khu vực được giới hạn bởi các mặt cắt 1-1; 2-2; 3-3, 4-4 (Hình

2.2). Tính từ hạ nguồn lên thượng nguồn dòng chảy các khu vực như sau:

- Khu vực thứ nhất (I): Nằm dưới vùng xói lở phía hạ nguồn (tính từ mặt cắt

1-1 về hạ nguồn). Đây là khu vực có tốc độ xói lở - trầm tích đất đá và các thông số

26

chế độ thủy văn ở trạng thái tự nhiên. Hoạt động khai thác mỏ chỉ có thể gây vẩn

đục dòng nước do sự trôi trượt của các hạt lơ lửng [44], [47], [48], [49], [50].

- Khu vực thứ hai (II): Vùng xói lở phía hạ nguồn khai trường (nằm trong

giới hạn mặt cắt 1-1 và mặt cắt 2-2. Tốc độ xói lở - trầm tích vật liệu (đất đá) tại

mặt cắt 2-2 có liên quan đến tốc độ dòng chảy tại khu vực chuyển tiếp từ khai

trường và vùng xói lở phía hạ nguồn khai trường. Khi đi ra khỏi khai trường mỏ, do

sự thu hẹp tiết diện tại mặt cắt 2-2, dòng chảy không những được gia tăng tốc độ,

mà cao độ mặt dòng chảy còn vượt cao hơn mực nước ở chế độ tự nhiên một giá trị

∆ZHN. Nguyên nhân của hiện tượng này là một phần dòng chảy tại khu vực này

chuyển động từ dưới lên trên, gặp thành phần dòng chảy từ trên xuống dưới đã tạo

thành vùng chuyển động xoáy. Chuyển động xoáy của dòng nước có tác dụng cắt

đất đá thành từng lớp mỏng và kéo chúng xuống đáy khai trường. Sơ đồ nguyên lý

hình thành vùng chuyển động xoáy của dòng chảy tại bờ mỏ phía hạ nguồn xem

hình 2.3.

12

34

L2

Lm = L3

L4

h n

12

34

IIIIII

IVV

h m

∆ZTN >

0

∆Z =

0

∆ZH

N >

0

h HN

G = 0

G = Gn G = Gn+ GTN

0 < G < Gn

in

im

inLx

Vn

Vm

Vnh n

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 [45]

in, im - độ dốc của mặt nước ở trạng thái tự nhiên và trong khu vực ảnh hưởng của

hoạt động khai thác; Vn, Vm – tốc dộ dòng chảy ở chế độ tự nhiên và trong khai

trường mỏ; hn – chiều sâu ngập nước của sa khoáng; ∆ZHN, ∆ZTN – trị số tăng

(giảm) của mặt nước tại ranh giới mỏ phía hạ nguồn và hạ nguồn

Kết quả của quá trình xói lở - bồi lắng tại khu vực này đã làm chiều dày đất

đá tại mặt cắt 2-2 giảm một giá trị là hHN (hình 2.2) [44], [45], [46], [49], [50].

27

- Khu vực thứ ba (III): Khai trường mỏ (giới hạn bởi mặt cắt 2-2 và mặt cắt

3-3). Đây là khu vực diễn ra các hoạt động khai thác khoáng sản. Khi khai trường

được mở rộng về chiều rộng và chiều sâu, cũng đồng nghĩa với việc làm thay đổi

chế độ dòng chảy trong khu vực này. Từ hình 2.2 cho thấy: Tại một vị trí cách mặt

phẳng 2-2 một giá trị Lx, cao độ mặt nước trước và sau khai thác trùng nhau.

- Khu vực thứ tư (IV): Vùng xói lở phía thượng nguồn (giới hạn bởi hai mặt

cắt 3-3 và 4-4), vùng này nằm về phía thượng nguồn khai trường mỏ. Dỏng chảy đi

từ thượng nguồn vào khai trường mỏ, khi qua mặt phẳng 3-3 sẽ chia thành 02 thành

phần, đó là: Thành phần chảy song song với hướng dòng chảy ở trạng thái tự nhiên

và thành phần chảy vuông góc với hướng dòng chảy tự nhiên. Vector dòng chảy

tổng có hướng gần song song với góc dốc sườn tầng khai thác (hình 2.3) [44], [45],

[46], [49], [50].

C¸tC¸t

A

B C

D

Vn

1

2

5

3 4

6

Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý hình thành vùng chuyển động xoáy của dòng chảy tại

ranh giới thượng nguồn là hạ nguồn [45]

1, 4 – hướng dòng chảy ở trạng thái tự nhiên phía thượng nguồn và hạ nguồn; 2 –

thành phần chảy thẳng đứng từ trên xuống dưới tại khu vực biên giới khai trường

phía thượng nguồn; 3 – thành phần chảy từ dưới lên tại khu vực biên giới phía hạ

nguồn; 5, 6 – vùng chuyển động xoáy phía thượng và hạ nguồn

Kết quả của quá trình này chiều cao cột nước giảm xuống một giá trị hTN và

hình thành vùng chuyển động xoáy tại khu vực mép tầng khai thác, kéo vật liệu từ

phía thượng nguồn vào trong khai trường.

- Khu vực thứ năm (V): Trên vùng xói lở thượng nguồn (tính mặt cắt 4-4 về

thượng nguồn). Cũng tương tự như vùng (I), tại khu vực này các thông số chế độ

thủy văn ở trạng thái tự nhiên không phụ thuộc vào hoạt động khai thác mỏ.

28

Trong điều kiện cụ thể, nếu coi các chỉ tiêu về cấu trúc địa chất, chiều dày

thân khoáng, kích thước cỡ hạt không không thay đổi, thì trong các khu vực đã phân

tích ở trên chỉ có khu vực khai trường là có thể xác định được các thông số trong

quá trình thiết kế khai thác, còn các vùng I, II, IV, IV chịu sự ảnh hưởng của các

thông số hình học khai trường, trình tự khai thác và chế độ dòng chảy. Trong các

khu vực trên, khu vực I và V không nằm trong phạm vi nghiên cứu của luận án.

Như vậy, hoạt động khai thác cát dưới các dòng sông không chỉ làm thay đổi

chế độ dòng chảy, thay đổi cấu trúc địa chất của sa khoáng mà còn làm thay đổi trữ

lượng mỏ so với thiết kế. Chi tiết về sự thay đổi các thông số tại các khu vực được

trình bày cụ thể dưới đây.

2.1.1. Xác định các thông số vùng xói lở phía hạ nguồn

Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học [42], [44], [46] cho thấy: Vùng xói

lở tại phía hạ nguồn được hình thành do sự bào mòn đất đá theo từng lớp từ trên

xuống dưới. Kết thúc quá trình bào mòn vùng xói lở có dạng tam giác DD1D2. Sau

khi tách ra khỏi nguyên khối các phần tử hạt mịn, khối lượng riêng nhỏ (hạt phù sa)

sẽ chuyển động xuôi dòng chảy. Đây là nguyên nhân cơ bản gây ra độ vẩn đục đối

với các dòng sông khi thực hiện công tác khai thác cát. Tùy thuộc vào tốc độ dòng

chảy và khối lượng của chúng mà phạm vi gây vẩn đục dòng nước có thể ở phạm vi

hẹp hoặc phạm vi rộng. Hiện tượng này cần phải được quan tâm để đưa ra các giải

pháp phù hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong quá trình khai thác.

h n

γc

LHN

DD1

D2

α

h xl

αxl

∆ZH

N

π/2−γc

π/2−α

in

imz

O x

υn

αHN

Hình 2.4. Sơ đồ xác định các thông số vùng xói lở phía hạ nguồn [45]

29

Thành phần cỡ hạt còn lại sẽ theo sự vận động xoáy của dòng nước, di

chuyển xuống khai trường mỏ và lắng đọng tại chân tầng (hình 2.4). Sau một

khoảng thời gian nào đó quá trình bào mòn – lắng đọng tại khu vực này cân bằng,

khi đó tại mặt cắt 2-2, cao độ mép tầng thiết kế giảm đi một giá trị HNh [44]:

nHNxlHN hZhh −∆+= , m (2.1)

Trong đó: hxl – chiều sâu vùng xói lở phía hạ nguồn (tính từ mặt nước ở

trạng thái tự nhiên đến đáy vùng xói lở), m; HNZ∆ - mức độ gia tăng của mặt nước

tại mặt cắt 2-2, m; hn – chiều sâu ngập nước (tính từ mặt dòng chảy ở trạng thái tự

nhiên tới vách thân khoáng), m.

Chiều sâu vùng xói lở phía hạ nguồn được xác định theo công thức [45]:

28,0

4,142,086,0 ..25,0

c

nnxl d

himh = , m (2.2)

Trong đó: m – hệ số kể đến độ đồng đều của cỡ hạt đất đá; dc – đường kính

cỡ hạt đất đá bị xói lở, m; in – độ dốc dọc của dòng chảy ở trạng thái tự nhiên, %.

Mức độ gia tăng của mặt nước tại mặt cắt 2-2 được xác định theo công thức

[44]:

gVL

hmV

iZ xlnHN

xl

xlnHN 22.

22

3,12

2 −−

−=∆

ϑ , m (2.3)

Trong đó: Vxl – tốc độ dòng chảy khi bắt đầu xảy ra hiện tượng xói lở đất đá,

m/s; LHN – bán kính vùng xói lở phía hạ nguồn, m; nϑ - tốc độ dòng chảy ở trạng

thải tự nhiên, m/s; g – gia tốc trọng trường, m/s2.

Tốc độ của dòng chảy khi vật liệu bắt đầu xói lở phụ thuộc vào đường kính

cỡ hạt vật liệu khai khác và chiều sâu ngập nước được xác định theo công thức [40]: 17,0

.6,1

=

c

ncxl d

hdgV , m/s (2.4)

Tiết diện vùng xói lở (DD1D2):

( )DDDDDS DDDˆsin..

21

2121 = , m2 (2.5)

αsin2HNhDD = , m (2.6)

30

c

HNLDD

γcos1 = , m (2.7)

( )ccD γαπγπ

απ

+−=−+−=22

ˆ (2.8)

Từ các công thức (2.5), (2.6), (2.7), (2.8), ta có:

( )cc

HNHNDDD

hLS γααγ

+= sinsin.cos.2

.21 , m2 (2.9)

Thể tích vật liệu bị xói lở:

( )cc

HNHNDDDDDD

BhLBSV γα

αγ+== sin

sin.cos.2..

2121 , m3 (2.10)

Xác định góc xói lở: theo định luật hàm số sin trong tam giác DD1D2, ta có:

DDDDD

DDD

xlˆsinsinˆsin212

2

1 ==α

(2.11)

Độ lớn góc 2D̂ xác định theo công thức:

HN

cHN

Lh

DDDDDD

.sincos.

arcsin.ˆsin

arcsinˆ1

22 α

γ=

= (2.12)

Góc nghiêng sườn tầng trong vùng xói lở:

HN

cHNHN L

hD.sin

cos.arcsinˆ

2 αγ

ααα −=−= (2.13)

Trong đó: α – góc nghiêng sườn tầng thiết kế, độ.

Góc xói lở:

( )HN

cHNcxl L

hDD

.sincos.

arcsinˆˆ180 2 αγ

γαα −+=−−= (2.14)

Gọi QHN là trữ lượng cát chảy vào mỏ từ vùng xói lở phía hạ nguồn. Giá trị

của QHN tỉ lệ thuận với thể tích vùng xói lở DD1D2 và được xác định theo công

thức:

trDDDHN VVQ −= 21 (2.15)

Với Vtr – trữ lượng cát trôi ra khỏi vùng xói lở phí hạ nguồn, m3. Phần trữ

lượng này phụ thuộc vào tốc dộ dòng chảy, đường kính cỡ hạt đất đá và công nghệ

khai thác.

31

2.1.2. Xác định các thông số vùng xói lở phía thượng nguồn

Theo kết quả nghiên cứu của Tiến sĩ Haumov G.G [44] Trường đại học Giao

thông Liên bang Nga: Đối với khu vực này, do quá trình vận động của vật liệu xuôi

theo dòng chảy lên toàn bộ vật liệu thuộc phạm vi vùng xói lở phía thượng nguồn sẽ

dịch chuyển vào trong đáy khai trường mỏ và bồi tích tại chân tầng khai thác. Khi đi

qua mặt phẳng 3-3 vào khu vực khai trường (Hình 2.5) độ dốc mặt nước và vận tốc

dòng chảy tại khu vực (im) có sự thay đổi so với trạng thái tự nhiên.

in

im

3

h n

A1

A2

B

3

∆ZTN

α∗xl γc

α

π/2−α

Aπ/2+γc

αTN

∆ZTNυn

z

xo

LTN

Vm

Hình 2.5. Sơ đồ xác định các thông số vùng xói lở phía thượng nguồn [45]

Vận tốc dòng chảy tại khu vực khai trường được xác định theo công thức [41]:

nm

nnm hh

hV

+=

.ϑ , m/s (2.16)

Độ dốc mặt nước tại khu vực khai trước tính toán theo biểu thức [41]:

( ) 3,3

3,3.

nm

nnm hh

hii

+= , m/s (2.17)

Trong đó: nϑ – tốc độ dòng chảy ở chế độ tự nhiên, m/s; hm – chiều sâu khai

trường, m; hn- chiều sâu ngập nước, m; in – độ dốc bề mặt dòng chảy ở trạng thái tự

nhiên, %.

Trị số giảm mặt nước tại mặt phẳng 3-3 được xác định theo công thức:

( )mnTN iiAAZ −=∆ 1 (2.18)

c

TNLAA

γcos1 = (2.19)

32

Trong đó: LTN – bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn, m; cγ - góc dốc

của thân cát, độ.

Xét lăng trụ vùng xói lở AA1A2 (Hình 2.5), ta có:

AAA

AAA

AAA

ˆsinsinˆsin21

1

2

2

1 == (2.20)

*

2

12 sinˆsin xlA

AAAA α= (2.21)

AA

AAAA ˆsin.ˆsin 2

121 = (2.22)

( )cA γαπ −−=ˆ ; ( )mnxl iiarA −== sin*1 α ; ( )*

2 xlcA αγα +−= (2.23)

Từ các công thức (2.21), (2.22) và (2.23), ta có:

( )[ ]*

*2 sincos.sin xl

cxlc

TNLAA αγαγα +−

= (2.24)

( )[ ] ( )ccxlc

TNLAA γαγαγα

−+−

= sincos.sin *21 (2.25)

Trong đó: α - góc nghiêng sườn tầng thiết kế, độ; *xlα - góc xói lở phía

thượng nguồn, độ.

Góc nghiêng sườn tầng sau khi kết thúc hiện tượng xói lở - trầm tích phía

thượng nguồn: *

2ˆ

xlcTN A αγαα +=−= (2.26)

Tiết diện vùng xói lở phía thượng nguồn AA1A2:

( )AAAAAS AAAˆsin..

21

2121 = , m2 (2.27)

Từ công thức (2.19) và (2.25), ta có:

( )[ ] ( )ccxlc

TNAAA

LS γα

γαγα−

+−= 2

2*

2

2sin

cos.sin.21 (2.28)

Thể tích vật liệu bị xói lở từ phía thượng nguồn:

( )( )[ ] cxlc

cTNAAAAAA

BLBSV

γαγαγα

2*

22

2121 cos.sin.2sin..

+−−

== , m3 (2.29)

Với B – chiều rộng khai trường, m.

33

Gọi QTN là trữ lượng cát chảy vào mỏ từ vùng xói lở phía thượng nguồn. Giá trị

của QTN chính là thể tích vùng xói lở AA1A2 và được xác định theo công thức (2.29).

2.1.3. Xác định các thông số khối trầm tích trong ranh giới khai trường

Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học [44], [51], [52] cho rằng: Quá

trình trầm tích vật liệu tại phía thượng nguồn và hạ nguồn khai trường được chia

thành 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn I: Giai đoạn khối trầm tích có dạng tam giác

Đất đá phía thượng nguồn và phía hạ nguồn bị xói lở theo từng lớp và lắng

đọng xuống chân tầng khai thác. Theo thời gian quá trình xói lở tiếp tục được mở

rộng, đồng nghĩa với nó là vùng trầm tích được gia tăng thể tích. Tại một thời điểm

nào đó khối vật liệu trầm tích sẽ có dạng tam giác (A2’BB’ - phía thượng nguồn;

D2’CC’ – phía hạ nguồn). Chi tiết được trình bày tại hình 2.6.

+ Giai đoạn II: Khối trầm tích có dạng hình đa giác

Vật liệu tiếp tục được tích tụ tại khai trường, đến một thời điểm nhất định

quá trình xói lở - trầm tích đạt trạng thái cân bằng. Khi đó, vùng xói lở đạt trạng thái

cực đại, còn khối vật liệu trầm tích trong khai trường chuyển từ dạng tam giác sang

dạng đa giác (A2A3B1B – phía thượng nguồn và D2D3C1C – phía hạ nguồn). Tại

thời điểm cân bằng quá trình xói lở - bồi lắng, góc nghiêng sườn tầng có giá trị bằng

góc sườn tầng thiết kế (Hình 2.6).

a) b)

h xl

3

A1

A2

B

3

α∗xl

γc

LTN

α

A

υn

z

o

Vm

B'

α'

I

I'

II

II'

A2'

A1'

αTN

A3

B1

h n

h n LHN

DD1

D2

α

h xl

αxl

z

υn

αHN

Vm

III

I'II'

α'

D2'D1'

2

2

D3

C1 CC'

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) (I, I’ – vùng xói lở; II, II’ –khối

trầm tích)

34

Độ dài cạnh BB1 phía thượng nguồn được xác định gần đúng theo công thức:

( )BhhV

BBxlm

AAA

.*121

−= , m (2.30)

Độ dài cạnh CC1 phía hạ nguồn:

( ) BhhVV

CCxlm

trDDD

.21

1 −

−= , m (2.31)

Trong các công thức trên bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn và phía hạ

nguồn khai trường là ẩn số quan trọng cần phải làm sáng tỏ để xác định các thông

số khai trường khi khai thác các mỏ cát sa khoáng dưới lòng sông.

2.2. Thực nghiệm nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến vùng xói lở

2.2.1. Mô hình thực nghiệm

Bán kính vùng xói lở phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Đường kính cỡ hạt,

lực liên kết giữa các phần tử đất đá, chiều dày thân khoáng, tốc dộ dòng chảy, độ

dốc lòng sông, công nghệ khai thác, các thông số hệ thống khai thác, trình tự khai

thác ...

Các yếu tố này tác động không đơn lẻ mà tác động qua lại hữu cơ với nhau,

cường độ tác động của chúng phụ thuộc vào vị trí không gian khác nhau (thượng

nguồn, hạ nguồn, trong khai trường). Để có cơ sở trực quan phân tích động thái dịch

chuyển đất đá và sự tác động của các yếu tố tự nhiên – kĩ thuật đến bán kính vùng

xói lở khi khai thác, tác giả đã tiến hành xây dụng mô hình thực nghiệm mô phỏng

quá trình khai thác cát dưới lòng sông. Mô hình thực nghiệm như sau:

Sử dụng tấm mica trong suốt uốn thành máng dạng parabol để mô phỏng

hình dạng tự nhiên của lòng sông, máng có kích thước dài × rộng × cao = 260cm ×

40cm × 60cm. Bịt kín hai đầu máng bằng hai tấm mica hình bán nguyệt, trên mỗi tấm

mica này có lắp van hình chữ T để tiếp nhận hoặc xả nước. Một đầu của máng được

lắp với hệ thống cấp nước có áp. Khi thực nghiệm nước được tháo từ hệ thống cấp

nước có áp qua máng tạo dòng chảy tương tự như quá trình vận động của nước dưới

dòng sông. Tốc độ nước sẽ được điều chỉnh bằng cách thay đổi trạng thái làm việc

của các van hình chữ T. Ống cấp nước và tháo nước có đường kính 10 mm.

Máng được đặt trên một giá làm bằng sắt, sau khi đã lắp đặt xong sẽ đổ các

35

loại vật liệu có độ hạt khác nhau (cát đen, cát vàng và sỏi nhỏ), tiếp sau đó xả nước

vào máng và tiến hành làm các thực nghiệm.

Quá trình thực nghiệm được quay phim, chụp ảnh, đo đạc thu thập số liệu

phục vụ công tác sự tác động của các yếu tố tự nhiên – kĩ thuật đến trị số bán kính

vùng xói lở.

Để mô phỏng hình dạng và các thông số của khai trường, sử dụng dây

polyme màu đỏ dán trên thành máng. Mô hình thực nghiệm xem hình 2.7 và 2.8.

A

A

1

2

3

khai tr­êng th­îng nguånh¹ nguån

54

2

1

60 cm

A-A

c¸t

n­íc

50 m

Hình 2.7. Mô hình thực nghiệm nghiên cứu vùng xói lở phía hạ nguồn và hạ nguồn

khai trường khi khai thác cát dưới lòng sông

1 – máng mica; 2 – giá đỡ bằng thép; 3 - ống dẫn nước;

4 – van chữ T thượng nguồn; 5 – van chữ T hạ nguồn)

2.2.2. Quá trình thực hiện công tác nghiên cứu

Để nghiên cơ chế xói lở của đất đá khi có hoạt động khai thác mỏ, tiến hành

đổ cát vào máng với chiều cao từ 10÷30 cm và bơm nước ngập từ 10÷15 cm. Mở

van T tại hai đầu máng để tạo dòng chảy, song song với quá trình tháo nước, tiến

hành xúc một phần hoặc toàn bộ khối cát ra khỏi phạm vi ranh giới khai trường.

Tốc độ dòng chảy được xác định trên cơ sở thả vật nổi (mẩu xốp), dùng đồng

hồ bấm thời gian và đo quãng đường di chuyển của vật nổi. Các yếu tố ảnh hưởng

tới vùng xói lở phía thượng nguồn và phía hạ nguồn khai trường được nghiên cứu

gồm: tốc độ dòng chảy, chiều sâu khai thác, chiều dài khai trường, đường kính cỡ

hạt. Để đảm bảo tính chính xác, quá trình thực nghiệm được tiến hành lặp lại một số

lần.

a) b)

36

Hình 2.8. Minh họa hình ảnh trước (a) và sau thực nghiệm (b)

Các thông số thực nghiệm được lập thành bảng, sau đó sử dụng phần mềm

Microsoft Excel xây dựng sự phụ thuộc của bán kính vùng xói lở với từng yếu tố về

tốc độ dòng chảy, chiều sâu khai thác, chiều dài khai trường, đường kính cỡ hạt.

2.2.3. Nghiên cứu các yếu tố tự nhiên – kĩ thuật ảnh hưởng đến vùng xói lở

2.2.3.1. Ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy

Ban đầu thí nghiệm được thực hiện ở trạng thái thủy tĩnh (tốc độ dòng nước

Vn = 0 m/s), các thông số khai trường như: Chiều dày lớp cát 20 cm, chiều sâu ngập

nước hn = 10 cm, góc dốc sườn nguồn tầng γc = 400 (Bảng 2.1). Tiến hành xúc cát

theo trình từ tự hạ nguồn lên thượng, trong quá trình xúc cát quan sát động thái vận

động của cát. Kết quả thực nghiệm cho thấy: Hiện tượng cát chảy xuất hiện khi xúc

cát, tốc độ chảy tăng dần khi tăng chiều sâu khai thác và đạt tốc độ lớn nhất khi

chiều sâu kết thúc khai thác bằng chiều dày của thân cát. Kết thúc quá trình khai

thác, góc dốc sườn tầng đạt 25÷280, hình dạng và bán kính xói lở phía thượng

nguồn và phía hạ nguồn tương tự nhau. Sau đó, quá trình xúc cát lại được tiến hành

ngược lại từ thượng nguồn về hạ nguồn. Kết quả nhận được cũng tương tự như kết

quả thí nghiệm xúc cát từ phía hạ nguồn lên thượng nguồn. Như vậy, khi nước ở

trạng thái tĩnh, vùng xói lở thượng nguồn có hình dạng tương tự như phía hạ nguồn,

bán kính xói lở nhỏ và không phụ thuộc vào trình tự khai thác.

Sau đó, thay đổi chế độ dòng chảy từ 10÷50 cm/s để thực hiện công tác

nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy đến bán kính vùng xói lở. Kết quả

nghiên cứu được tổng hợp trong bảng 2.1. Căn cứ vào các số liệu thực nghiệm trong

bảng 2.1 cho phép xây dựng biểu đồ thể hiện sự phụ thuộc của bán kính vùng xói lở

37

phía thượng nguồn và phía hạ nguồn với tốc độ dòng chảy (Hình 2.9).

Bảng 2.1. Các thông số thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy

đến bán kính vùng xói lở

TT Thông số thực nghiệm Đơn vị

Giá trị theo tốc độ dòng chảy Vn

0.1m/s 0.19m/s 0.30m/s 0.41m/s 0.5m/s

1 Chiều dày lớp cát m 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

2 Chiều sâu ngập nước m 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

3 Góc nghiêng máng nước % 0 0 0 0 0

4 Kích thước khai trường

- Dài m 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6

- Rộng m 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

- Chiều sâu m 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

5 Bán kính vùng xói lở m

5.1 Phía thượng nguồn m

- Lần 1 0.16 0.28 0.39 0.48 0.54

- Lần 2 0.14 0.27 0.38 0.46 0.57

- Lần 3 0.17 0.26 0.36 0.45 0.55

5.2 Phía hạ nguồn m

- Lần 1 " 0.13 0.17 0.21 0.23 0.25

- Lần 2 " 0.11 0.18 0.22 0.24 0.28

- Lần 3 0.13 0.19 0.23 0.23 0.26

38

Hình 2.9. Sự phụ thuộc của bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn

vào tốc độ dòng chảy

Từ hình 2.9 cho thấy: Phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa bán kính

vùng xói lở với tốc độ dòng chảy như sau:

+ Phía thượng nguồn:

LTN = 0,8696Vn0,6949, m (2.32a)

(R2 = 0,9756)

+ Phía hạ nguồn:

LHN = 0,3342Vn0,4071, m (2.32b)

(R2 = 0,9968)

2.2.3.2. Ảnh hưởng của đường kính cỡ hạt

Đường kính cỡ hạt là một thông số ảnh hưởng trực tiếp đến bán kính vùng

xói lở đất đá phía thượng nguồn và hạ nguồn khai trường. Kết quả nghiên cứu thực

nghiệm trên 3 loại vật liệu (cát đen hạt mịn, cát vàng hạt thô và sỏi sạn) cho thấy:

Trong điều kiện các thông số khai trường (chiều dài, chiều rộng, chiều sâu) và tốc

độ dòng chảy không thay đổi thì bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ

nguồn khai trường tỉ lệ nghịch với đường kính cỡ hạt. Nghĩa là, đất đá có đường

kính cỡ hạt càng lớn thì bán kính vùng xói lở càng nhỏ và ngược lại, đất đá có

đường kính cỡ hạt càng nhỏ thì bán kính vùng xói lở càng lớn (Hình 2.10). Các

thông số thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của đường kính cỡ hạt tới trị số bán

kính vùng xói lở xem bảng 2.2.

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

TT Thông số thực nghiệm Đơn vị

Giá trị theo đường kính cỡ hạt Cát đen hạt

mịn, dc = 0,25 mm

Cát đen hạt trung, dc =

0,5 mm

Cát vàng hạt thô, dc = 1,5

mm

Sỏi sản, dc = 3,0 mm

1 Chiều dày lớp vật liệu

mm 0.2 0.2 0.2

2 Chiều sâu ngập nước m 0.1 0.1 0.1 4 Kích thước khai

39

trường - Dài m 0.6 0.6 0.6 0.6 - Rộng m 0.4 0.4 0.4 0.4 - Chiều sâu m 0.2 0.2 0.2 0.2 5 Tốc độ dòng chảy m/s 0.3 0.3 0.3 0.3 6 Đường kính cỡ hạt mm 0.25 0.5 1.5 3 7 Bán kính vùng xói lở cm

7.1 Phía thượng nguồn cm - Lần 1 " 0.71 0.53 0.39 0.34 - Lần 2 " 0.66 0.58 0.38 0.28 - Lần 3 " 0.7 0.56 0.37 0.29

7.2 Phía hạ nguồn cm - Lần 1 " 0.35 0.28 0.21 0.16 - Lần 2 " 0.29 0.26 0.24 0.17 - Lần 3 " 0.3 0.27 0.2 0.18

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

Phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa bán kính vùng xói lở với đường

kính cỡ hạt qua kết quả thực nghiệm như sau:

+ Phía thượng nguồn:

, m (2.33a)

(R2 = 0,9816)

+ Phía hạ nguồn:

, m (2.33b)

352,0

cTN d

L =0,4271

306,0 c

HN dL =0,2292

40

(R2 = 0,9942)

2.2.3.3. Ảnh hưởng của độ dốc lòng sông

Độ dốc lòng sông làm gia tăng tốc độ dòng chảy, ở vùng thượng nguồn

thường có độ dốc lớn hơn vùng hạ nguồn. Chính vì vậy, tốc dộ dòng chảy tại

thượng nguồn sẽ lớn hơn tốc độ dòng chảy vùng hạ lưu. Theo kết quả nghiên cứu

của các nhà khoa học [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42], [43] cho

thấy: Tăng độ dốc lòng sông sẽ làm tăng ứng suất trượt của các lớp đất đá [45] và

tăng tốc độ trượt lở. Để đánh giá chính xác mức độ ảnh hưởng của độ dốc lòng sông

đến phạm vi xói lở khi khai thác các mỏ khoáng sàng sa khoáng dưới lòng sông, tác

giả đã tiến hành thực hiện một số thí nghiệm với các thông số như sau:

Bảng 2.3. Các thông số thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc lòng sông

đến bán kính vùng xói lở

TT Thông số thực nghiệm Đơn vị

io =1% io =2% io =3% io =4% io =5%

1 2 3 4 5 1 Chiều dày lớp vật liệu m 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 2 Chiều sâu ngập nước m 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 4 Kích thước khai trường - Dài m 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 - Rộng m 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 - Chiều sâu m 5 Tốc độ dòng chảy m/s 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 6 Bán kính vùng xói lở cm

6.1 Phía thượng nguồn m - Lần 1 " 0.38 0.43 0.48 0.52 0.59 - Lần 2 " 0.4 0.41 0.47 0.51 0.57 - Lần 3 " 0.39 0.46 0.51 0.5 0.56

6.2 Phía hạ nguồn m - Lần 1 " 0.21 0.24 0.28 0.29 0.3 - Lần 2 " 0.19 0.23 0.26 0.27 0.32 - Lần 3 " 0.22 0.22 0.25 0.27 0.28

Từ kết quả thực nghiệm cho thấy: Với một loại đất đá nhất định độ dốc lòng

sông càng lớn thì vùng xói lở càng rộng (Hình 2.11).

41

Hình 2.11. Sự phụ thuộc của bán kính vùng phá hủy phía thượng nguồn và hạ

nguồn vào độ dốc lòng sông

Phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa bán kính vùng xói lở với độ dốc lòng

sông qua kết quả thực nghiệm như sau:

+ Phía thượng nguồn:

LTN = 0,3696 i0,261 , m (2.34a)

(R2 = 0,9568)

+ Phía hạ nguồn:

LHN = 0,2094 i0,2329 , m (2.34b)

(R2 = 0,9768)

2.2.3.4. Ảnh hưởng của chiều dài khai trường

Các thông số hình học của khai trường như: chiều dài, chiều rộng và chiều sâu

khai thác…là các yếu tố kĩ thuật ảnh hưởng trực tiếp tới vùng xói lở đất đá. Hoạt

động khai thác khoáng sản nói chung và khai thác cát dưới lòng sông nói riêng, đã

làm thay đổi chế độ dòng chảy và lực liên kết của đất đá trong khối.

Bảng 2.4. Các thông số thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài khai

trường đến bán kính vùng xói lở

TT Thông số thực nghiệm Đơn vị

Giá trị theo chiều dài khai trường

Lm = 0.4 m

Lm = 0.45m

Lm = 0.5m

Lm = 0.55m

Lm = 0.6m

Lm = 0.65m

Lm = 0.7m

1 Chiều dày lớp vật liệu m 0.2 20 20 20 20 20 20

2 Chiều sâu ngập m 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

42

nước

3 Góc nghiêng máng nước % 0 0 0 0 0 0 0

4 Kích thước khai trường

- Dài m 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7

- Rộng m 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

- Chiều sâu m

5 Tốc độ dòng chảy m/s 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

6 Bán kính vùng xói lở m

6.1 Phía thượng nguồn m

- Lần 1 " 0.25 0.33 0.4 0.42 0.44 0.44 0.45

- Lần 2 " 0.28 0.35 0.43 0.43 0.43 0.44 0.44

- Lần 3 " 0.31 0.37 0.43 0.44 0.46 0.43 0.42

6.2 Phía hạ nguồn m

- Lần 1 " 0.17 0.19 0.23 0.24 0.25 0.25 0.26

- Lần 2 " 0.16 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.24

- Lần 3 " 0.16 0.2 0.21 0.22 0.22 0.24 0.23

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm (với các thông số như trong bảng 2.4) về

ảnh hưởng của các thông số hình học của khai trường đến vùng xói lở cho thấy: Bán

kính vùng xói lở tăng dần khi tăng chiều dài khai trường. Tuy nhiên, tiếp tục tăng

chiều dài khai trường đến một giá trị nào đó, thì bán kính vùng xói lở sẽ dừng lại và

không tăng nữa (Hình 2.12). Nguyên nhân của hiện tượng này có thể được giải

thích là: Khi chiều dài khai trường nhỏ, bờ mỏ phía hạ nguồn có tác dụng như một

vật cản để hạn chế tốc độ dòng chảy và phạm vi xói lở của đất đá.

43

Hình 2.12. Sự phụ thuộc của bán kính vùng xói lở vào chiều dài khai trường

Trong điều kiện thực tế sản xuất, do cát lòng sông có cấu tạo dạng dải dọc

theo lòng sông, nên chiều dài khai trường thường lớn hơn rất nhiều lần chiều sâu

khai trường. Do dó, có thể coi sự ảnh hưởng của chiều dài khai trường đến bán kính

vùng xói lở là không lớn và giá trị này có thể bỏ qua.

2.2.3.5. Ảnh hưởng của chiều sâu khai trường

Trong các thông số cơ bản của khai trường mỏ thì chiều sâu khai thác là một

yếu tố ảnh hưởng mạnh nhất đến bán kính vùng xói lở đất đá. Kết quả nghiên cứu

trong điều kiện phòng thí nghiệm và khảo sát hiện trạng các mỏ khai thác thực tế

cho thấy: Chiều sâu khai thác càng lớn thì bán kính vùng xói lở ảnh hưởng càng lớn

đặc biệt là bờ mỏ phía thượng nguồn. Khi tăng chiều sâu khai thác đồng nghĩa với

việc tăng thế năng của các phân tử đất đá nằm xung quanh biên giới khai trường do

sự gia tăng khoảng cách thẳng đứng từ các phần tử đất đá đến đáy khai trường, từ

đó làm giảm cường độ liên kết trong khối của các khối đất đá. Mức độ ảnh hưởng

của chiều sâu khai thác đến bán kính vùng xói lở đất đá phía thượng nguồn và hạ

nguồn còn bị chi phối bởi nhiều yếu tố khác như: đường kính cỡ hạt của đất đá, tốc

dộ dòng chảy, lực liên kết của đất đá trong khối… Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng

của chiều sâu khai trường đến bán kính vùng xói lở đất đá phía thượng nguồn khai

trường được thống kê trong bảng 2.5.

44

Bảng 2.5. Các thông số thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của chiều sâu khai

trường đến bán kính vùng xói lở

TT Thông số thực nghiệm Đơn vị Giá trị theo chiều sâu khai trường

hm = 0.1m

hm = 0.15 m

hm = 0.2m

hm = 0.25m

hm = 0.3m

1 Kích thước khai trường - Dài m 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 - Rộng m 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 - Chiều sâu m 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 2 Tốc độ dòng chảy m/s 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 3 Bán kính vùng xói lở m

3.1 Phía thượng nguồn m - Lần 1 " 0.18 0.25 0.35 0.38 0.42 - Lần 2 " 0.19 0.26 0.34 0.39 0.45 - Lần 3 " 0.21 0.27 0.32 0.37 0.42

3.2 Phía hạ nguồn cm - Lần 1 " 0.14 0.18 0.23 0.28 0.31 - Lần 2 " 0.15 0.19 0.25 0.29 0.31 - Lần 3 " 0.163 0.2 0.22 0.27 0.29

Sự phụ thuộc của bán kính vùng xói lở đất đá vào chiều sâu khai thác được

thể hiện qua hình 2.13.

Hình 2.13. Sự phụ thuộc của bán kính vùng xói lở vào chiều sâu khai thác

Phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa bán kính vùng xói lở với chiều sâu

khai trường qua kết quả thực nghiệm như sau:

+ Phía thượng nguồn:

LTN = 1,175 hm0,7897 , m (2.35a)

45

(R2 = 0,9974)

+ Phía hạ nguồn:

LHN = 0,5454 hm0,5302, m (2.35b)

(R2 = 0,9804)

2.3. Thiết lập sự phụ thuộc bán kính vùng xói lở với các thông số tự nhiên - kĩ

thuật

- Tại phía thượng nguồn khai trường: Xét phần tử đất đá tại điểm A1, nằm

trên vách thân cát, cách mặt phẳng 3-3 một khoảng LTN và có cao độ hm.

- Tại phía hạ nguồn khai trường: Xét phần tử đất đá tại điểm D1, nằm trên

vách thân cát, cách mặt cắt 2-2 một khoảng cách LHN và có độ cao hm –

(LTN+LHN)ctgγc.

Khi bứt ra khỏi nguyên khối, các phần tử đất đá này chuyển động trong môi

trường thủy lực, tại thời điểm bất kì mỗi phần tử đất đá chịu tác dụng của lực đẩy

Acsimet, trọng lực và tác động của dòng nước. Đối với khu vực thượng nguồn lực

tác động của dòng nước lên phần tử đất đá thuận chiều với chiều chuyển động của

hạt, còn đối với khu vực hạ nguồn, lực tác động của dòng lại ngược chiều với chiều

chuyển động của hạt.

Bán kính xói lở tại đạt giá trị cực đại khi phần tử cát thứ i ở vị trí cân bằng

hoặc chúng bị có bị xói lở nhưng khoảng cách dịch chuyển không lớn so với vị trí

ban đầu.

B1

P

B

A1

Z

x

LTN

xi

h m

Fxτ

Fz

dx

dzh i

A1'

α

O

3

3 Hình 2.14. Sơ đồ xác định điểm bán kính vùng sạt lở phía thượng nguồn

Lực tác động của dòng nước lên vật theo phương nằm ngang được xác định

46

theo công thức [24]: 22.. xcnxx dCKF ϑρ= , N (2.36)

Trong đó: dc – đường kính cỡ hạt, m; nρ - dung trọng của nước, kg/m3;

Kx – hệ số sức cản chuyển động theo phương nằm ngang;

xϑ - tốc độ chuyển động của hạt theo phương nằm ngang, m/s;

f1 – hệ số tỉ lệ thuận với tốc độ chuyển động của hạt, đường kính cỡ hạt và tỉ

lệ nghịch với độ nhám của lòng sông.

=

µdV

Ff n1 (2.37)

Với Vn – tốc độ chuyển động của nước, m/s

Đặt xx fCK = , khi đó công thức (2.36) được viết dưới dạng: 22. xcnxx dfF ϑρ= , N (2.38)

Khi dòng chảy đi từ hạ nguồn vào khai trường, lực cản chuyển động đóng

vai trò thúc đẩy sự trôi trượt của vật liệu.

Lực đẩy Acsimet [24]: 3

1 cnz dCF ρ= , N (2.39)

Với zϑ - tốc độ chuyển động của hạt theo phương thẳng đứng, m/s; zf - phụ

thuộc vào trọng lượng hạt, tốc độ rơi của hạt. Trọng lượng của hạt:

gdCgmP cc ρ... 31== , N (2.40)

Trong đó: C1 – hệ số kể đến hình dạng thể tích (C1 = 3/4π với hình cầu);

cρ - dung trọng riêng của cát, kg/m3; g – gia tốc trọng trường, m/s2.

Tại thời điểm bất kì, lực tác động lên vật

amFFP xzr

=++ (2.41)

( )m

FPFa zx

22 −+= (2.42)

Thay các số liệu vào công thức (2.42) và qua vài phép biến đổi ta có:

47

−+

=

22

221

42

c

n

c

n

c

xx gdC

faρρ

ρρϑ (2.43)

Để đơn giản trong quá trính tính toán, đặt

221

42

c

xx

dCf ϑ = β

αϑ

c

n

d (2.44)

Từ công thức (2.43) và (2.44), ta có:

−+

=

22

2c

n

c

n

c

n gddt

dSρρ

ρρϑ

β

α

(2.45)

Quãng đường chuyển động của cát trong một khoảng thời gian dS có thể viết

dưới dạng:

23

2 hLdS TN ∆+= (2.46)

Nghĩa là:

222

23

2 dtgd

hLc

n

c

n

c

nTN

−+

=∆+

ρρ

ρρϑ

β

α

(2.47)

Giải phương trình (2.47), thiết lập được công thức tính bán kính vùng xói lở

phía thượng nguồn:

( )λβ

α

ρρϑ

mc

n

c

nTN h

dL +

= 1

2

(2.48)

Trong đó: α, β, λ - các hệ số thực nghiệm.

Qua phương trình mối quan hệ giữa bán kính vùng thượng nguồn với các

thông số tự nhiên kĩ thuật cho thấy, bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ

nguồn phụ thuộc chủ yếu vào 3 yếu tố cơ bản, đó là: tốc dộ dòng chảy, đường kính

cỡ hạt và chiều sâu khai thác.

Căn cứ vào các số liệu thực nghiệm và công thức (2.48) cho phép thiết lập

công thức xác định vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn như sau:

(2.49a)

48

(2.49b)

Như vậy, từ kết quả nghiên cứu cơ sở lý thuyết và thực nghiệm đã cho phép

xây dựng công thức 2.49a và 2.49b, cho thấy bán kính vùng xói lở phía thượng

nguồn và hạ nguồn khai trường tỉ lệ thuận với tốc độ dòng chảy, chiều sâu khai

trường và tỉ lệ nghịch với đường kính cỡ hạt. Qua đó, đã chứng minh luận điểm thứ

nhất mà luận án bảo vệ là: Bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn

chịu 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.

2.4. Kết luận chương 2

Quá trình nghiên cứu cho phép rút ra một số kết luận sau:

- Khi khai thác các mỏ cát lòng sông, dưới ảnh hưởng của hoạt động khai

thác đã làm thay đổi chế độ thủy văn và các thông số hình học mỏ so với thiết kế.

- Động thái vận động của dòng chảy và hoạt động khai thác, kéo theo một

phần khối khoáng sản phía thượng nguồn và hạ nguồn nằm ngoài biên giới khai

trường bị bào mòn, gây lắng đọng tại đáy khai trường. Khối lượng này đã làm gia

tăng trữ lượng khai thác mỏ so với thiết kế, mức độ gia tăng phụ thuộc vào điều

kiện tự nhiên – kĩ thuật của từng khu vực khai thác.

- Vùng xói lở phía thượng nguồn và phía hạ nguồn khai trường có tương

đồng về có chế hình thành và hình dạng, nhưng bán kính vùng xói lở phía thượng

nguồn lớn hơn vùng xói lở phía hạ nguồn.

- Bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn khai trường chịu ảnh

hưởng của tính chất cơ lý 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.

- Sự thay đổi chế độ dòng chảy và các thông số hình học mỏ là cơ sở khoa

học để phân tích, lựa chọn công nghệ khai thác, trình tự khai thác, nhằm giảm ô

nhiễm môi trường, tăng hiệu quả kinh tế và tận thu tối đa tài nguyên. Đồng thời các

49

kết quả nghiên cứu cũng là cơ sở để đề xuất các giải pháp quản trị tài nguyên, trên

có sở đó kiến nghị với Nhà nước và các cơ quan chức năng xây dựng, điều chỉnh

các chính sách phù hợp với đặc trưng của hoạt động khai thác cát dưới lòng sông.

50

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC ĐẢM BẢO

HIỆU QUẢ KINH TẾ VÀ GIẢM THIỂU VÙNG XÓI LỞ

3.1. Khái quát về tiềm năng cát lòng sông ở Việt Nam

3.1.1. Tiềm năng, trữ lượng cát xây dựng

Việt Nam có nguồn tài nguyên cát xây dựng dồi dào và phong phú, với lợi

thế bờ biển trải dài trên 3.000 km, có nhiều sông suối chảy theo độ nghiêng từ đất

liền đổ ra hướng biển. Hơn nữa, nước ta nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió

mùa nên hàng năm vào mùa mưa bão, lũ lụt các dòng sông đã vận chuyển một khối

lượng cát, sỏi rất lớn từ việc phá huỷ, bóc mòn đất đá trên thượng nguồn chảy qua

các địa phương về phía hạ lưu. Theo số liệu tổng hợp của Bộ Xây dựng [1], [2], [3],

nguồn tài nguyên khoáng sản cát sỏi làm vật liệu xây dựng trên phạm vi cả nước

như sau:

- Tổng số mỏ cát, sỏi xây dựng cả nước: trên 323 mỏ với tài nguyên dự báo

và trữ lượng: 2.079 triệu m3 [1]. Việc dự báo trữ lượng cát xây dựng gặp khó khăn

bởi vì cát là loại khoáng sản có khả năng tái tạo do được bồi lắng từ phía thượng

nguồn. Tính trung bình hàng năm các dòng sông có thể bồi đắp thêm khoảng 15–

20% tức là khoảng từ 311–415 triệu m3 cát. Riêng các tỉnh miền Trung do sông

ngắn, độ dốc cao nên trữ lượng cát bồi đắp lớn và đặc biệt được bồi lắng ở cửa sông

và một phần trôi ra biển. Theo số liệu thống kê thì hàng năm sông Vu Gia và Thu

Bồn ở tỉnh Quảng Nam bồi đắp tới hơn 3,0 triệu m3, còn các sông ở tỉnh Quảng

Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Ninh Thuận, Bình Thuận hàng năm cũng bồi đắp tới vài

triệu m3 [1].

Ngoài các yếu tố đã nêu ở trên như khả năng tái tạo, sự bồi đắp bị biến đổi

theo mùa mưa lũ hàng năm, phải kể đến việc xây dựng các đập thuỷ điện và thuỷ lợi

trong những năm vừa qua đã làm thay đổi sâu sắc đến chế độ thuỷ văn, quá trình

vận chuyển, tích tụ, sự phân bố và trữ lượng bãi bồi cát trên các dòng sông. Theo

kết quả điều tra [1], [3] cho thấy: Trữ lượng cát tại các sông có đập thuỷ điện và

thuỷ lợi hàng năm có xu hướng giảm đi từ 4-26% (trung bình khoảng 10%), trong

đó sông Đà và sông Đồng Nai có tỷ lệ giảm hàng năm nhiều nhất. Một số đập thuỷ

51

điện Hoà Bình và thuỷ điện Trị An là hai đập thuỷ điện lớn, có thời gian hoạt động

lâu dài và có ảnh hưởng lớn đến việc cung cấp cát cho khu vực sông Hồng và sông

Đồng Nai. Trữ lượng cát tái tạo hàng năm đang có xu hướng suy giảm theo sự tăng

lên về số lượng các đập thuỷ điện và thuỷ lợi, để đánh giá được sự biến đổi này cần

có thời gian quan trắc, đo đạc và thống kê lượng cát tái tạo hàng năm ở tất cả các

địa phương.

- Cát vàng xây dựng chiếm 30–35% tổng trữ lượng tức là khoảng 623–727

triệu m3, tập trung chủ yếu ở các tỉnh như: Phú Thọ, Tuyên Quang, Vĩnh Phúc,

Thanh Hoá, Quảng Bình, Quảng Trị, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Phú Yên, Ninh

Thuận, Bình Thuận, Kon Tum, Đồng Nai, An Giang, Đồng Tháp.…Đặc điểm quan

trọng của cát vàng (dùng cho sản xuất bê tông) ở Việt nam phân bố chủ yếu trên các

tuyến sông như sông Lô (Tuyên Quang, Phú Thọ, Vĩnh Phúc), sông Chu, sông Mã

(Thanh Hoá), sông Thạch Hãn (Quảng Trị), sông Hương, sông Bồ (Thừa Thiên-

Huế), sông Vu Gia, sông Thu Bồn, sông Trường Giang (Quảng Nam), sông Đà

Rằng (Phú Yên), sông Dinh (Ninh Thuận), sông Hà Thanh (Bình Thuận), sông Vàm

Cỏ Đông, sông Sài Gòn (Tây Ninh), sông Đồng Nai (Đồng Nai), sông Tiền, sông

Hậu (Đồng Tháp, An Giang). Cát mỏ trên đất liền phân bố ở một số tỉnh trữ lượng

nhỏ không đáng kể, chỉ có cát mỏ tại tỉnh Bình Thuận, Lâm Đồng vừa có chất lượng

tốt, trữ lượng lớn đạt tới 500 triệu m3.

- Cát xây trát (cát đen): ở các tỉnh phía Bắc thì nguồn cát này được phân bố

chủ yếu ở những mỏ cát hình thành ở các con sông chảy qua địa giới hành chính.

Hà Nội, Hưng Yên, Thái Bình (sông Hồng với trữ lượng đến 100 triệu m3), Hải

Dương, Thái Bình (trên sông Thái Bình, sông Kinh Thày 98 triệu m3), Hà Nam (ven

sông Hồng và sông Đáy khoảng 10 triệu m3), Bắc Ninh, Bắc Giang (sông Cầu, sông

Lục Nam khoảng 10 triệu m3).

Các tỉnh Trung và Nam Trung Bộ có nguồn cát xây dựng cũng tương đối lớn

với trữ lượng hàng trăm triệu m3. Khu vực đồng bằng sông Cửu Long đã được khảo

sát đánh giá trong thời gian qua cho thấy lòng các dòng sông thuộc hệ thống sông

Mêkông (sông Tiền, sông Hậu, sông Cổ Chiên, sông Hàm Luông) đều có cát với trữ

lượng đáng kể tập trung trên địa bàn các tỉnh Vĩnh Long, Cần Thơ, An Giang, Đồng

52

Tháp, Bến Tre, các tỉnh còn lại trữ lượng cát không nhiều. Một vài tỉnh có tiềm

năng như Trà Vinh, Sóc Trăng. Theo kết quả thăm dò, đánh giá trữ lượng nhìn

chung cát khu vực đồng bằng sông Cửu Long có chất lượng thấp, chủ yếu dùng làm

vật liệu san lấp mặt bằng các công trình xây dựng. Riêng cát tại các tỉnh An Giang

và Đồng Tháp (từ ngã ba Vàm Cái Vừng đến biên giới Việt Nam-Campuchia) có

thể sử dụng làm vật liệu xây dựng (đổ bê tông).

Như vậy, theo kết quả tổng hợp về tiềm năng cát xây dựng ở Việt Nam trên

cơ sở các tài liệu tìm kiếm, điều tra, khảo sát, thăm dò của ngành Địa chất, ngành

Xây dựng và của các địa phương tổng số có 37/61 tỉnh thành phố có nguồn cát xây

dựng [1], trong đó:

- Các tỉnh có nguồn tiềm năng cát xây dựng lớn, có khả năng cung ứng cát

cho nhiều địa phương gồm: Phú Thọ, Tuyên Quang, Vĩnh Phúc, Thái Nguyên, Bắc

Giang (vùng Đông Bắc); Thanh Hoá (vùng Bắc Trung Bộ); Khánh Hoà (vùng Nam

Trung Bộ); Đồng Nai, Bình Dương (vùng Đông Nam Bộ); Đồng Tháp, An Giang

(vùng Đồng bằng sông Cửu Long).

- Các tỉnh có nguồn tiềm năng cát xây dựng có thể tự giải quyết được nhu

cầu trong tỉnh gồm Lai Châu, Hoà Bình, Điện Biên (vùng Tây Bắc); Lào Cai, Yên

Bái, Bắc Kạn (vùng Đông Bắc); Hải Dương (vùng Đồng bằng sông Hồng); Nghệ

An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên-Huế (vùng Bắc Trung Bộ);

Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Ninh Thuận, Bình Thuận (vùng

Nam Trung Bộ); Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắk, Lâm Đồng (vùng Tây Nguyên); Tây

Ninh (vùng Đông Nam Bộ) [1], [2].

- Các tỉnh có cát xây dựng song trữ lượng nhỏ, không đủ thoả mãn cho nhu

cầu, hoặc có một số huyện trong tỉnh hoàn toàn không có cát và việc vận chuyển cát

đến rất khó khăn, giá thành cao gồm: Hà Giang, Cao Bằng (vùng Đông Bắc); Bình

Phước (vùng Đông Nam Bộ) [4].

- Tỉnh Sơn La (vùng Tây Bắc) hầu như không có nguồn cát xây dựng, việc

vận chuyển cát từ nơi khác tới rất khó khăn và giá cát cao hơn nhiều lần giá thành

tại nơi khai thác.

53

- Tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu (vùng Đông Nam Bộ), Quảng Ninh (vùng Đông

Bắc) và đại đa số các tỉnh thuộc vùng Đồng bằng sông Hồng, Đồng bằng sông Cửu

Long, không có cát xây dựng, song do có hệ thống giao thông tốt nên việc cung ứng

cát từ các nơi khác tới khá thuận lợi.

Sơ đồ phân bố các hệ thống lưu vực sông xem hình 3.1.

54

Cöu LongFlv = 795.00 km2W = 520,3 km3

C¶Flv = 27.200 km2

W = 24,2 km3

GIANHFLV = 4.680 KM2

W = 8,14 KM3

Thu BånFlv = 10.496 km2

W = 19,3 km3

S£ SANFLV = KM2W = KM3

Srª PèkFlv = km2W = km3

M· -ChuFlv = 28.490 km2

W = 20,1 km3

Th¹ch H· nFlv = 2.660 km2

W = 4,68 km3

§ång NaiFlv = 42.655 km2

W = 30,6 km3

Hång vµ Th¸i B×nhFlv = 168.700 km2

W = 137 km3

B»ng Giang-Kú CïngFlv = 12.880 km2

W = 8,92 km3

H­¬ngFlv =2.830 km2W = 5,64 km3

Trµ KhócFlv = 4.680 km2

W = 8,14 km3

BaFlv = 13.900 km2

W = 2,58 km3

KoneFlv = 2.980 km2W = 2,58 km3

S«ng M·

S«ng §µ

S«ng Hång

S«ng L«

S«ng G©m

S«ng Chu

S«ng CÇu

S«ng M·

S«ng Yªn

S«ng §y̧

S«ng Luéc

S«ng §uèng

S«ng Th i̧ B×nh

S«ng Trµ Lý

S«ng Lôc N

am

S«ng Kú Cïng

Cöa Ba L¹t

Cöa Th¸i B×nh

S«ng C¶

S«ng Lam

S«ng Gianh

S«ng NhËt LÖ

S«ng Th¹ch H·n

S«ng

Bå

S«ng

H­¬

ng

S«ng Chµm Chim

S«ng TiÒn

S«ng HËu

S«ng Vµm Cá §

«ngS«ng Vµm Cá T©y

S«ng Cöa §¹i

S«ng Hµm Lu«ng

Cöa Cung HÇuCöa §Þnh An

Cöa Tranh §Ò

S«ng Vµm Cá

S«ng Cöa TiÓu

S«ng BÐ

S«ng §ång N

ai

S«ng BÐ

S«ng

Sª Sa

n

S«ng La Ngµ

S«ng

§ån

g N

ai

S«ng Srepok

S«ng Ba

Ia Ayun

S«ng Thu Bån

S«ng Hµn

S«ng Tam Kú

S«ng Trµ Khóc

Hå §¬n D­¬ng

S«ng Hinh

Hå Nói Mét

S«ng C¸i

S«ng §µ R»ng

S«ng Kon

20º00'

106º00'

Sg HËu

Hå TrÞ An

Hå DÇu TiÕng

Sg. TiÒn

c ̈ m p u c h i a

104º 00'

S«ng §µ

S«ng Hång

Hå Th¸c Bµ

l µ o

Vông CÇu Hai

B i Ó n § « n g

10º00'

108º00' 110º00'

14º00'

12º00'

108º00' 110º00'

18º00'

16º00'

22º00'

18º00'

16º00'

14º00'

12º00'

10º00'

22º00'

106º00'

Dù ¸n Phèi hîp Quèc gia vÒ Qu¶n lý Tµi nguyªn n­íc

ž104º 00'

T r u n g q u è c

20º00'

Phan Rang Th¸p ChµmPhan Rang Th¸p ChµmPhan Rang Th¸p ChµmPhan Rang Th¸p ChµmPhan Rang Th¸p ChµmPhan Rang Th¸p ChµmPhan Rang Th¸p ChµmPhan Rang Th¸p ChµmPhan Rang Th¸p Chµm

Nha TrangNha TrangNha TrangNha TrangNha TrangNha TrangNha TrangNha TrangNha Trang

Tuy HoµTuy HoµTuy HoµTuy HoµTuy HoµTuy HoµTuy HoµTuy HoµTuy Hoµ

Tam KúTam KúTam KúTam KúTam KúTam KúTam KúTam KúTam Kú

Qu¶ng Ng·iQu¶ng Ng·iQu¶ng Ng·iQu¶ng Ng·iQu¶ng Ng·iQu¶ng Ng·iQu¶ng Ng·iQu¶ng Ng·iQu¶ng Ng·i

Plei KuPlei KuPlei KuPlei KuPlei KuPlei KuPlei KuPlei KuPlei Ku

Kon TumKon TumKon TumKon TumKon TumKon TumKon TumKon TumKon Tum

Qui Nh¬nQui Nh¬nQui Nh¬nQui Nh¬nQui Nh¬nQui Nh¬nQui Nh¬nQui Nh¬nQui Nh¬n

§µ L¹t§µ L¹t§µ L¹t§µ L¹t§µ L¹t§µ L¹t§µ L¹t§µ L¹t§µ L¹t

Phan ThiÕtPhan ThiÕtPhan ThiÕtPhan ThiÕtPhan ThiÕtPhan ThiÕtPhan ThiÕtPhan ThiÕtPhan ThiÕt

Bu«n Ma ThuétBu«n Ma ThuétBu«n Ma ThuétBu«n Ma ThuétBu«n Ma ThuétBu«n Ma ThuétBu«n Ma ThuétBu«n Ma ThuétBu«n Ma Thuét

Biªn HoµBiªn HoµBiªn HoµBiªn HoµBiªn HoµBiªn HoµBiªn HoµBiªn HoµBiªn Hoµ

Vòng TµuVòng TµuVòng TµuVòng TµuVòng TµuVòng TµuVòng TµuVòng TµuVòng Tµu

§ång Xoµi§ång Xoµi§ång Xoµi§ång Xoµi§ång Xoµi§ång Xoµi§ång Xoµi§ång Xoµi§ång Xoµi

Hå ChÝ MinhHå ChÝ MinhHå ChÝ MinhHå ChÝ MinhHå ChÝ MinhHå ChÝ MinhHå ChÝ MinhHå ChÝ MinhHå ChÝ Minh

Thñ DÇu MétThñ DÇu MétThñ DÇu MétThñ DÇu MétThñ DÇu MétThñ DÇu MétThñ DÇu MétThñ DÇu MétThñ DÇu Mét

BÕn TreBÕn TreBÕn TreBÕn TreBÕn TreBÕn TreBÕn TreBÕn TreBÕn Tre

T©n AnT©n AnT©n AnT©n AnT©n AnT©n AnT©n AnT©n AnT©n An

Mü ThoMü ThoMü ThoMü ThoMü ThoMü ThoMü ThoMü ThoMü Tho

Trµ VinhTrµ VinhTrµ VinhTrµ VinhTrµ VinhTrµ VinhTrµ VinhTrµ VinhTrµ Vinh

T©y NinhT©y NinhT©y NinhT©y NinhT©y NinhT©y NinhT©y NinhT©y NinhT©y Ninh

Sãc Tr¨ngSãc Tr¨ngSãc Tr¨ngSãc Tr¨ngSãc Tr¨ngSãc Tr¨ngSãc Tr¨ngSãc Tr¨ngSãc Tr¨ng

CÇn Th¬ CÇn Th¬ CÇn Th¬ CÇn Th¬ CÇn Th¬ CÇn Th¬ CÇn Th¬ CÇn Th¬ CÇn Th¬

VÜnh LongVÜnh LongVÜnh LongVÜnh LongVÜnh LongVÜnh LongVÜnh LongVÜnh LongVÜnh Long

Cao L·nhCao L·nhCao L·nhCao L·nhCao L·nhCao L·nhCao L·nhCao L·nhCao L·nh

B¹c LiªuB¹c LiªuB¹c LiªuB¹c LiªuB¹c LiªuB¹c LiªuB¹c LiªuB¹c LiªuB¹c Liªu

Long XuyªnLong XuyªnLong XuyªnLong XuyªnLong XuyªnLong XuyªnLong XuyªnLong XuyªnLong Xuyªn

R¹ch Gi¸R¹ch Gi¸R¹ch Gi¸R¹ch Gi¸R¹ch Gi¸R¹ch Gi¸R¹ch Gi¸R¹ch Gi¸R¹ch Gi¸

Cµ MauCµ MauCµ MauCµ MauCµ MauCµ MauCµ MauCµ MauCµ Mau

HuÕHuÕHuÕHuÕHuÕHuÕHuÕHuÕHuÕ

§µ N½ng§µ N½ng§µ N½ng§µ N½ng§µ N½ng§µ N½ng§µ N½ng§µ N½ng§µ N½ng

§ång Híi§ång Híi§ång Híi§ång Híi§ång Híi§ång Híi§ång Híi§ång Híi§ång Híi

§«ng Hµ§«ng Hµ§«ng Hµ§«ng Hµ§«ng Hµ§«ng Hµ§«ng Hµ§«ng Hµ§«ng Hµ

H¹ LongH¹ LongH¹ LongH¹ LongH¹ LongH¹ LongH¹ LongH¹ LongH¹ Long

H¶i PhßngH¶i PhßngH¶i PhßngH¶i PhßngH¶i PhßngH¶i PhßngH¶i PhßngH¶i PhßngH¶i Phßng

B¾c GiangB¾c GiangB¾c GiangB¾c GiangB¾c GiangB¾c GiangB¾c GiangB¾c GiangB¾c Giang

L¹ng S¬nL¹ng S¬nL¹ng S¬nL¹ng S¬nL¹ng S¬nL¹ng S¬nL¹ng S¬nL¹ng S¬nL¹ng S¬n

Th i̧ B×nhTh i̧ B×nhTh i̧ B×nhTh i̧ B×nhTh i̧ B×nhTh¸i B×nhTh¸i B×nhTh¸i B×nhTh i̧ B×nh

H¶i D­¬ngH¶i D­¬ngH¶i D­¬ngH¶i D­¬ngH¶i D­¬ngH¶i D­¬ngH¶i D­¬ngH¶i D­¬ngH¶i D­¬ng

B¾c NinhB¾c NinhB¾c NinhB¾c NinhB¾c NinhB¾c NinhB¾c NinhB¾c NinhB¾c Ninh

H­ng Yªn H­ng Yªn H­ng Yªn H­ng Yªn H­ng Yªn H­ng Yªn H­ng Yªn H­ng Yªn H­ng Yªn

Nam §ÞnhNam §ÞnhNam §ÞnhNam §ÞnhNam §ÞnhNam §ÞnhNam §ÞnhNam §ÞnhNam §Þnh

B¾c K¹nB¾c K¹nB¾c K¹nB¾c K¹nB¾c K¹nB¾c K¹nB¾c K¹nB¾c K¹nB¾c K¹n

Cao B»ngCao B»ngCao B»ngCao B»ngCao B»ngCao B»ngCao B»ngCao B»ngCao B»ng

Ninh B×nhNinh B×nhNinh B×nhNinh B×nhNinh B×nhNinh B×nhNinh B×nhNinh B×nhNinh B×nh

Phñ LýPhñ LýPhñ LýPhñ LýPhñ LýPhñ LýPhñ LýPhñ LýPhñ Lý

Th¸i NguyªnTh¸i NguyªnTh¸i NguyªnTh i̧ NguyªnTh i̧ NguyªnTh¸i NguyªnTh¸i NguyªnTh¸i NguyªnTh i̧ Nguyªn

Hµ NéiHµ NéiHµ NéiHµ NéiHµ NéiHµ NéiHµ NéiHµ NéiHµ Néi

Hµ TÜnhHµ TÜnhHµ TÜnhHµ TÜnhHµ TÜnhHµ TÜnhHµ TÜnhHµ TÜnhHµ TÜnh

VinhVinhVinhVinhVinhVinhVinhVinhVinh

Thanh Ho¸Thanh Ho¸Thanh Ho¸Thanh Ho¸Thanh Ho¸Thanh Ho¸Thanh Ho¸Thanh Ho¸Thanh Ho¸

Hµ §«ngHµ §«ngHµ §«ngHµ §«ngHµ §«ngHµ §«ngHµ §«ngHµ §«ngHµ §«ng

VÜnh YªnVÜnh YªnVÜnh YªnVÜnh YªnVÜnh YªnVÜnh YªnVÜnh YªnVÜnh YªnVÜnh Yªn

ViÖt Tr×ViÖt Tr×ViÖt Tr×ViÖt Tr×ViÖt Tr×ViÖt Tr×ViÖt Tr×ViÖt Tr×ViÖt Tr×

Hßa B×nhHßa B×nhHßa B×nhHßa B×nhHßa B×nhHßa B×nhHßa B×nhHßa B×nhHßa B×nh

Tuyªn QuangTuyªn QuangTuyªn QuangTuyªn QuangTuyªn QuangTuyªn QuangTuyªn QuangTuyªn QuangTuyªn Quang

Hµ GiangHµ GiangHµ GiangHµ GiangHµ GiangHµ GiangHµ GiangHµ GiangHµ Giang

Yªn B¸iYªn B¸iYªn B¸iYªn B¸iYªn B¸iYªn B¸iYªn B¸iYªn B¸iYªn B¸i

S¬n laS¬n laS¬n laS¬n laS¬n laS¬n laS¬n laS¬n laS¬n la

Lai Ch©uLai Ch©uLai Ch©uLai Ch©uLai Ch©uLai Ch©uLai Ch©uLai Ch©uLai Ch©u

Lµo CaiLµo CaiLµo CaiLµo CaiLµo CaiLµo CaiLµo CaiLµo CaiLµo Cai

Hình 3.1. Bản đồ phân bố các hệ thống sông ở Việt Nam [1]

55

Bảng 3.1: Trữ lượng cát xây dựng ở các vùng [1], [2],[6]

TT Vùng Trữ lượng

(triệu m3) Khả năng bồi lắng

1 Tây Bắc 2,0 Hàng năm

2 Đông Bắc 150 Hàng năm

3 Bắc Trung Bộ 100 Hàng năm

4 Nam Trung Bộ 450 Hàng năm

5 Tây Nguyên 5 Hàng năm

6 Đông Nam Bộ 65 Hàng năm

7 Đồng Bằng Sông Cửu Long 20 Hàng năm

Như vậy, nguồn cát xây dựng ở Việt Nam phân bố không đều, một số tỉnh có

rất nhiều cát, song cũng không ít tỉnh hiếm cát và thậm chí không có cát. Tuy nhiên,

chỉ có một vài địa phương gặp khó khăn về điều kiện cung ứng vận chuyển cát từ

nơi khác đến.

3.1.2. Nguồn gốc thành tạo và đặc điểm phân bố

Cát lòng sông được hình thành do dòng nước sông, suối mang tới nên thường

được phân chia cỡ hạt và độ mài mòn tự nhiên tương đối tốt. Cùng với các mỏ cát

đồng nhất còn có thể gặp các mỏ cát lẫn sạn, sỏi. Trong nhiều trường hợp, hình thái,

quy mô và mức độ đồng nhất về thành phần, cũng như cỡ hạt của các mỏ cát lòng

sông thường biến đổi theo mùa. Theo Schumm (1977) [20] phân lưu vực sông ra 3

vùng: thượng lưu, trung lưu và hạ lưu với các đặc điểm về trữ lượng, chất lượng cát

được mô tả theo Hình 3.2 như sau [7], [15]:

- Vùng thượng nguồn có địa hình dốc, là vùng cung cấp phù sa, bùn cát

nhiều nhất cho dòng sông. Theo quy luật tự nhiên, mưa rơi lên bề mặt lưu vực, làm

bào mòi lớp đất đá ở bề mặt lưu vực sau đó được dòng chảy mặt do mưa gây ra vận

chuyển bùn cát xuống các sông suối ở khu vực có địa hình thấp hơn. Do độ dốc lớn,

dòng chảy trong các sông suối vùng này thường có vận tốc cao, nên hầu hết bùn cát

được bào mòn từ bề mặt lưu vực chảy xuống sông suối đều được đưa về hạ lưu. Đặc

điểm cát ở khu vực này thường có hạt thô, lẫn cuội tảng.

56

Hình 3.2. Đặc điểm các vùng của lưu vực sông [15], [20]

Vùng trung du: Vùng này thường tập trung hầu hết lượng dòng chảy vào

sông. Đây là vùng mà sông có lòng dẫn khá ổn định, đặc tính hình thái của sông

được thể hiện rõ nét nhất. Vùng trung du chủ yếu có nhiệm vụ vận chuyển cát từ

thượng nguồn xuống hạ du nên trữ lượng bùn cát ở lòng sông không nhiều. Dọc

theo chiều dài sông bùn cát được lắng đọng lại nhưng không lớn. Chủ yếu lượng

bùn cát sông được vận chuyển xuống vùng hạ du và ra biển.

- Vùng hạ lưu thường là vùng đồng bằng và cửa sông, có địa hình thấp và

tương đối bằng phẳng. Đây là khu vực có trữ lượng cát lớn nhất so với vùng thượng

nguồn và vùng trung lưu. Thành phần vật chất gồm: cát lẫn bột, sét vật chất hữu cơ

(phù sa).

3.1.3. Đặc điểm địa chất một số mỏ cát dưới lòng sông

Kết quả nghiên cứu ở Chương 2 cho thấy mức độ ảnh hưởng và quan hệ giữa

bán kính vùng xói lở của khai trường khai thác cát với kích thước cõ hạt là rất mật

thiết. Vì vậy, nội dung nghiên cứu về đặc điểm địa chất của một số mỏ cát dưới

lòng sông, luận án tập trung thể hiện về đặc điểm này để làm sáng tỏ đặc điểm thành

phần độ hạt trong các báo cáo thăm dò phục vụ cho việc nghiên cứu ở Chương 2.

Tham khảo các báo cáo kết quả thăm dò của một số mỏ cát lòng sông điển hình cho

các vùng miền như sau:

57

- Mỏ cát trên sông Gâm thuộc địa bàn các xã Xuân Quang, xã Ngọc Hội và

thị trấn Vĩnh Lộc, huyện Chiêm Hoá, tỉnh Tuyên Quang [3], được Ủy ban nhân dân

tỉnh Tuyên Quang cấp phép khai thác cho Công ty cổ phần Đầu tư và Thương mại

Lục Phát.

Mỏ được cấp phép gồm 2 khu vực có tổng diện tích 80 ha, trong đó: Khu vực

1 có diện tích 35 ha thuộc địa bàn thị trấn Vĩnh Lộc, xã Ngọc Hội, huyện Chiêm Hoá.

Khu vực 2 có diện tích 45 ha thuộc địa bàn xã Xuân Quang, huyện Chiêm Hoá. Chế

độ thuỷ văn của sông Gâm phụ thuộc nhiều vào các mùa trong năm. Vào mùa khô,

lưu lượng nước sông giảm, thấp nhất thường vào các tháng 2 và 3 hàng năm thường

từ 1090 mm đến 1150 mm. Vào mùa mưa lưu lượng nước cao nhất thường vào các

tháng 7 và 8 hàng năm. Cũng vào thời điểm này, mực nước sông cao nhất đạt từ

1192mm đến 2250 mm. Những con lạch, ngòi nhỏ trong vùng chảy vào địa phận

nghiên cứu lưu lượng nước không đáng kể. Theo báo cáo kết quả thăm dò, mỏ có 2

thân khoáng có đặc điểm chất lượng như sau:

+ Thân Khoáng I (Ngọc Hội): Kết quả phân tích 12 mẫu độ hạt được trình bày

trong (bảng 6) cho hàm lượng (%) trung bình hạt cuội đường kính: >10mm: 48,57; sỏi

đường kính 7-10mm: 2,4, đường kính 1-7mm: 17,85%; cát hạt lớn-trung: đường kính

1-0,5mm: 15,0, đường kính 0,5-0,25mm: 11,39; cát hạt nhỏ đường kính 0,25-0,1mm:

4,21; bột sét đường kính < 0,1mm: 0,58%.

+ Thân khoáng II (Xuân Quang): Kết quả phân tích 16 mẫu độ hạt được trình

bày trong bảng 6 cho hàm lượng (%) trung bình hạt cuội đường kính >10mm: 43,7; sỏi

đường kính 7-10mm: 2,5, đường kính 1-7mm: 17,8; cát hạt lớn-trung: đường kính 1-

0,5mm: 11,5, đường kính 0,5-0,25mm: 14,3, cát hạt nhỏ đường kính 0,25-0,1mm: 9,3;

bột sét đường kính < 0,1mm: 0,9.

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 [3]

Thân khoáng

Phân loại

Hàm lượng (%) theo cấp hạt

Cuội. sỏi Hạt cát Bột sét

Cấp hạt Cuội Sỏi hạt lớn hạt -trung

hạt nhỏ

58

(mm) >10 10-7 7-1 1-0,5 0,5-0,25

0,25-0,1 <0,10

(I) Ngọc Hội

LK1-NH 33.16 3.53 15.5 21.74 19.57 5.61 0.88 LK2-NH 31.01 3.95 20,47 21.27 16.66 5.72 0.92 LK4-NH 37.75 3.55 13.49 19.88 20.18 3.88 1.27 LK5-NH 37.86 3.56 13.63 19.94 20.24 3.90 0.98 LK6-NH 42.06 3.32 17.36 16.15 15.59 4.86 0.67 LK8-NH 40.15 3.90 17.29 19.07 14.69 4.08 0.82 LK10-NH 74.14 0.15 9.86 7.28 4.40 3.89 0.28

LK11-NH 72.86 0.14 9.94 8.01 4.62 4.11 0.31

LK12-NH 55.70 1.65 24.85 11.37 3.43 2.84 0.17

LK13-NH 44.03 1.42 32.08 12.68 5.91 3.71 0.15

LK14-NH 56.31 1.86 22.23 10.79 5.09 3.49 0.23

LK16-NH 57.82 1.76 17.51 11.37 6.81 4.50 0.23

Trung bình 48.57 2.40 17.85 15.00 11.39 4.21 0.58

(II) Xuân Quang

LK18-XQ 37.91 4.41 18.15 8.88 17.01 11.05 2.59

LK19-XQ 10.80 4.20 20.08 19.24 22.95 21.18 1.54

LK21-XQ 11.78 3.43 20.81 20.70 22.75 18.77 1.76

LK23-XQ 11.13 3.08 17.42 22.10 23.91 20.58 1.77

LK24-XQ 50.69 2.46 15.04 7.30 13.85 9.15 1.50

LK25-XQ 40.02 3.89 17.23 19.02 14.64 4.07 1.12

LK27-XQ 74.13 0.15 9.86 7.28 4.40 3.89 0.28

LK29-XQ 44.11 3.42 20.23 9.12 14.94 7.67 0.53

LK31-XQ 39.42 4.22 21.01 10.22 17.60 7.07 0.47

LK33-XQ 63.22 1.57 15.98 10.57 4.76 3.71 0.19

LK35-XQ 57.36 1.53 23.01 9.68 4.35 3.74 0.33

59

LK36-XQ 48.58 1.41 17.45 7.92 14.76 9.43 0.46

LK38-XQ 53.39 1.15 15.85 7.50 14.04 7.69 0.37

LK40-XQ 52.90 1.53 16.86 8.02 13.37 6.91 0.41

LK41-XQ 51.38 1.86 17.25 8.16 13.97 6.97 0.41

LK42-XQ 51.59 1.57 17.85 8.19 13.76 6.53 0.43

Trung bình 43.70 2.50 17.80 11.50 14.30 9.30 0.90

Nhìn chung theo phương dòng chảy cỡ hạt biến đổi có quy luật, ở đầu các

thân khoáng tỷ lệ cuội sỏi tăng hơn so với cát và ngược lại. Với hàm lưọng bột sét

(đường kính < 0,1mm) nêu trên, về thành phần độ hạt cho thấy cát sỏi khu vực khai

thác đạt tiêu chuẩn kỹ thuật trong xây dựng và làm cốt liệu sản xuất bê tông.

- Mỏ cát trên sông Lô tại khu vực thuộc địa bàn xã Trị Quận, huyện Phù Ninh,

tỉnh Phú Thọ thuộc khu vực đã được điều tra, đánh giá và quy hoạch khoáng sản làm

vật liệu xây dựng của tỉnh Phú Thọ [12], [13]: Thành phần, kích thước độ hạt của cát

là một trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá chất lượng cát. Để xác định thành

phần độ hạt của cát nguyên khai, nhóm tác giả lập đề án đã lấy và phân tích 70 mẫu

cát ở 15 lỗ khoan; trong đó có 25 mẫu cát trong thềm bậc I và bãi bồi nổi cao, 45

mẫu cát nằm dưới mực nước sông. Mẫu phân tích độ hạt được lấy cùng với mẫu hoá

theo nguyên tắc chia tư lấy 2 phần đối đỉnh. Các chỉ tiêu phân tích gồm cỡ hạt d >

10 mm; 5 – 10mm; 2 - 5mm; 1 – 2mm; 0,5 – 1mm; 0,25 – 0,5mm; 0,1 – 0,25mm;

<0,1mm. Dưới đây là thành phần độ hạt của cát phân bố trong các đối tượng khác

nhau.

Bảng 3.3. Kích thước độ hạt của cát sỏi tại khu vực xã Trị Quận, huyện Phù Ninh,

tỉnh Phú Thọ [12], [13].

Thông số nghiên cứu Kích thước độ hạt (mm)

>10mm 5-10 2-5 1-2 0.5-1 0.25-0.5 0.1-0.25 <0,10

Cát sỏi trong thềm bậc I và bãi bồi nổi cao

Trung bình 4.92 8.80 11.72 13.47 10.35 24.27 16.68 9.80 Quân phương sai 5.34 5.23 4.59 5.39 4.05 6.32 11.15 3.64

60

Phương sai 28.48 27.32 21.09 29.05 16.44 39.96 124.26 13.25 Độ nhọn 5.42 -0.53 0.45 5.84 -0.04 -0.88 2.62 3.63 Độ lệch 1.96 0.08 -0.92 1.01 -0.58 0.17 1.83 1.57 Min 0.00 0.00 0.12 0.34 0.78 14.83 6.53 5.39 Max 23.78 19.31 18.48 31.74 17.58 36.62 46.27 21.68 Hệ số biến thiên V(%) 108.48 59.43 39.19 40.02 39.18 26.05 66.81 37.16

Cát sỏi nằm dưới mực nước sông Trung bình 6.35 9.06 18.03 15.50 12.69 26.67 9.33 2.37 Quân phương sai 7.07 4.67 7.44 5.88 3.87 12.17 4.31 1.81 Phương sai 49.97 21.77 55.31 34.56 15.00 148.06 18.61 3.26 Độ nhọn 4.14 0.13 -0.08 0.30 -0.56 -1.19 -0.41 20.84 Độ lệch 1.97 0.72 0.53 1.04 0.38 -0.12 0.55 4.06 Min 0.00 1.55 4.76 7.88 5.77 6.51 2.94 0.35 Max 32.52 20.73 36.22 30.31 21.45 47.14 19.54 12.27 Hệ số biến thiên V(%) 111.41 51.50 41.24 37.93 30.53 45.62 46.21 76.21

- Mỏ cát trên sông Tiền thuộc xã Ngũ Hiệp, huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang

được Ủy ban nhân dân tỉnh Tiền Giang cấp cho Công ty TNHH sản xuất thương

mại dịch vụ xây dựng xuất nhập khẩu Đức Phú Thịnh [4]: Khu vực thăm dò cách

ranh giới xã Sơn Định, huyện Chợ Lách, tỉnh Bến Tre khoảng 50m. Phía Bắc khu

vực thăm dò cách đường bờ sông 230-250m. Nhìn chung, cả đoạn Sông này tương

đối rộng và nằm trong khu vực quy hoạch thăm dò khai thác và sử dụng tài nguyên

cát lòng sông của tỉnh Tiền Giang. Kết quả phân tích 40 mẫu độ hạt cơ bản và tổng

hợp thành phần cát theo các bè cỡ hạt trong các hố khoan và khối trữ lượng cho

thấy thành phần hạt ở các thân cát trong diện tích thăm dò như Bảng 3.4.

Bảng 3.4: Thành phần độ hạt mỏ cát trên sông Tiền [4], [6], [15]

Hàm lượng Thành phần % theo các cỡ hạt

2-0,5mm 0,5-0,25mm 0,25-0,1mm 0,1-0,05mm 0,05-0,01mm

Lớn nhất 6,1 14,5 87,0 7,0 0,0

Nhỏ nhất 0,0 7,0 76,7 4,0 0,0 Trung bình 1,4 11,6 81,6 5,3 0,0

61

Cát trong diện tích thăm dò có phần lớn là cát hạt mịn và cát hạt trung tương

đối nhiều, hàm lượng sét hầu như không có, nhìn chung về độ hạt cát đáp ứng nhu

cầu chất lượng san lấp.

3.1.4. Dự báo nhu cầu khai thác, sử dụng cát lòng sông ở Việt Nam

Tổng hợp các báo cáo về việc lập quy hoạch sử dụng cát, sỏi xây dựng trên

địa bàn các tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương, tính toán về dự báo trữ lượng

cát, sỏi có thể khai thác; tính toán cân đối cung- cầu cát xây dựng đến năm 2020 [1],

đồng thời, qua thực tế tiêu thụ cát xây dựng trong những năm qua cho thấy, khối

lượng tiêu thụ cát xây dựng hầu hết đều vượt so với nhu cầu đã dự báo theo Quy

hoạch cũ. Sự tăng cao nhu cầu cát xây dựng trong những năm qua là phù hợp với

tốc độ phát triển của nền kinh tế đất nước, trong đó có sự tăng trưởng cao của

Ngành Xây dựng. Trên cơ sở thực trạng của nền kinh tế Việt Nam hiện nay và định

hướng phát triển kinh tế- xã hội trong thời gian tới, có nhiều công trình xây dựng cơ

sở hạ tầng; tốc độ đô thị hoá tăng v.v... Các lĩnh vực đầu tư trên sẽ làm nhu cầu cát

xây dựng từ nay đến năm 2020 của nước ta tiếp tục tăng cao.

Bảng 3.5: Nhu cầu cát xây dựng ở Việt Nam đến 2015 và đến 2020 [1],[2],[6]

Đơn vị : 1000 m3 TT Khu vực Năm 2009 Năm 2010 Năm 2015 Năm 2020

1 Đông bằng sông Hồng 27.700 38.365 46.843 57.096

2 Đông Bắc Bộ 6441 9929 13.474 14.043 3 Tây Bắc Bộ 990 3322 4332 5114 4 Bắc Trung Bộ 10.830 15.200 21.600 29.500 5 Nam Trung Bộ 6100 7700 28.418 49.922 6 Tây Nguyên 1700 1922 2565 3600 7 Đông Nam Bộ 17.830 20.440 26.764 17.634

8 Đồng bằng sông Cửu Long 31.600 40.010 54.720 78.810

Tổng cộng 103.191 136.888 198.716 255.719

3.1.5. Cân đối cung – cầu cát xây dựng

Từ các số liệu thống kê [1], [2], [6] về tiêu thụ cát xây dựng giai đoạn từ năm

2001 đến nay cho thấy, năm 2006 tiêu thụ 73 triệu m3, năm 2007 tiêu thụ 78,3 triệu

m3, năm 2008 tiêu thụ 85,5 triệu m3, năm 2010 tiêu thụ 136,9 triệu m3. Dự báo nhu

cầu năm 2015 từ 190-200 triệu m3, năm 2020 có nhu cầu từ 240- 260 triệu m3.

62

Nếu tính tổng trữ lượng cát các mỏ (2.079 tỷ m3) cộng thêm bồi lắng hàng

năm khoảng từ 311–415 triệu m3 [1], [2], [3] thì nguồn cát xây dựng của Việt Nam

có dư thừa cho xây dựng trong nước trong giai đoạn hiện nay. Tuy nhiên, do việc

phân bố trữ lượng không đồng đều, việc mất cân đối giữa vùng tiêu thụ và vùng

khai thác, những khó khăn trong việc vận chuyển cát đi xa và phụ thuộc vào điều

kiện thời tiết. Mặt khác, hiện nay công nghệ và quy mô khai thác cát còn chưa được

các doanh nghiệp quan tâm đúng mức, nên khả năng khai thác ở hầu hết các tỉnh chỉ

đủ cung cấp cho nhu cầu xây dựng của địa phương. Một số tỉnh có nguồn cát trữ

lượng lớn nhưng ở xa khu vực tiêu thụ đến 60-70 km nên việc khai thác, sử dụng

cũng kém hiệu quả. Đặc biệt, một số khu vực mới đủ đáp ứng cho nhu cầu xây dựng

tại chỗ, ở thành phố Hồ Chí Minh, một số tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long đã

có lúc cung nhỏ hơn cầu và các nhà sản xuất đã phải tính đến phương án sản xuất

cát nhân tạo, nhập khẩu cát từ Campuchia hoặc vận chuyển từ các tỉnh Nam Trung

Bộ về để phục vụ xây dựng.

Như vậy, có thể thấy rằng Việt Nam có đủ nguồn cát xây dựng cho nhu cầu

trong nước [1]. Tuy nhiên, do việc thiếu quy hoạch cát xây dựng ở các địa phương

nên thiếu các số liệu chính xác về trữ lượng, về trữ lượng cát tái tạo hàng năm, về

trữ lượng cát ít có khả năng khai thác (xa trung tâm tiêu thụ, chất lượng kém ...) và

cả số liệu về nhu cầu tiêu thụ cát hàng năm, dự báo cho các năm tiếp theo... đã dẫn

đến việc cân đối cung-cầu cát, sỏi xây dựng của cả nước gặp khó khăn, độ tin cậy

thấp. Để làm được điều này, yêu cầu các địa phương phải điều tra, khảo sát nguồn

cát, thống kê, dự báo nhu cầu tiêu thụ của địa phương, lập phương án cân đối cung -

cầu và quy hoạch sử dụng cát xây dựng cho các năm tiếp theo.

3.2. Phân loại mỏ phục vụ công tác lựa chọn công nghệ khai thác

Công tác phân loại các mỏ cát sa khoáng dưới lòng sông có vai trò quan

trọng để làm cơ sở để lựa chọn công nghệ khai thác phù hợp với điều kiện cụ thể

của từng nhóm mỏ, đáp ứng yêu cầu sản lượng, giảm thiểu sự tác động của hoạt

động khai thác tới môi trường.

Ngày nay, có rất nhiều quan điểm của các nhà khoa học trong và ngoài nước

về việc phân loại mỏ khoáng sản để phục vụ các mục đích khác nhau trong công tác

63

thăm dò, khai thác, chế biến khoáng sản, quản trị tài nguyên như: Phân loại theo

nguồn gốc thành tạo, phân loại mỏ theo trữ lượng, phân loại mỏ theo giá trị đầu tư,

phân loại mỏ theo công suất ... Các phương pháp phân loại này chưa phản ánh đầy

đủ các đặc trưng riêng của các mỏ cát sa khoáng dưới lòng sông để phục vụ công

tác lựa chọn công nghệ khai thác hợp lý.

Trên cơ sở tổng hợp các điều kiện về nguồn ngốc thành tạo, cấu trúc địa chất,

các yếu tố thủy văn và các kết quả nghiên cứu về sự phụ thuộc của bán kính vùng

xói lở phía thượng nguồn và hạ nguồn vào tốc độ dòng chảy, đường kính cỡ hạt và

phạm vi làm việc hiệu quả của tầu chở cát luận án chia các mỏ cát sa khoáng dưới

lòng sông thành 3 nhóm sau:

- Nhóm I: Là những mỏ cát sa khoáng chiều rộng hẹp, cát hạt to, trong thân cát

có nhiều đá cuội, tảng với kích thước lớn, chiều sâu ngập nước nhỏ và tốc độ dòng

chảy lớn. Đa phần các mỏ này phân bố tại các con sông vùng thượng nguồn. Thuộc

nhóm này có mỏ cát trên sông Gâm thuộc địa bàn thị trấn Vĩnh Lộc, xã Ngọc Hội,

huyện Chiêm Hoá, tỉnh Tuyên Quang.

- Nhóm II: Là những mỏ cát sa khoáng chiều rộng trung bình, cát hạt thô, trong

thân cát có nhiều cuội, sỏi với kích thước trung bình và nhỏ, chiều sâu ngập nước và

tốc độ dòng chảy trung bình. Đa phần các mỏ này phân bố tại các con sông vùng trung

du. Thuộc nhóm này có các mỏ cát trên sông Lô, đoạn qua huyện Phù Ninh, huyện

Đoan Hùng và thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ.

- Nhóm III: Là những mỏ cát sa khoáng chiều rộng phân bố lớn, cát hạt mịn,

trong thân cát rất ít hoặc không có cuội, sỏi, chiều sâu ngập nước lớn, tốc độ dòng

nhỏ (gần như dòng chảy ở trạng thái tĩnh). Đa phần các mỏ này phân bố tại các con

sông vùng hạ nguồn hoặc các cửa sông. Thuộc nhóm này có mỏ cát thuộc các bãi

bồi sông Hồng, đoạn thuộc huyện Phúc Thọ, huyện Đan Phượng, thành phố Hà Nội;

các mỏ cát trên sông Tiền và sông Hậu, đoạn qua địa phận huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền

Giang, đoạn qua thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp.

3.3. Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ khai thác phù hợp điều kiện Việt Nam

Các mỏ cát sa khoáng dưới lòng sông là công trình nhân tạo làm thay đổi

trạng dòng chảy và xói lở đất đá, gây ảnh hưởng nhất định đến an toàn đường thủy

64

và độ ổn định của các công trình xung quanh (cầu, đường, đê....). Do đó, đối với các

mỏ cát sa khoáng dưới lòng sông việc lựa chọn công nghệ khai thác cần quan tâm

đến một số tiêu chí sau:

- Giảm chi phí sản xuất: Để đảm bảo mục tiêu hiệu quả kinh tế cần phân tích

lựa chọn công nghệ khai thác, đồng bộ thiết bị khai thác phù hợp với quy mô công

suất và đặc điểm khu mỏ. Riêng đối với các mỏ cát thuộc nhóm II và nhóm III,

trong thân cát còn chứa sỏi và đá tảng cần đổ thải tại chỗ, do đó hiệu quả công nghệ

khai thác sẽ chịu sự chi phối của phương án thải đất đá.

- Hạn chế phạm vi vùng xói lở: Theo kết quả nghiên cứu tại Chương 2, bán

kính vùng xói lở tỉ lệ thuận với tốc độ dòng chảy, chiều sâu khai thác và tỉ lệ nghịch

với đường kính cỡ hạt. Do đó, đòi hỏi phải có các giải pháp công nghệ và trình tự

khai thác phù hợp để hạn chế ảnh hưởng của công tác khai thác tới độ ổn định của

các công trình xung quanh.

- Giảm tổn thất tài nguyên và ô nhiễm môi trường: Khi có các hoạt động khai

đào mỏ, các thành phần cát hạt mịn, sét, mùn lẫn trong thân cát sẽ theo dòng chảy

dịch chuyển ra khỏi ranh giới mỏ về phía hạ nguồn, gây tổn thất tài nguyên và ô

nhiễm môi trường. Đặc biệt, vào mùa mưa, lưu lượng dòng chảy tăng cao, nguy cơ

tổn thất tài nguyên, làm vẩn đục nước sẽ tăng cao. Vì vậy, cần phải lựa chọn trình tự

khai thác phù hợp để hạn chế tổn thất tài nguyên và ô nhiễm môi trường.

Qua nghiên cứu phạm vi làm việc hiệu quả của các thiết bị cơ giới (tầu hút,

máy xúc, bơm bùn, …), nghiên cứu kinh nghiệm khai thác các mỏ cát trong và

ngoài nước và điều kiện địa chất mỏ, Luận án đề xuất hoàn thiện 02 loại công nghệ

khai thác cát lòng sông phù hợp điều kiện Việt Nam và nhóm mỏ đã nghiên cứu,

phân loại như sau:

3.3.1. Công nghệ khai thác bằng máy xúc thủy lực gàu ngược, thải sỏi sạn tại bãi

thải trong

Máy xúc thủy lực gàu ngược được lắp trên phà nổi, làm việc với gương bên

hông, dọc tầng, xúc bóc toàn bộ cát và sỏi theo gương xúc dưới mức máy đứng, đổ

lên cụm sàng nghiêng lắp liền trên tầu chở cát.

Tại cụm sàng, dưới tác dụng của áp lực dòng nước, cát sẽ tách ra khỏi vật

65

liệu nguyên khai và rơi xuống bồn chứa cát của tầu, còn đá thải sẽ xô về phía cuối

sàng, khi khối lượng đá thải đủ lớn thì cửa tháo sẽ mở và đá thải sẽ được rót vào bãi

thải trong.

Công nghệ này cho phép loại bỏ trực tiếp một khối lượng cuội, sỏi và đá tảng

tại khai trường, do đó giảm khối lượng vận tải đá thải so với trường hợp phải vận tải

cả khối vật liệu về bãi chứa như một số mỏ hiện nay đang áp dụng. Mặt khác, sản

phẩm thải được đổ thành các lớp ốp theo bờ mỏ, các lớp thải này với vai trò như các

đê chắn, có tác dụng hạn chế sự phát triển của vùng xói lở. Sơ đồ công nghệ khai

thác xem hình 3.3.

B-B3

731

328

33

9

B

B

2

hm

Rdmax

A A

A-A

1

2

1 8

hn

H0

A0L

α α0

45

3

6 ∆LTN

7

8

A

Hình 3.3. 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

1 – phà nổi; 2 – máy xúc thuỷ lực gàu ngược; 3 – tầu chở cát (31- sàng nghiêng; 32- cửa gạt

đá cuội, tảng; 33 – vòi rửa); 4 – bãi thải cuội, tảng; 5 – ranh giới vùng xói lở khi có bãi thải;

6 – ranh giới vùng xói lở khi không có bãi thải; 7 – cát sau rửa; 8- cuội, sỏi; 9 – vòi xả

nước.

Trong sơ đồ công nghệ này vị trí bố trí của máy xúc thủy lực gàu ngược và

tầu chở cát phải đảm bảo thải hết khối lượng đất đá phủ được giới hạn trong phạm

vi chiều rộng dải khấu trên gương tầng vào không gian khai thác. Nghĩa là, khối

lượng đất đá thải (Vt) trong một lần khấu với chiều rộng A phải bằng khối lượng

của một lần thải (V0).

66

( ) 01. VKKVV crt =−= (3.1)

Trong đó: V – khối lượng vật liệu nguyên khối một lần khấu của máy xúc

thuỷ lực gàu ngược, m3; Kr – hệ số nở rời của vật liệu; Kc – hệ số chứa cát trong sa

khoáng; V0 – khối lượng đất đá một lần thải, m3.

mhAV .= ; 020000 .25,0. αtgAHAV −= (3.2)

Với A – chiều rộng dải khấu, m; A0 – chiều rộng một lần thải, m (thông

thường bằng chiều rộng dải khấu, A0 = A)

Từ công thức (3.1) và (3.2) chiều cao bãi thải H0 được biểu diễn dưới dạng:

( ) 00 .25,01. αtgAKKhH crm −−= (3.3)

Chiều cao bãi thải xác định theo các thông số làm việc của máy xúc thuỷ lực

gàu ngược được xác định như sau:

( ) 0max0 . αα tgCctghLRH md −−−= , m (3.4)

Trong đó: Rdmax – bán kính dỡ lớn nhất của máy xúc thuỷ lực gàu ngược, m;

hm – chiều cao tầng khai thác cát, m; α - góc nghiêng sườn tầng, độ; L – khoảng

cách chân tầng tới chân bãi thải trong, m; C – khoảng cách từ trục di chuyển của

máy xúc thuỷ lực gàu ngược đến mép tầng, m.

Từ công thức (3.3) và (3.4), chiều rộng dải khấu được biểu diến dưới dạng:

( ) ( )0

0max

25,0.1.

ααα

tgtgCctghLRKKhA mdcrm −−−−−

= (3.5)

Trong khai thác sa khoáng cát lòng sông, góc nghiêng của sườn tầng thải

chịu ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy, chiều cao tầng thải và trình tự khai thác và

được xác định theo công thức:

L

Htg 00 =α (3.6)

L – chiều dài khoảng lắng của đất đá thải, m.

( ) ,mw

.HVVα.L mx ±= (3.7)

Trong đó: Vx – tốc độ xả thải theo phương nằm ngang của cửa xả, m/s; Vm –

tốc độ dòng chảy trong khai trường, m/s; w – tốc độ lắng của hạt sỏi, sạn có kích

thước nhỏ nhất trong thành phần đất đá thải, m/s.

67

Trong công thức trên, dấu (+) ứng với trường hợp khai thác theo trình tự từ

hạ nguồn xuống thượng nguồn, dấu (-) ứng với trường hợp khai thác theo trình tự từ

thượng nguồn xuống hạ nguồn.

- Xác định chiều sâu xúc của máy xúc:

Chiều sâu xúc của máy xúc phụ thuộc vào các thông số hình học của máy

xúc, chiều sâu ngập nước, chiều dày sa khoáng và sơ đồ bố trí máy xúc. Để khai

thác hết chiều hết thân cát, chiều sâu xúc của máy xúc hs phải lớn hơn chiều dày

thân cát Mc (hs>Mc) và mỗi đợt khấu từ dưới lên trên phải đầy gầu xúc.

Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý xác định chiều sâu xúc của máy xúc thủy lực gàu ngược

khi đặt trên phà nổi

- Xét tam giác OSK4 ta có: 24

24

2 OKSKOS =+ (3.8)

- Với: ssnp hHhmhhhOS +=+−++= 1 ; αctghtCRSK s++−= min4 ;

đặt mhhhH np −++= 1

- Xét tam giác OAB:

( ) 222 HCROB xt +−=

- Xét OBK4: ROBOK ==4 (R - bán kính xúc của máy xúc, m).

Thay các giá trị OS, SK4 và OK4 vào công thức (3.8) ta có phương trình:

68

( ) ( )[ ] ( ) 222min

2 HCRctghtCRhH xtss +−=++−++ α (3.9)

Giải phương trình (3.9) ta có:

( )[ ] ( )[ ] ( )( ) ( )[ ]α

ααα2

22min

22minmin

11

ctgCRtCRctgctgtCRHctgtCRH

h xts +

−−+−+−+−+++−+−= (3.10)

Trong đó: h1 - chiều cao tính từ mặt máy xúc đứng đến ổ tựa tay gầu, m (h1 =

0,68 3 T ); Rmin - bán kính xúc nhỏ nhất trên mức đặt máy, m; Rxt - bán kính xúc lớn

nhất trên mức đặt máy, m; C - khoảng cách nằm ngang từ trục di chuyển của máy

xúc đến ổ tựa tay gầu, m (C = 0,125 3 T ); Z - khoảng cách an toàn từ mép tầng đến

mép xích, m; α - góc nghiêng sườn tầng, m; t – chiều dày của lớp khấu, m; hp –

chiều cao phà nổi, m; m – chiều sâu ngập phà, m; hn – chiều sâu ngập nước của thân

cát, m; Mc – chiều dày của thân cát, m; hm – chiều sâu kết thúc mỏ, m.

Bán kính xúc nhỏ nhất trên mức đặt máy đứng được xác định theo công thức:

ZDR += 25,0min , m (3.11)

Trong đó: D - chiều dài bộ phận di chuyển của máy xúc, m.

- Xác định chiều dày lớp khấu nhỏ nhất

Chiều dày của lớp khấu nhỏ nhất “tmin” được xác định trên cơ sở khi gầu xúc

chuyển động hết đoạn thẳng lx thì gầu xúc phải chứa đầy cát [6].

dkgqdrxm

xd

dkgqdrkx

xd

KKKKlhKE

KKKKBlEK

tαsin.3

2

min == , m (3.12)

Trong đó: E - dung tích gàu xúc, m3; Kxd - hệ số đầy gàu khi xúc chọn lọc; lx

- chiều dài chuyển động thẳng có thể lớn nhất của gàu xúc đối với điều kiện đã cho

khi khấu các lớp mỏng ( αα sinsinmc

xhMl == ), m; Mc – chiều dày thân cát, m;

hm- chiều sâu kết thúc khai thác mỏ, m; Bk - chiều rộng của gàu xúc, 3 EBk = ; rK -

hệ số nở rời của cát trong gàu; Kqđ = 0,85÷0,9 - hệ số sử dụng quỹ đạo xúc khi

chuyển động thẳng của gàu xúc; Kg = 0,85÷0,95 - hệ số gương xúc; Kđk = 0,85÷0,9 -

hệ số điều khiển.

Lựa chọn thiết bị khai thác

Đối với phương án này các máy xúc thủy lực gàu ngược được lựa chọn phải

69

có dung tích xúc được các hòn đá tảng có kích thước lớn nhất [6], nghĩa là:

3

min 75,0

=≥ tx dEE , m3 (3.13)

Trong đó: xEmin – dung tích gầu xúc nhỏ nhất của máy xúc thủy lực gàu

ngược để có thể xúc được các hòn đá tảng, m3; dt - kích thước của đá tảng, m.

Để hoàn thành sản lượng cát khai thác, dung tích gàu cần thiết được xác định

theo công thức:

( ) ,.....13600

..min

cntgxđcacac

rxcsl

KKKTNKKTV

E−

= m3 (3.14)

3.3.2. Công nghệ khai thác bằng tầu hút bùn

Đối với các mỏ sa khoáng cát phân bố tại khu vực hạ lưu của dòng sông (các

mỏ cát thuộc Nhóm III), thành phần sa khoáng đa phần là cát hạt mịn có kích thước

nhỏ. Trong trường hợp này sẽ sử dụng tầu hút bùn, hút trực tiếp. Hỗn hợp bùn cát

được vận tải bằng đường ống nổi về các hố thu cát trên bờ sông.

Hố thu cát là công trình được xây dựng bởi các đê chắn bằng bê tông hoặc đá

hộc bao quanh, các đoạn đê này có tác dụng chắn hỗn hợp bùn cát chảy ra môi

trường xung quanh. Nền của hố thu cát có độ dốc từ 3÷5% để đảm bảo điều kiện

thoát nước (Hình 3.5). Chiều dài của hố lắng cát phải đảm bảo cát có thể lắng đọng

hoàn toàn trong phạm vi của hố. Trong trường hợp khu vực bờ sông có kích thước

hạn chế có thể bố trí các hố thu cát dọc theo phương của dòng sông, kết hợp với

điều tiết chế độ xả thải để hạn chế kích thước của hố thu cát.

Sau khi hố thu cát đã đầy cát lại chuyển đường ống sang hố thu cát bên cạnh,

khi cát đã khô sử dụng máy xúc thủy lực gàu ngược hoặc các máy xúc gầu ngoạm

để xúc bốc lên các phương tiện vận tải, chở đến các hộ tiêu thụ.

Đối với công nghệ này cho phép vận hành dây chuyền công nghệ liên tục,

nâng cao sản lượng khai thác và mức đột tự động hóa.

Trong trường hợp không có vị trí để bố trí các hố thu cát trên bờ sông hoặc

các vị trí nằm cách xa khu vực khai thác khi đó có thể sử dụng các tầu chờ cát để

thay thế hố thu cát. Sơ đồ công nghệ khai thác xem hình 3.5.

70

1

1112 2

3442

41

1

hmhn

AB-B

LcLb

A-A

1

2

4

41

42

R

A A

B

B

Hình 3.5. Sơ đồ công nghệ khai thác cát dưới lòng sông bằng tầu hút bùn

1- tầu hút bùn; 11 – vòi hút;

12- cột định vị; 2 - phao nổi;

3 – đường ống; 4 – hố thu cát;

41- đê chắn; 42- nền hố thu cát

71

Tính toán các thông số cơ bản của công nghệ khai thác bằng tàu hút bùn

- Chiều rộng gương công tác (Bct)

Có thể xác định chiều rộng gương khai thác phụ thuộc vào bán kính làm việc

và góc quay của tàu theo sơ đồ hình 3.6.

Hình 3.6. Sơ đồ xác định chiều rộng gương công tác của tàu hút bùn

Chiều rộng gương công tác được xác định theo biểu thức [7]:

tct

αB =2R.sin , m2

(3.15)

Trong đó: R - chiều rộng cắt ngang từ mép tầng khai thác đến tâm đường ống

hút khi tàu làm việc vuông góc với gương, m; αt - góc quay của tàu, độ.

+ Chiều sâu lớp hút (hz)

Chiều sâu lớp hút hz phụ thuộc vào d và a với [7]:

d < hz < 5a , m (3.16)

Trong đó: hz - chiều sâu hút vào gương, m; d - đường kính miệng hút, m; a -

đường kính ống hút, m.

+ Đường kính phễu hút (Dh)

Đường kính phễu hút Dh được tính theo biểu thức [7]:

xh

h

VD =3h. 1+ , mV

(3.17)

+ Chiều sâu phễu hút (hh)

72

Kích thước giới hạn của phễu hút được xác định theo biểu thức [7]:

hh 1

x

Vh =r . , m2V

(3.18)

Trong đó: r1 - bán kính ống hút, m; Vh - tốc độ hút, m/s; Vx - tốc độ xói lở,

m/s.

+ Chiều dày đới xói lở (x)

Khi dùng dòng nước có áp làm tơi cát ở đầu miệng hút, thì khoảng cách tối

đa từ miệng súng đến gương khai thác xác định theo công thức [7]:

oo

g

Vx=m.d . -1 , mV

(3.19)

Trong đó: m - hệ số phụ thuộc vào đường kính miệng súng, m=2,9÷3,0; do -

đường kính miệng hút, m; Vo,Vg - tốc độ dòng nước cao áp ở đầu miệng hút và ở

gương, m/s.

+ Chiều rộng phễu xói lở (Lx)

Chiều rộng phễu xói lở Lx được xác định theo biểu thức [7]:

'x x

βL =h . ctg α+ +ctgβ ,2

m (3.20)

Trong đó: α - góc nghiêng đặt ống hút nước, độ; β - góc mở của dòng nước

cao áp, độ; β’- góc dốc tự nhiên của cát khi bị xói lở, độ; hx - chiều sâu xói lở, m.

+ Chiều sâu xói lở (hx)

Chiều sâu xói lở hx được xác định theo biểu thức [7]:

0 0x 0 0

g x

V cosα .Vh =α .d . m. -1 .sinα+ - a,mV 2V

(3.21)

Trong đó: αo - hệ số kể đến sự không đồng đều của vận tốc dòng, α0 ≈ 1; a -

khoảng cách từ miệng hút đến mặt xói lở, m.

Chiều dày lưỡi cắt được xác định theo biểu thức [7]:

Vt = , mZ .n

(3.22)

Trong đó: V - vận tốc cắt của lưỡi cắt, m/ph; Z - số lượng lưỡi cắt; n - tốc độ

quay của lưỡi cắt, vòng/phút.

73

+ Chiều sâu khai thác

Hiệu quả làm việc của tàu hút được biểu thị qua khối lượng bùn cát hút được

trong một đơn vị thời gian và bị phụ thuộc bởi chiều sâu khai thác, tính chất cơ lý

của đất đá, hình dạng và kích thước của đầu ống hút cũng như tốc độ dịch chuyển

của nó trên gương công tác. Tốc độ dịch chuyển của miệng hút trên gương công tác

bị ảnh hưởng bởi công suất của bơm bùn. Trong quá trình hút sẽ xuất hiện các tổn

thất áp lực trong ống hút. Để bơm bùn hoạt động được, tổng các tổn thất trong ống

hút không được vượt quá chiều cao hút chân không của ống hút. Tổn thất áp lực

trong ống hút được xác định theo biểu thức [7]:

p

b

o

bcbbb

o

bk

o

bht h

gvhlihhH +×+Σ++

−+=

21

2

γγ

γγ

γγ

, mcn (3.23)

Trong đó: hh, hk - chiều cao hình học ống hút và chiều sâu khai thác, m (giá

trị của hh dương khi máy bơm bùn đặt nổi cao hơn mực nước hút và âm khi máy

bơm đặt sâu hơn mực nước hút tính từ trục bơm bùn đến mặt nước hút); γb, γo - khối

lượng riêng của hỗn hợp bùn cát và của nước, tấn/m3; cbΣh - tổng tổn thất cục bộ trên

toàn bộ đường ống dẫn bùn (tổn thất ở các cút nối, mặt bích, khớp nối, chỗ co thắt,...),

mcn; hp - tổn thất áp lực ở khe miệng hút, hp=1÷3 mcn (bằng tổng tổn thất áp lực để

tách các hạt đất đá ra khỏi gương và tổn thất áp lực ở miệng ống hút); ib, lb - tổn thất

áp lực trên 1 m ống dẫn bùn (mcn/m) và chiều dài ống dẫn bùn (m); vb - vận tốc của

dòng trong đường ống dẫn bùn, m/s; g - gia tốc trọng trường, m/s2.

Chiều cao hút chân không cho phép của máy bơm bùn khi làm việc trong

nước sạch xác định theo công thức của X.X. Rutnhev [7]:

,2

1023

1

gv

kQn

HH b

k

bock +

−= mcn (3.24)

Trong đó: Ho - áp suất tại bề mặt chất lỏng (áp suất không khí), mcn; n - tần

số quay của bánh công tác máy bơm bùn, vòng/phút; Qb - lưu lượng của máy bơm

bùn, m3/s; vb - vận tốc chuyển động của dòng trong ống dẫn bùn, m/s; kk - hệ số

xâm thực, phụ thuộc vào hệ số tốc độ “nb” của bơm bùn [7].

b: ............... 50÷70 70÷80 80÷150 150÷200

74

kk : ............... 600÷750 800 800÷1000 1000÷1200

Chiều cao hút chân không cho phép của bơm bùn khi làm việc trong hỗn hợp

bùn nước được xác định theo công thức [7]:

−−= 1

o

bo

o

bckcb HHH

γγ

γγ , mcn (3.25)

Năng suất của tầu hút

Năng suất cần thiết tính theo khối lượng cát trong nguyên khối phải đào xác

định theo công thức [7]:

,.

b

obđ

QQγ

γ= m3/h (3.26)

)1()1(

mqmq đo

b −+−+

=γγ

γ , t/m3 (3.27)

Trong đó: Qb - công suất của máy bơm bùn, m3/h; γo, γb, γđ - khối lượng riêng

của nước, của bùn và của đất đá, t/m3; q - tiêu hao nước để phá vỡ và vận chuyển 1

m3 đất đá, m3/m3; m - độ rỗng của đất đá, đvtp.

Năng suất kỹ thuật của tàu hút bùn tính theo đất đá [7]:

)1( mqQQ đ

K −+= , m3/h (3.28)

Đối với khoáng sàng cát - sỏi, khi tàu hút khai thác và phân loại trực tiếp

bằng sức nước thì năng suất năm của nó xác định theo biểu thức [7]:

Qtt = QK.N.nc.T.Kη , m3/năm (3.29)

Trong đó: N - số ngày làm việc trong năm của tàu hút, ngày; nc - số ca làm

việc trong ngày của tàu hút, ca; T - số giờ làm việc trong ca của tàu hút, h; Kη - hệ số

sử dụng thời gian ca làm việc của tàu hút, phụ thuộc vào tỷ lệ sạn sỏi lẫn trong cát

[7] trong đó:

Tỷ lệ sạn sỏi, %: ..... <5 5÷20 20÷40 40÷60

Kη: .......................... 0,7 0,65 0,60 0,52

3.4. Lựa chọn đồng bộ thiết bị khai thác

75

Việc lựa chọn tầu hút và tầu chở cát có ý nghĩa hết sức quan trọng trong quá

trình sản xuất. Khi đồng bộ thiết bị bơm hút – vận tải hợp lý sẽ làm giảm thời gian

ngừng nghỉ, tăng năng suất tổ hợp và giảm giá thành khai thác.

Khi tầu chở cát di chuyển trên sông thì hướng, vận tốc và thời gian chuyển

động của nó sẽ chịu tác động của chế độ dòng chảy theo hướng có lợi hoặc bất lợi.

Vận tốc của nước làm giảm chi phí năng lượng, giảm thời gian di chuyển của tầu

cát nếu tầu chuyển động xuôi dòng hoặc làm lệch hướng chuyển động, kéo dài cung

độ vận tải và tăng chi phí năng lượng trong trường hợp chuyển động ngược dòng.

Do vậy, khi lựa chọn tải trọng tầu chở cát hợp lý cần tính đến các yếu tố trên.

Đối với tầu hút, chi phí sản xuất phụ thuộc vào kiểu gương khai thác, thời

gian trao đổi của tầu chở cát tại gương khai thác. Năng suất tầu hút đạt trị số lớn

nhất khi bơm làm việc liên tục. Nghĩa là tầu chở cát phải có dung tích phù hợp để

đảm bảo tại gương khai thác không có xảy ra hiện tượng nhận tải gián đoạn.

Từ các kết quả nghiên cứu [6], [7] cho thấy: Quan hệ giữa lưu lượng bơm và

tải trọng tầu chở cát có ảnh hưởng đến hệ số sử dụng của mỗi thiết bị trong tổ hợp.

Các thiết bị bơm hút – vận tải được lựa chọn sao cho sự phối hợp giữa chúng phải

đảm bảo khả năng sử dụng tổ hợp đồng bộ thiết bị là lớn nhất. Từ điều kiện đó cho

thấy thiết bị bơm hút – vận tải hợp lý khi hệ số sử dụng của từng thiết bị trong tổ

hợp phải lớn nhất. Năng suất của tổ hợp bơm hút – vận tải đạt được tối ưu khi hệ số

sử dụng máy xúc (Kth) và hệ số sử dụng tầu chở cát (Kcho) bằng nhau:

choth KK = (3.30)

Hệ số sử dụng tầu hút được xác định theo công thức:

K

ttth Q

QK = (3.31)

Trong đó: Qtt – năng suất thực tế của tầu hút, m3/h; QK – năng suất kĩ thuật của

tầu hút, m3/h.

[ ] b

chk tmq

VQ.)1(

.3600−+

= , m3/h (3.32)

Trong đó: tb - thời gian bơm đầy tầu chở cát, s; q - chỉ tiêu tiêu hao nước,

m3/m3 ; m - độ rỗng của đất đá, m = 0,25÷0,4 ; Vch- dung tích của tầu chở cát, m3.

76

[ ]( )cb

chtt ttmq

VQ+−+

=)1(.3600 , m3/h (3.33)

Với tc - thời gian ngừng do trao đổi tầu chở cát tại gương xúc, giây. Phụ

thuộc vào sơ đồ bố trí làm việc giữa tầu hút với tầu chở cát, tải trọng, tốc độ di

chuyển của tầu chở cát, hướng và tốc độ dòng nước.

Từ các công thức (3.31), (3.32) và (3.33) trên, ta có:

cb

bth tt

tK+

= (3.34)

( )b

chob Q

mqVt −+=

1.3600 , giây (3.35)

- Đối với thiết bị vận tải tầu chở cát, năng suất của nó phụ thuộc cung độ vận

tải, tốc độ dòng chảy, hướng di chuyển từ bến tập kết cát đến. Năng suất của tàu chở

cát trong tổ hợp được đánh giá thông qua hệ số sử dụng thời gian chuyên chở của

tàu (Kcho), được xác định theo thời gian chu kỳ vận tải (Tck) và thời gian bơm đầy

tàu (tb) như sau:

ck

bckcho T

tTK −= (3.36)

Thời gian chu kì vận tải của tầu chở cát:

dctktbck ttttT +++= (3.37)

Nếu coi thời gian dỡ tải bằng thời gian bơm thì:

ctktbck tttT ++= 2 (3.38)

Khi đó:

ctktb

ctktch ttt

ttK

+++

=2

(3.39)

Từ các công thức (3.30) và (3.39), ta có:

ctktb

ctkt

cb

bchoth ttt

tttt

tKK++

+=

+==

2 (3.40)

- Xác định thời gian chuyển động có tải và không tải của tầu chở cát

Trường hợp 1: Khu vực khai thác nằm về phía hạ nguồn bãi tập kết

77

Giả sử điểm khai thác tại điểm K, cách bến tập kết (B) một khoảng cách L,

lệch về phía hạ nguồn một góc β so với phương nằm ngang.

a) b)

KL

βVn

Vt

Vkt

A

Vn

B

K

L β

Vn

Vt

Vct

Vn

B'

π−β

δ

β−δ

Lct

Hình 3.7. Sơ đồ xác định hướng di chuyển, cung độ vận tải và tốc độ di chuyển của

tầu chở cát (a – nhánh không tải ; b – nhánh có tải)

Khi tầu chở cát di chuyển từ bến tập kết cát đến khu vực khai thác (ở chế độ

không tải) vận tốc tầu bị chi phối bởi tốc độ dòng chảy, được xác định theo công

thức:

Vt=Vn.tgβ, m/s (3.41a)

Trong đó : Vt – tốc độ di chuyển của tầu chở cát ở chế độ không tải, m/s ; Vn

– vận tốc của nước, m/s ; β – góc lệch giữa hướng chuyển động của tầu so với bờ

sông, độ.

Vận tốc của tầu chở cát khi chạy không tải được xác định theo công thức :

β222 1 tgVVVV nntkt +=+= , m/s (3.41b)

Khoảng thời gian cần thiết để tầu chở cát di chuyển từ bãi tập kết tới điểm

khai thác:

β21 tgVL

VLt

nktkt

+== ,s (3.42)

- Khi tầu hút làm việc ở chế độ có tải :

Để có thể di chuyển từ điểm khai thác về bến tập kết thì hướng di chuyển của

tầu chở cát sẽ phải lệch một góc δ so với đường thẳng KB, nghĩa là tầu phải đi từ

điểm K đến điểm B’ nằm về phía thượng nguồn của bãi tập kết. Khi đó cung độ vận

tải sẽ bị kéo dài một giá trị nào đó.

78

VtVct

Vnδ

K

K1K2

π−β

Hình 3.8. Sơ đồ xác định góc lệch của

tầu chở cát khi di chuyển từ điểm khai

thác về bến tập kết

Xét tam giác KBB’, ta có :

( ) ( )βπδβ −=

− sin'

sinKBBK ,m (3.43)

( )( ) ( )δβ

βδβ

βπ−

=−

−=⇒

sinsin.

sinsin.' LBKKB , m (3.44)

Xác định góc lệch δ

Xét tam giác KK1K2 , ta có :

( ) δβπ sinsin211 KKKK

=−

(3.45)

tVKK =1 ; nVKK =21 (3.46)

Từ công thức (3.45) và (3.46) và qua một vài phép biến đổi, ta có:

=

t

n

VV β

δsin.

arcsin , độ (3.47)

Như vậy, khi hoạt động ở chế độ có tải, cung độ vận tải bị kéo dài thành

( )δββ

−sinsin.L . Khi đó, thời gian chuyển động có tải sẽ là:

( )δββ−

=sin.

sin.

tct V

Lt , s (3.48)

Từ các công thức (3.40), (3.42) và (3.47) và qua vài phép biến đổi, thiết lập

được mối quan hệ giữa dung tích tầu chở cát với năng suất máy bơm cát và máy xúc

tại bến như sau:

( ) ( ) cctn

bch tL

VtgVmqQV ..

sin.sin

11

1.3600 2

−+

+−+=

δββ

β, m3 (3.49)

Trong công thức trên thì Qb được xác định theo khả năng hoàn thành sản

lượng mỏ :

79

( )tgcaca

mb KTN

mqAQ

..1 −+

= , m3/h

Phạm vi áp dụng công thức trên khi Vn ≤ Vt

Trường hợp 2 : Khu vực khai thác nằm về phía thượng nguồn bãi tập kết

Đối với trường hợp này khi tầu chở cát hoạt động ở chế độ không tải từ bến

tập kết (điểm B) tới khu vực khai thác (điểm K) thì tầu sẽ phải di chuyển với lệch

một góc δ (hình 6). Khi đó, cung độ vận tải L sẽ được kéo dài thành Lkt. Góc lệch δ

được xác định theo công thức (3.47).

Thời gian di chuyển của tầu chở cát khi ở chế độ không tải:

( )δββ−

=sin.

sin.

ktkt V

Lt , s (3.50)

Khi ở chế độ có tải (từ điểm khai thác về bến tập kết), vận tốc của tầu sẽ là :

β21 tgVV nct += , m/s (3.51)

Thời gian di chuyển của tầu chở cát khi ở chế độ có tải:

β21 tgVLt

n

ct+

= , s (3.52)

a) b)

B

K

Lβ

Vt

Vkt

VnK'

VnLkt

δ

π−ββ−δ

B

K

Lβ

Vn

VtVct

π−β

Vn

Hình 3.9. Sơ đồ xác định hướng di chuyển, cung độ vận tải và tốc độ di chuyển của

tầu chở cát (a – nhánh không tải ; b – nhánh có tải)

80

Với cách lập luận như trường hợp khu vực khai thác nằm về phía hạ nguồn

bãi thải kết, mối quan hệ giữa dung tích tầu chở cát với năng suất máy bơm cát và

máy xúc tại bến:

( ) ( ) cktn

bch tL

VtgVmqQV ..

sin.sin

11

1.3600 2

−+

+−+=

δββ

β,m3 (3.53)

Quan hệ giữa lưu lượng máy bơm của tầu hút với dung tích tầu chở cát xem

hình 3.10 và hình 3.11.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 1000 2000 3000 4000 5000

Năng suất của tầu hút, m3/h

Dun

g tíc

h củ

a tầ

u ch

ở c

át, m

3

Vn = 0,5 m/s Vn = 1,0 m/s

0

100

200

300

400

500

600

700

0 1000 2000 3000 4000 5000

Lưu lượng máy bơm, m3/h

Dun

g tíc

h tầ

u chở

cát

, m3

L = 2.000 m L = 3.000 mL = 4.000 m L = 5.000 m

Hình 3.10. Quan hệ giữa dung tích tầu chở

cát với lưu lượng máy bơm khi tốc độ dòng

chảy thay đổi (L = 3.000 m; β = 300)

Hình 3.11. Quan hệ giữa dung tích tầu chở

cát với lưu lượng máy bơm khi cung độ vận

tải thay đổi (Vn = 0,5 m/s m; β = 300)

Từ kết quả nghiên cứu, Luận án đã xây dựng thuật toán và chương trình tính

toán để tính toán lựa chọn đồng bộ thiết bị (hình 3.12 và hình 3.13).

81

Hình 3.12. Sơ đồ thuật toán

xác định lưu lượng tầu hút

dung tích tầu chở cát theo sản

lượng mỏ và điều kiện khai

thác

Hình 3.13. Kết quả tính toán lựa chọn đồng bộ thiết bị khai thác cát

Như vậy, qua kết quả nghiên cứu mối quan hệ giữa lưu lượng bơm và tải

trọng tầu chở cát và phân tích các yếu tố về điều kiện khai thác như trên, đã chứng

minh luận điểm 2 của luận án là: Tốc độ dòng chảy là nhân tố làm kéo dài cung độ

82

vận tải, làm lệch hướng di chuyển của của tầu chở cát và thời gian chu kì vận tải và

dung tích tầu chở cát.

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

Hiện nay, tại một số con sông của nước ta, các mỏ cát phân bố gần các công

trình quan trọng cần bảo vệ như: cầu qua sông, cột biển báo công trình giao thông

đường thủy.... Ví dụ tại sông Hồng có cầu Long Biên, cầu Nhật Tân, cầu thăng

Long..., sông Lô có các cầu qua sông như Cầu An Hoà (huyện Sơn Dương); Cầu

Sông Lô, Cầu Việt Trì; Sông Tiền có Cầu Cao Lãnh; Cầu Mỹ Thuận; Sông Hậu có

Cầu Vĩnh Trường, Cầu Châu Đốc, … Đây là những đối tượng cần được bảo vệ đảm

bảo tuyệt đối an toàn trong quá trình khai thác cát lòng sông.

Để minh chứng các kết quả đã nghiên cứu đề xuất về bán kính vùng xói lở

của hoạt động khai thác cát lòng sông tại Chương 2; công nghệ và thiết bị khai thác

tại mục 3.2 Chương 3, Luận án tính toán minh họa cho các mỏ cát trên sông Tiền,

đoạn gần khu vực Cầu Mỹ Thuận, thuộc địa phận tỉnh Vĩnh Long.

3.5.1. Đặc điểm khu vực tính toán

Cầu Mỹ Thuận là cầu dây văng bắc qua sông Tiền, nối liền hai tỉnh Tiền

Giang và Vĩnh Long, Việt Nam. Cầu nằm cách Thành phố Hồ Chí Minh 125 km về

hướng Tây Nam, trên Quốc lộ 1A, là trục giao thông chính của vùng đồng bằng

sông Cửu Long (hình 3.14).

Hình 3.14. Vị trí cầu khu vực khai thác xunng quanh cầu Mỹ Thuận, sông Tiền

83

3.5.2. Chế độ dòng chảy

Hàng năm vào mùa lũ, sông Tiền nhận lưu lượng nước rất lớn từ thượng

nguồn và lưu lượng bổ sung không nhỏ từ vùng Đồng Tháp Mười. Mực nước sông

Tiền thay đổi lớn giữa mùa kiệt và mùa lũ. Hàng năm, thường vào cuối tháng 8,

nước sông từ từ dâng cao, đến tháng 10, mực nước đạt cao nhất, sau đó giảm dần

đến tháng 12. Do phân bố trong vùng đồng bằng ngập lụt nên mực nước sông từ

Tân Châu tới Mỹ Thuận thay đổi mạnh. Sự thay đổi mực nước đồng thời cũng là sự

thay đổi lưu lượng và tốc độ dòng chảy. Chênh lệch độ cao giữa mùa kiệt và mùa lũ

ở Tân Châu - Hồng Ngự xấp xỉ 2,0 m. Vận tốc dòng chảy trong mùa lũ của sông

Tiền ở Tân Châu là 2,70 m/s.

3.5.3. Tài nguyên cát

Theo đánh giá [8]: dưới chân cầu Mỹ Thuận có mỏ cát lớn ước đến 14 triệu

mét khối. Mỏ cát này do hai tỉnh Vĩnh Long và Tiền Giang quản lý. Các thân cát có

chiều dày từ 5-15 m, chiều sâu ngập nước từ 10-15 m, độ hạt từ 0,25-0,1 mm chiếm

trên 80% (hình 3.15).

Hình 3.15. Mặt cắt ngang dòng sông khu vực cầu Mỹ Thuận [8]

Hiện tại, đã có một số đơn vị khai thác cát tại khu vực này, với sản lượng

trung bình từ 200-300 nghìn m3/năm. Để góp phần nâng cao mức độ an toàn của

cầu và tăng thu hồi tài nguyên Luận án đề xuất một số giải pháp sau:

- Lựa chọn khoảng cách an toàn

Như đã phân tích tại Chương 2, bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn và

hạ nguồn khai trường tỉ lệ thuận với tối độ dòng chảy, chiều sâu khai trường và tỉ lệ

84

thuận với đường kính cỡ hạt. Trong các yếu tố trên thì chiều sâu khai trường và

đường kính cỡ hạt là yếu tố cố định phụ thuộc vào điều kiện thành tạo địa chất,

riêng tốc độ dòng chảy là yếu tố thường xuyên thay đổi chịu ảnh hưởng của lưu

lượng mưa. Ở Việt Nam, thời tiết hàng năm chia thành 2 mùa rõ rệt là mùa mưa (từ

tháng 4 đến tháng 9 hàng năm) và mùa khô (từ tháng 10 đến hết tháng 3 năm sau).

Về mùa mưa, vũ lượng mưa thường lớn hơn mùa khô từ 4÷8 lần. Lưu lượng nước

tại sông Tiền vào mùa mưa lớn nhất 2,7 m/s.

Khoảng cách an toàn từ ranh giới khu vực bảo vệ cầu Mỹ Thuận đến vị trí

khai thác được xác định theo công thức (2.49a) và (2.49b):

- Phía thượng nguồn:

(2.49a)

- Phía hạ nguồn:

(2.49b)

Với các số liệu smn /7,2=ϑ , dc = 0,1.10-3 m, cρ = 1,6 T/m3, nρ = 1,0 T/m3;

hm = 15 m, xác định được: LHN = 1.218 m; LTN = 304 m.

Căn cứ vào các kết quả tính toán cho thấy: Vị trí khai thác cần cách hành

lang bảo vệ cầu 1.220 m về phía hạ nguồn và 305 m về phía thượng nguồn.

Tuy nhiên, theo Nghị định số 11/2010/NĐ-CP của Chính phủ: Quy định về

quản lý và bảo vệ kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ ngày 24 tháng 02 năm 2010:

Hành lang bảo vệ cầu là 150 m (đối với cầu có chiều dài trên 300 m). Như vậy

khoảng cách an toàn cho cầu phía hạ nguồn là 1.370 m, phía thượng nguồn là 455 m

(hình 3.16).

85

Hình 3.16. Khoảng cách an toàn phía hạ nguồn và thượng nguồn cầu Mỹ Thuận khi

khai thác cát

- Lựa chọn công nghệ khai thác

Với đặc điểm điều kiện địa chất và các kết quả nghiên cứu cho thấy: công

nghệ khai thác đối với khu vực là công nghệ khai thác bằng tầu hút kết hợp với các

tầu chở cát.

Theo Quyết định số29/2009/QĐ-UBND ngày 29.tháng 12 năm 2009 của Ủy

ban nhân dân tỉnh Vĩnh Long, sản lượng mỗi mỏ từ 200-300 nghìn m3/năm, khoảng

cách từ điểm khai thác về các bến tập kết từ 2-3 km, đồng độ thiết bị khai thác gồm

tầu hút cát và tàu chở cát, quy mô các loại thiết bị được xác định bằng chương trình

tính toán đồng bộ thiết bị khai thác như trên. Kết quả tính toán như sau:

Lưu lượng tầu hút cát: 1.000 m3/h.

Dung tích tầu chở cát: 31 m3.

Tính toán số lượng tầu chở cát

Thời gian di chuyển của tầu chở cát khi ở chế độ không tải:

stgtgV

Ltn

kt 447.33017,0

000.31 02

=+

=+

=β

Góc lệch của tầu:

00

63,3

30sin.7,0arcsinsin.

arcsin =

=

=

t

n

VV β

δ

Thời gian chuyển động có tải:

86

( ) ( ) sV

Ltt

ct 136.1630sin.3,3

30sin.3000sin.

sin. 0

=−

=−

=δβ

β

Thời gian chu kì vận tải :

sttttT dctktbck 713.430136.1447.3100 =+++=+++=

Năng suất thiết bị vận tải:

305.4885,0.31.8.300713.4

3600...3600=== tgchcaca

ckch KVTN

TQ m3/năm

Số lượng tầu chở cát:

3,6305.48000.300

==chQ chiếc, chọn 07 chiếc.

3.6. Kết luận Chương 3

Qua kết quả nghiên cứu cho phép rút ra một số kết luận như sau:

- Để phục vụ cho công tác nghiên cứu đề xuất công nghệ, trình tự khai thác

và lựa chọn đồng bộ thiết bị, luận án đã đề xuất phân chia các mỏ cát lòng sông

thành 3 nhóm mỏ trên cơ sở tổng hợp điều kiện đia chất, đặc điểm phân bố dòng

sông và chế độ dòng chảy.

- Công nghệ khai thác phù hợp với các mỏ cát dưới các lòng sông khu vực

trung du, miền núi là công nghệ khai thác sử dụng máy xúc thủy lực gàu ngược kết

hợp với công tác sàng và thải đá tảng, cuội sỏi trực tiếp vào bãi thải trong.

- Bãi thải từ đá tảng, cuội sỏi là công trình nhân tạo có tác dụng che chắn làm

hạn chế sự mở rộng của vùng xói lở đất đá phía thượng nguồn khai trường. Tuy

nhiên, cần có hướng nghiên cứu sâu hơn về khối lượng đổ thải hoặc có hướng

nghiên cứu về công nghệ sàng, tuyển sỏi, cuội để tận thu tài nguyên, đồng thời giảm

ảnh hưởng tới luồng lạch của hệ thống giao thông đường thuỷ.

- Công nghệ khai thác phù hợp với các mỏ cát lòng khu vực hạ lưu là công

nghệ khai thác tầu hút bùn, hút và bơm hỗn hợp cát + nước lên các hố cát (xây dựng

trên bờ sông) hoặc bơm lên các tầu chở cát chuyên dụng.

87

- Tốc độ dòng chảy là nhân tố làm kéo dài cung độ vận tải, làm lệch hướng di

chuyển của của tầu chở cát và thời gian chu kì vận tải và dung tích tầu chở cát (luận

điểm 2).

- Căn cứ vào kết quả nghiên cứu về vùng xói lở đất đá tại Chương 2 và

phương pháp lựa chọn đồng bộ thiết bị như trên, luận án đã tính toán đề xuất

khoảng cách an toàn cho cầu Mỹ Thuận phía hạ nguồn là 1.370 m, phía thượng

nguồn là 455 m. Tính toán lựa chọn đồng bộ thiết bị khai thác với mỏ có công suất

từ 200.000 - 300.000 m3/năm là 07 chiếc tàu có dung tích khoang chứa 31m3 và

năng suất máy bơm bùn là 1.000 m3/h.

- Công nghệ khai thác, trình tự khai thác đã lựa chọn là cơ sở khoa học để

phân tích, lựa chọn là cơ sở để đề xuất các giải pháp trong lĩnh vực quản lý hoạt

động khai thác cát lòng sông.

88

CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ

QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN CÁT LÒNG SÔNG Ở VIỆT NAM

4.1. Thực trạng công tác quản lý khai thác cát lòng sông

4.1.1. Khái quát chung

Một trong những đặc điểm cần lưu ý trong quản lý cát lòng sông khác với

khoáng sản rắn khác đó sự vận chuyển, bồi lắng thường xuyên, liên tục của cát lòng

sông từ thượng lưu xuống hạ lưu (sự biến động thường xuyên của trữ lượng khoáng

sản trong khu vực quản lý); là sự tác động của các yếu tố khách quan (thời tiết); là

tính chất liên vùng (mỏ cát thường là ranh giới của hai hay nhiều địa phương cấp

xã, huyện, tỉnh); là tính chất đa ngành, đa lĩnh vực tác động đến quá trình quản lý

cát lòng sông.

Trong những năm gần đây, với tốc độ đô thị hóa gia tăng trên phạm vi cả

nước, nhu cầu khai thác cát trên các hệ thống sông suối ngày càng lớn. Tuy nhiên,

hoạt động này đã và đang phát triển quá mức, còn nhiều bất cập và là một vấn đề

thách thức đối với các cơ quan quản lý của nhà nước hiện nay.

Quản lý khai thác cát lòng sông nói riêng là hoạt động mang tính chất liên

ngành, có liên quan đến nhiều lĩnh vực như: khai thác khoáng sản, an toàn giao

thông, vận tải đường thủy, bảo vệ môi trường, an toàn đê điều, thủy lợi … Trong

đó, quan điểm xuyên suốt của nhà nước là hoạt động khoáng sản phải gắn với bảo

vệ môi trường và phát triển bền vững. Hiện nay, theo quy định của pháp luật về

khoáng sản thẩm quyền quản lý nhà nước đối với hoạt động khai thác cát lòng sông

ở nước ta là Ủy ban nhân dân cấp tỉnh. Tuy nhiên, hoạt động khai thác cát lòng sông

còn chịu sự quản lý bởi một số cơ quan nhà nước thuộc các lĩnh vực khác nhau.

Theo quy định hiện hành, cơ quan chuyên môn, tham mưu cho Ủy ban nhân

dân cấp tỉnh thực hiện chức năng quản lý nhà nước về khoáng sản, trong đó có cát

sông là Sở Tài nguyên và Môi trường. Tuy nhiên, như đã nêu trên còn có các cơ

quan nhà nước khác cũng tham gia quản lý thuộc các lĩnh vực khác như: Sở Nông

nghiệp và Phát triển nông thôn (quản lý về lĩnh vực: an toàn đê điều, nguồn lợi thủy

sản, tưới tiêu cho nông nghiệp), Sở Giao thông vận tải hoặc cơ quan quản lý về giao

89

thông đường thủy (quản lý về lĩnh vực an toàn đường thủy, hệ thống luồng vận tải

thủy ...). Chính vì vậy, đề tài đánh giá hệ thống chính sách, pháp luật, tổ chức quản

lý về khai thác cát lòng sông được gắn với yêu cầu bảo vệ môi trường và xét trên

quan điểm quản lý tổng hợp để hài hòa lợi ích của các lĩnh vực trong việc phát triển

kinh tế - xã hội.

4.1.2. Thực trạng hệ thống chính sách, pháp luật đối với hoạt động quản lý khai

thác cát lòng sông

Thời gian qua, quan điểm, chính sách và quy định của pháp luật đối với công

tác quản lý nhà nước về khoáng sản gắn với bảo vệ môi trường đã được Đảng và

Nhà nước ta thể hiện rõ thông qua Nghị quyết các kỳ Đại hội Đảng, của Ban chấp

hành Trung ương Đảng, của Bộ Chính trị cũng như quy định của pháp luật và

thường xuyên được quan tâm, chỉ đạo. Ngay từ Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ IV

(năm 1976) đã chỉ rõ, cần tập trung vào việc tăng cường công tác điều tra, ưu tiên

phát triển công nghiệp khai khoáng gắn với sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên

và tăng cường công tác bảo vệ môi trường trong thời kỳ công nghiệp hóa - hiện đại

hóa đất nước. Theo đó, nhiều văn kiện, Nghị quyết của Đảng được ban hành đã nêu

rõ các chủ trương, chính sách và chỉ đạo công tác quản lý, khai thác khoáng sản và

bảo vệ môi trường.

Ngày 25 tháng 4 năm 2011, Bộ Chính trị đã ban hành Nghị quyết số 02-

NQ/TW về định hướng chiến lược khoáng sản và công nghiệp khai khoáng đến năm

2020, tầm nhìn đến 2030 (Nghị quyết 02). Trên cơ sở đó, ngày 22 tháng 12 năm

2011, Chính phủ đã ban hành Nghị quyết số 103/NQ-CP về chương trình hành động

của Chính phủ thực hiện Nghị quyết 02 với nhiều nhiệm vụ, giải pháp cụ thể nhằm

tăng cường hiệu quả công tác quản lý nhà nước về khoáng sản và hoạt động khoáng

sản. Đặc biệt, lần đầu tiên, năm 2012, Ủy ban thường vụ Quốc hội khóa XIII đã tiến

hành giám sát chuyên đề việc thực hiện chính sách, pháp luật về quản lý, khai thác

khoáng sản gắn với bảo vệ môi trường đối với Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng

như các địa phương. Kết quả giám sát, Uỷ ban thường vụ Quốc hội đã ban hành

Nghị quyết số 535/NQ-UBTVQH13 về kết quả giám sát và đẩy mạnh việc thực

hiện chính sách, pháp luật về quản lý, khai thác khoáng sản gắn với bảo vệ môi

90

trường. Theo đó, nhiều chỉ đạo, nhiều nội dung nhiệm vụ, giải pháp cần thực hiện

đã được Bộ Chính trị, Quốc hội, Chính phủ yêu cầu thực hiện nhằm tăng cường

công tác quản lý môi trường trong khai thác khoáng sản. Theo đó, Ủy ban nhân dân

các tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương cũng đã ban hành riêng các chương trình

hành động của mình để triển khai thực hiện.

Nghiên cứu các quy định của pháp luật về khoáng sản cho thấy, các ưu điểm,

những tồn tại, hạn chế của hệ thống chính sách, pháp luật về khoáng sản nói chung

và quản lý cát lòng sông có thể khái quát như sau:

4.1.2.1. Ưu điểm

a) Đối với quản lý tài nguyên khoáng sản nói chung

- Đến nay, Luật khoáng sản năm 2010 đã bổ sung 48 điều mới hoàn toàn về

nội dung và sửa đổi, bổ sung 38 điều của Luật khoáng sản năm 1996. Từ quan điểm

phát triển ngành khai khoáng theo chiều rộng với việc khuyến khích mọi thành phần

kinh tế ở mọi quy mô tham gia hoạt động khoáng sản, đến nay đã chuyển sang thực

hiện quan điểm, chính sách phát triển ngành khai khoáng theo chiều sâu, gắn hiệu

quả khai thác, sử dụng khoáng sản với yêu cầu bảo vệ môi trường, phát triển theo

hướng bền vững. Có thể nói, Luật khoáng sản năm 2010 cơ bản đã đáp ứng yêu cầu

chỉnh đốn lại công tác quản lý tài nguyên khoáng sản, đảm bảo hoạt động khai thác

khoáng sản gắn với sử dụng tài nguyên hợp lý, tiết kiệm, hiệu quả và bảo vệ tài

nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường, an ninh - quốc phòng.

Trên cơ sở quy định của Luật khoáng sản năm 2010, đến nay Chính phủ đã

ban hành nhiều Nghị định, các Bộ: Tài nguyên và Môi trường, Công thương, Xây

dựng, Tài chính, Kế hoạch và Đầu tư đã ban hành các Thông tư, Thông tư liên tịch

hướng dẫn thực hiện.

b) Đối với quản lý hoạt động khai thác cát lòng sông

Ngoài các quy định đối với quản lý tài nguyên khoáng sản nói chung, quản lý

cát lòng sông còn có những văn bản cá biệt phù hợp với đặc điểm loại khoáng sản

này. Theo thống kê [1], từ năm 2000 trở lại đây, trung bình từ 2-3 năm có một Chỉ

thị của Thủ tướng Chính phủ được ban hành nhằm chấn chỉnh công tác quản lý và

hoạt động khai thác cát lòng sông. Mới đây nhất là Chỉ thị số 03/CT-TTg ngày 30

91

tháng 3 năm 2015 cũng đã được Thủ tướng Chính phủ ban hành nhằm tăng cường

hiệu lực thực thi chính sách, pháp luật về khoáng sản, trong đó có công tác quản lý

cát lòng sông.

Theo quy định hiện hành, thẩm quyền lập, phê duyệt quy hoạch cũng như

cấp phép thăm dò, khai thác cát sỏi lòng sông là của Uỷ ban nhân dân các tỉnh,

thành phố trực thuộc Trung ương. Thống kê từ 56/63 tỉnh, thành phố, đến hết năm

2014 đã có gần 80 quy hoạch các loại khoáng sản khác nhau, bao gồm cả cát, sỏi

lòng sông được Ủy ban nhân dân cấp tỉnh phê duyệt. Trên cơ sở đó, Ủy ban nhân

dân cấp tỉnh cũng đã xem xét, cấp phép thăm dò, khai thác, trong đó có cát lòng

sông theo quy định của Luật khoáng sản.

Trong thực tế, cát sỏi lòng sông là loại khoáng sản có khả năng bồi lắng, bổ

sung thường xuyên theo mùa và là một trong những nguyên nhân gây cản trở giao

thông thủy. Hàng năm, ngành giao thông đều phải khơi thông luồng lạch cũng như

cửa sông, cửa biển. Tuy nhiên, nhu cầu kinh phí thực hiện khá lớn mà ngân sách

Nhà nước không thể đáp ứng. Do đó Bộ Giao thông vận tải đã đề nghị thí điểm cơ

chế “xã hội hóa” để huy động vốn của các doanh nghiệp để thực hiện các dự án nạo

vét, khơi thông luồng hàng hải do Bộ quản lý, đồng thời cho phép doanh nghiệp thu

hồi sản phẩm (chủ yếu là cát) để “lấy thu bù chi” và đã được Thủ tướng Chính phủ

cho phép thực hiện tại Quyết định số 73/2013/QĐ-TTg ngày 27 tháng 11 năm 2013.

Theo thống kê [1], đến nay có gần 50 dự án nạo vét cửa sông, cửa biển, khơi thông

luồng đường thủy nội địa, luồng hàng hải, khu neo đậu tránh trú bão trên địa bàn 24

tỉnh, thành phố được Bộ Giao thông vận tải chấp thuận theo hình thức “xã hội hóa”

với tổng khối lượng cát dự kiến thu hồi khoảng 200 triệu m3 cát (gồm cả cát sông,

cát san lấp, cát nhiễm mặn).

4.1.2.2. Tồn tại, hạn chế

Bên cạnh những ưu điểm của hệ thống chính sách, pháp luật trong quản lý tài

nguyên khoáng sản nói chung và đối với cát lòng sông nói riêng, hệ thống chính sách,

quy định của pháp luật cũng như công tác quản lý nhà nước về khoáng sản, quản lý cát

sông thời gian qua còn một số tồn tại, hạn chế, đó là:

92

a. Một số văn bản sau khi ban hành có tính khả thi chưa cao, còn có những hạn

chế, khó khăn khi tổ chức thực hiện

- Mặc dù hệ thống văn bản quy phạm pháp luật về khoáng sản đã được ban

hành khá đầy đủ nhưng đến cuối năm 2015 vẫn còn thiếu một số quy định hướng dẫn

về quản lý cũng như tiên chuẩn kỹ thuật liên quan đến thăm dò, khai thác đối với loại

hình khoáng sản cát lòng sông nên gặp khó khăn khi thực hiện do những đặc điểm

mang tính riêng có của loại khoáng sản này.

- Luật khoáng sản năm 2010 cũng như các văn bản hướng dẫn thi hành Luật

đã có một số quy định nhằm minh bạch hoá, tăng cường cải cách hành chính trong

trình tự, thủ tục cấp phép hoạt động khoáng sản như quy định về lựa chọn tổ chức,

cá nhân cấp phép thăm dò ở khu vực không đấu giá quyền khai thác khoáng sản;

quy định về tổ chức đấu giá quyền khai thác khoáng sản v.v... Tuy nhiên, công khai,

minh bạch trong quản lý khoáng sản cũng như hoạt động khoáng sản chưa được quy

định cụ thể tại Điều 4 của Luật Khoáng sản năm 2010 như là một trong những

nguyên tắc hoạt động khoáng sản cần phải tuân thủ.

- Một số quy định về khai thác khoáng sản nói chung và khai thác cát lòng

sông nói riêng còn những một số bất cập, cụ thể:

+ Luật khoáng sản năm 2010 quy định phải áp dụng công nghệ khai thác tiên

tiến, phù hợp với quy mô, đặc điểm từng mỏ, từng loại khoáng sản để thu hồi tối đa

khoáng sản. Tuy nhiên, đến nay chưa có quy định cụ thể về tiêu chí lựa chọn hoặc

đánh giá về năng lực của chủ đầu tư khai thác khoáng sản để công khai hoá và minh

bạch thông tin các tổ chức, cá nhân khai thác khoáng sản có năng lực về vốn, công

nghệ, thiết bị đầu tư khai thác, chế biến khoáng sản đáp ứng yêu cầu thu hồi tối đa

khoáng sản như đã nêu trên.

+ Hoạt động khoáng sản, nhất là hoạt động khai thác khoáng sản liên quan

trực tiếp đến nhiều lĩnh vực quản lý nhà nước như đầu tư, đất đai, xây dựng, bảo vệ

môi trường v.v... Tuy nhiên, một số quy định về quy trình cấp các loại giấy phép

liên quan đến các lĩnh vực nêu trên chưa hợp lý và khoa học, chưa thực sự phù hợp

với thực tế. Giấy phép đầu tư (Luật đầu tư), cấp giấy phép hoạt động khoáng sản

(Luật khoáng sản), cấp phép xây dựng công trình (Luật xây dựng), thẩm định, phê

93

duyệt báo cáo đánh giá tác động môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi

trường (Luật Bảo vệ môi trường), thuê đất, giải phóng mặt bằng (Luật đất đai) còn

có sự chồng chéo, chưa phù hợp với quá trình đầu tư dự án khai thác khoáng sản,

chưa rõ ràng. Do đó làm phức tạp và kéo dài quá trình cấp phép và thực hiện đầu tư

của các dự án khai thác khoáng sản.

+ Một số khái niệm hoặc thuật ngữ sử dụng trong văn bản quy phạm pháp

luật về khoáng sản cũng như các văn bản chỉ đạo, điều hành như: “khai thác tận

thu”, “chế biến sâu”, “khoáng sản thô”, “sản phẩm khoáng sản” hay “cát san lấp”,

“cát xây dựng” … chưa thực sự có tính khoa học, chưa sát với thực tế, chưa đầy đủ,

chưa thống nhất giữa các cơ quan quản lý thuộc các lĩnh vực khác nhau. Điều này

dẫn tới có nhiều cách hiểu khác nhau khi áp dụng giữa các cơ quan quản lý nhà

nước ở trung ương cũng như địa phương, dễ tạo sơ hở cho việc “lách luật” và là

nguyên nhân làm tổn thất hoặc lãng phí tài nguyên khoáng sản quốc gia.

+ Một số văn bản quy phạm pháp luật có liên quan đến công tác quản lý và

khai thác cát lòng sông làm vật liệu xây dựng có những quy định, hướng dẫn không

phù hợp với Luật khoáng sản năm 2010, chồng chéo hoặc mâu thuẫn với nhau

nhưng chưa được kịp thời sửa đổi, bổ sung (quy định giữa lĩnh vực cấp phép khai

thác cát lòng sông theo quy định của Luật khoáng sản và quy định thu hồi cát từ các

dự án nạo vét, khơi thông luồng lạch thuộc lĩnh vực giao thông v.v...).

+ Xét về tính đồng bộ, toàn diện thì các quy định về việc đánh giá tác động

môi trường như hiện nay còn thiếu những yêu cầu, tiêu chí cần thiết để đảm bảo

chất lượng của các báo cáo đánh giá tác động môi trường. Các quy định hiện hành

đã cố gắng khắc phục hạn chế này bằng các phương thức như quy định các chủ thể

lập báo cáo đánh giá tác động môi trường phải đảm bảo những nội dung nhất định

trong báo cáo đánh giá tác động môi trường nhưng lại thiếu những quy định về tiêu

chí để đánh giá chất lượng của báo cáo đánh giá tác động môi trường dẫn tới việc

thẩm định các báo cáo đánh giá tác động môi trường chủ yếu dựa vào ý chí chủ

quan của người thẩm định, chưa có các căn cứ cụ thể để thẩm định và cơ chế pháp

lý cụ thể ràng buộc yêu cầu thẩm định.

94

Các quy định về cải tạo, phục hồi môi trường trong quy định của pháp luật

về bảo vệ môi trường còn có những điểm chồng chéo, chưa phù hợp với bản chất

quá trình khai thác khoáng sản, nhất là cát lòng sông, chưa thống nhất với quy định

của pháp luật về khoáng sản.

b. Chính sách và quy định về thuế tài nguyên, phí bảo vệ môi trường trong

khai thác khoáng sản chưa phù hợp với thực tiễn

- Mức thu phí bảo vệ môi trường trong khai thác khoáng sản chưa quan tâm,

chú trọng tới mức độ ô nhiễm môi trường khi khai thác của từng nhóm khoáng sản,

từng loại khoáng sản cụ thể mà mới quan tâm đến khối lượng mỏ gồm đất đá thải và

khoáng sản nguyên khai. Trong khi, đối với từng loại, từng nhóm khoáng sản khác

nhau, theo đặc điểm của loại, nhóm khoáng sản đó cũng như điều kiện khai thác cụ

thể của mỏ sẽ áp dụng công nghệ, thiết bị khai thác, chế biến khoáng sản khác nhau,

dẫn tới mức độ ô nhiễm hoặc ảnh hưởng môi trường cũng khác nhau v.v...

+ Chưa có đầy đủ quy định của pháp luật về cơ chế kiểm soát chặt chẽ sản

lượng khoáng sản khai thác thực tế của doanh nghiệp. Việc này dẫn tới sẽ có nhiều

doanh nghiệp kê khai sản lượng thấp hơn nhiều so với thực tế nhằm trốn thuế tài

nguyên, phí môi trường trong khai thác khoáng sản, gây thất thu ngân sách Nhà

nước.

+ Thuế suất thuế tài nguyên khoáng sản của Việt Nam hiện nay được đánh

giá là rất cao, thậm chí có loại khoáng sản cao gấp 3-5 lần so với giá chung của thế

giới nhưng giá tính thuế tài nguyên chưa xét đến điều kiện khai thác của mỏ. Chưa

khuyến khích được doanh nghiệp đầu tư vốn, công nghệ, thiết bị tiên tiến để thu hồi

tối đa khoáng sản, nhất là khoáng sản có hàm lượng nghèo do nếu làm đúng sẽ thua

lỗ. Thực trạng ngày dẫn đến tình trạng “dễ làm, khó bỏ” tại nhiều doanh nghiệp, là

nguyên nhân lãng phí, tổn thất khoáng sản.

+ Chưa làm rõ bản chất thuế tài nguyên và tiền cấp quyền khai thác khoáng

sản cũng như mối quan hệ giữa hai loại chi phí này, nên việc xác định mức thuế

hoặc mức tiền cấp quyền khai thác khoáng sản còn thiếu căn cứ khoa học và bất hợp

lý, gây khó khăn cho việc thực hiện việc đấu giá quyền khai thác khoáng sản.

95

c. Quy định về đấu giá quyền khai thác khoáng sản, tính tiền cấp quyền khai

thác khoáng sản còn chưa hợp lý.

- Một số quy định của Nghị định về đấu giá quyền khai thác khoáng sản chưa

phù hợp với thực tiễn của loại hình “tài sản” là khoáng sản, nhất là việc xác định giá

khởi điểm khi đấu giá quyền khai thác khoáng sản ở khu vực chưa có kết quả thăm

dò; đấu giá quyền khai thác khoáng sản theo quy định hiện hành, bản chất là lựa

chọn tổ chức, cá nhân trúng đấu giá để lập hồ sơ cấp phép thăm dò, khai thác

khoáng sản còn các thủ tục hành chính khác, nhất là giải phóng mặt bằng, đền bù

đất đai trước khi khai thác vẫn phải thực hiện như các trường hợp khác. Do đó, chưa

khuyến khích được doanh nghiệp tham gia đấu giá quyền khai thác khoáng sản bởi

thực tế hiện nay có nhiều khu vực sau khi đấu giá quyền khai thác khoáng sản, giá

đền bù tăng gấp nhiều lần và thực tế là đã có nhiều nhiều doanh nghiệp trúng đấu

giá nhưng không thể triển khai dự án.

- Tiền cấp quyền khai thác khoáng sản được tính theo công thức dựa trên cơ

sở trữ lượng địa chất và hệ số thu hồi khai thác lộ thiên là 0,9 và khai thác hầm lò là

0,6 chỉ mang tính khái quát, chưa chưa phù hợp với thực tế một số loại khoáng sản,

đặc biệt là đối với cát lòng sông có trữ lượng mang tính “động”; quy định về

phương thức thu tiền cấp quyền khai thác khoáng sản một lần (thời hạn khai thác

dưới 5 năm hoặc tổng số tiền cấp quyền dưới 1 tỷ đồng) hoặc có thể thu làm nhiều

lần nhưng phải thu hết trước tổng thời gian khai thác còn lại chưa hợp lý đối với

một số loại khoáng sản; thu tiền cấp quyền khai thác khoáng sản ngay trong giai

đoạn xây dựng cơ bản mỏ (nhất là các mỏ quy mô lớn, thời gian xây dựng cơ bản

mỏ kéo dài 2-5 năm), tạo nên sức ép cho doanh nghiệp, làm giảm nhịp độ phát triển

chung của xã hội.

- Luật khoáng sản năm 2010 quy định việc cấp phép khai thác khoáng sản

phải có “quyết định phê duyệt trữ lượng khoáng sản của cơ quan nhà nước có thẩm

quyền”. Tuy nhiên, trên thực tế cát, sỏi lòng sông, nhất là tại các sông nhánh, ngắn

thuộc các tỉnh miền núi, trung du thường được tích tụ và thay đổi theo mùa nên khó

khăn cho công tác thăm dò, xác định trữ lượng và trữ lượng thường xuyên thay đổi

xuất phát từ đặc điểm mang tính kỹ thuật của loại khoáng sản này.

96

d. Công tác quản lý nhà nước đối với cát sông còn một số tồn tại, bất cập:

- Cát sỏi lòng sông thuộc thẩm quyền quản lý nhà nước của ủy ban nhân dân

cấp tỉnh. Do đó, việc thanh tra, kiểm tra, xử lý vi phạm liên quan đến các hoạt động

thăm dò, khai thác chủ yếu do địa phương thực hiện. Tuy nhiên, cát, sỏi lòng sông

luôn tồn tại ở các khu vực giáp ranh địa giới hành chính tỉnh/thành phố, địa phương

cấp xã, huyện. Nếu thiếu sự phối hợp chặt chẽ, đồng bộ giữa các địa phương liên

quan thì công tác quản lý hoạt động khai thác cát, sỏi rất, nhất là xử lý hoạt động

khai thác trái phép khó khăn.

- Xuất phát từ đặc điểm của cát sông là khu vực thượng nguồn phần lớn

không hình thành các mỏ có quy mô, thường chỉ tồn tại các doi cát rất nhỏ, quy mô

không đáng kể, thường chỉ tồn tại theo mùa. Tuy nhiên, nếu thực hiện theo đúng

quy trình quản lý, cấp phép khai thác thông qua thăm dò, phê duyệt trữ lượng như

đã nêu trên thì sẽ không phù hợp với thực tiễn, khó khăn khi quản lý.

- Hoạt động khai thác cát lòng sông của các tổ chức, cá nhân chưa hiệu quả,

gây thất thoát tài nguyên, ô nhiễm nguồn nước, sạt lở bờ sông nhưng chưa được giải

quyết triệt để; tình trạng khai thác cát trái phép còn diễn ra phức tạp; gây thất thoát

tài nguyên, ô nhiễm nguồn nước, sạt lở bờ sông.

- Lực lượng thanh tra chuyên ngành còn thiếu; kinh phí, phương tiện, thiết bị

kỹ thuật hỗ trợ hoạt động thanh tra chuyên ngành khoáng sản chưa đáp ứng yêu cầu.

Cán bộ cấp huyện, xã chưa đáp ứng yêu cầu trình độ chuyên môn trong công tác

quản lý khoáng sản nói chung và cát, sỏi lòng sông nói riêng.

- Pháp luật về khoáng sản không điều chỉnh hoạt động vận chuyển, sử dụng

khoáng sản, trong khi đó quy định xử phạt hành chính đối với hành vi vận chuyển

khoáng sản không có nguồn gốc hợp pháp của Chính phủ còn thấp, chưa bảo đảm

tính răn đe, ngăn chặn.

- Chưa có sự phối hợp chặt chẽ giữa cơ quan thu thuế, phí với cơ quan quản

lý nhà nước về khoáng sản trong kiểm soát thông tin về sản lượng khoáng sản khai

thác thực tế của doanh nghiệp. Trong khi đó, cơ sở để tính thuế tài nguyên, phí bảo

vệ môi trường đối với khai thác khoáng sản (trong đó có cát lòng sông) là sản lượng

khoáng sản khai thác thực tế dựa trên cơ sở sản lượng tự kê khai của doanh nghiệp

97

dẫn tới bất cập như đã nêu trên. Điều này gây khó khăn cho cơ quan thuế trong công

tác kiểm tra, xác định chính xác sản lượng khai thác.

- Việc tổ chức đấu giá lựa chọn doanh nghiệp tham gia thăm dò và khai thác

khoáng sản còn tùy tiện, chưa thống nhất giữa các địa phương, có nơi thực hiện theo

Luật Đấu thầu, nhưng có nơi theo phương thức đấu giá.

- Hiện chưa có quy hoạch khai thác cát trên toàn tuyến sông, với những yếu

tố ràng buộc để đảm bảo khai thác hợp lý, chưa có đánh giá và dự báo sự suy giảm

khối lượng cát do xây dựng các công trình thủy lợi trên thượng nguồn, chưa đủ cơ

sở xác định các thông số kỹ thuật của từng vị trí khai thác cát như: khối lượng, quy

mô, vị trí, độ sâu, thời gian, quy trình khai thác…. Hậu quả của việc khai thác cát

lòng sông không đúng về kỹ thuật đã và đang gây ra những tác động xấu với môi

trường như sạt lở bờ sông, cản trở giao thông thủy, cản trờ thoát lũ, gây ô nhiễm

môi trường nước và làm suy thoái hệ sinh thái thủy sinh.

4.1.3. Hiện trạng công tác cấp phép thăm dò, khai thác cát lòng sông

Theo quy định của Luật khoáng sản, cát lòng sông được xếp vào nhóm

khoáng sản làm vật liệu xây dựng thông thường, thuộc thẩm quyền cấp phép thăm

dò, khai thác của Ủy ban nhân dân cấp tỉnh. Quy trình cấp phép được tiến hành theo

trình tự từ cấp phép thăm dò sau đó đánh giá, phê duyệt trữ lượng làm cơ sở lập dự

án đầu tư, báo cáo đánh giá tác động môi trường và cấp giấy phép khai thác. Tuy

vậy, việc thẩm định hồ sơ và xem xét cấp giấy phép khai thác riêng đối với cát lòng

sông đòi hỏi rất nhiều điều kiện khác nhau do lợi ích tổng hợp của dòng sông

(nguồn tài nguyên cát, thủy lợi, giao thông thủy, thủy sản ...). Trên cơ sở kinh

nghiệm quản lý của Nghiên cứu sinh trong quá trình công tác, đã tổng hợp, phân

tích và xây dựng quy trình quản lý, cấp phép thăm dò, khai thác khai thác cát lòng

sông theo dạng sơ đồ như Hình 4.1:

98

Tìm hiểu tài liệu cơ sở (tại Sở TN&MT hoặc từ những nguồn thông tin khác)

Doanh nghiệp có nhu cầu đầu tư thăm dò, khai thác cát sông

Lập hồ sơ đề nghị cấp phép thăm dò (nội dung theo khoản 1 Điều 47 Luật khoáng sản)

Sở TN&MT tiếp nhận, thẩm định và trình UBND tỉnh cấp phép khi đủ điều kiện

Tham khảo ý kiến địa phương (UBND huyện, xã)

Kiểm tra các vấn đề liên quan đến quy hoạch thăm dò khoáng sản của địa phương, khu vực cấm hoạt động khoáng sản

Tham khảo ý kiến các Sở, ngành liên quan việc khai thác (giao thông đường thủy, nông nghiệp, đê điều …)

Doanh nghiệp lập báo cáo kết quả thăm dò, trình UBND tỉnh phê duyệt trữ lượng

Lập hồ sơ đề nghị cấp phép khai thác mỏ theo Điều 59 Luật khoáng sản, nộp tại Sở Tài nguyên và Môi trường

- Dự án đầu tư - Báo cáo đánh giá tác động môi trường - Quyết định phê duyệt trữ lượng - Các văn bản pháp lý của doanh nghiệp

Sở Tài nguyên và Môi trường tiếp nhận, thẩm định và trình UBND tỉnh cấp phép khi đủ điều kiện

Tham khảo ý kiến địa phương (UBND huyện, xã) Kiểm tra các

vấn đề liên quan đến quy hoạch thăm dò, khai thác khoáng sản của địa phương, khu vực cấm hoạt động khoáng sản

Doanh nghiệp

Trình tự, thủ tục, nội dung hồ sơ theo Điều 50 Luật khoáng sản

Cơ quan quản lý nhà nước: - Sở Tài nguyên và Môi trường - Các Sở, ngành liên quan - Chính quyền địa phương

Tổ chức khai thác và chấp hành quy định của Nhà nước

Thanh tra, kiểm tra, giám sát và hướng dẫn doanh nghiệp thực hiện quy định

Hình 4.1 – Sơ đồ quy trình quản lý, cấp phép thăm dò, khai thác cát lòng sông

99

Qua sơ đồ trên cho thấy, đối với doanh nghiệp có nhu cầu xin cấp phép khai

thác cát lòng sông, cần trải qua 5 bước kể từ khâu lập hồ sơ xin thăm dò (1), sau đó

nộp hồ sơ cấp phép tại Sở Tài nguyên và Môi trường (2). Trên cơ sở kết quả thăm

dò, trình Ủy ban nhân dân tỉnh (qua Sở Tài nguyên và Môi trường) để phê duyệt kết

quả tính trữ lượng (3) làm cơ sở để lập dự án đầu tư, báo cáo đánh giá tác động môi

trường và hồ sơ đề nghị cấp phép khai thác khoáng sản (4) nộp tại Sở Tài nguyên và

Môi trường để thẩm định, trình Ủy ban nhân dân tỉnh cấp phép khai thác (5).

Đối với cơ quan quản lý (Sở Tài nguyên và Môi trường), việc thẩm định hồ

sơ cần xem xét, đối chiếu các vấn đề liên quan như: quy hoạch thăm dò, khai thác

khoáng sản và quy hoạch khu vực cấm, tạm thời cấm hoạt động khoáng sản tại địa

phương. Đây là vấn đề then chốt liên quan đến việc phát triển kinh tế - xã hội tại địa

phương và phát triển bền vững. Tiếp đó, khi đã đáp ứng các yêu cầu trên, việc cho

phép khai thác đòi hỏi phải xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường, cộng

đồng dân cư và các lĩnh vực phát triển kinh tế - xã hội khác trên địa bàn bởi, cùng

trên một dòng sông còn có các lợi ích khác mang lại như: giao thông đường thủy,

quản lý đê điều, tưới tiêu cho nông nghiệp ... Vì vậy, thông thường Sở Tài nguyên

và Môi trường sẽ tham khảo ý kiến của Sở Giao thông vận tải liên quan đến tuyến

luồng đường thủy nội địa hoặc tuyến luồng hàng hải, các công trình giao thông như

cầu, cảng; Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn sẽ cho ý kiến đối với việc ảnh

hưởng đến hệ thống đê điều, tưới tiêu, nguồn lợi thủy sản ...

Như vậy, có thể nói công tác quản lý nhà nước trong lĩnh vực khai thác cát

lòng sông là một chu trình tương đối phức tạp. Việc quản lý đòi hỏi phải đứng trên

quan điểm quản lý tổng hợp, xem xét nhiều đối tượng hưởng lợi từ một dòng sông.

Tuy nhiên, thực tế cho thấy, trách nhiệm của các cơ quan quản lý liên quan đến lĩnh

vực này còn chưa rõ ràng dẫn tới đôi khi có sự việc phức tạp xảy ra như: khai thác

trái phép, sạt lở bờ sông ...thì không có cơ quan nào đứng ra chịu trách nhiệm. Mặt

khác, chính vì việc chưa có những tính toán có cơ sở khoa học nên dẫn tới việc quản

lý còn nặng về yếu tố kinh nghiệm, chưa đưa ra được những định lượng cần thiết để

xây dựng các quy định phù hợp thực tế nhằm quản lý hiệu quả đối với hoạt động

100

khai thác cát lòng sông. Đây cũng là một trong những vấn đề bức thiết đòi hỏi Luận

án phải tìm cách giải quyết.

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

4.2.1. Sự thay đổi chế độ thủy văn và bán kính vùng phá hủy

Khai trường khai thác cát lòng sông là công trình nhân tạo làm thay đổi chế độ

dòng chảy và làm ảnh hưởng đến mức độ an toàn của các công trình xung quanh. Các

thông số dòng chảy liên đới đến các ngành khác như: giao thông vận tải đường thủy hoặc

chính khu vực mỏ lân cận, vì vậy, cần kiến nghị làm rõ yếu tố nào ảnh hưởng để tăng

mức an toàn cho công trình xung quanh như: khoảng cách giữa 2 mỏ liền kề tại một khu

vực, khoảng cách an toàn cho các công trình đê điều, cầu cảng, khoảng cách an toàn cho

vận tải đường thủy …

Kết quả nghiên cứu ở Chương 2 cho thấy, khi khai thác các mỏ cát tại các

lòng sông, dưới ảnh hưởng của hoạt động khai thác đã làm thay đổi chế độ thủy văn

và các thông số hình học mỏ so với thiết kế. Trong các yếu tố ảnh hưởng mạnh mẽ

đến bán kính vùng xói lở ở phía thượng nguồn và hạ nguồn của khai trường, có tác

dụng của sự thay đổi chế độ thủy văn, cụ thể là tốc độ dòng chảy.

Qua phương trình mối quan hệ giữa bán kính vùng thượng nguồn với các

thông số tự nhiên kĩ thuật cho thấy, bán kính vùng xói lở phía thượng nguồn và hạ

nguồn phụ thuộc chủ yếu vào 3 yếu tố cơ bản, đó là: tốc dộ dòng chảy, đường kính

cỡ hạt và chiều sâu khai thác.

Như vậy, từ kết quả nghiên cứu và thực nghiệm, với các công thức xác định

bán kính vùng xói lở như trên sẽ làm cơ sở khoa học cho việc xác định các khoảng

cách an toàn của khai trường mỏ với các công trình xung quanh để đảm bảo an toàn

như: bảo vệ đê điều, tuyến luồng giao thông thủy ... Đối với cơ quan quản lý nhà

nước về khoáng sản, phương pháp tính toán trên sẽ cho phép xác định được khoảng

cách an toàn khi cấp phép nhiều mỏ cát lòng trên trên một khu vực để đảm bảo an

toàn, bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả khai thác.

4.2.2. Sự thay đổi trữ lượng mỏ

101

Trên cơ sở lý thuyết về sự hình thành vùng xói lở đất đá khi khai thác cát

dưới lòng sông và nghiên cứu của các nhà khoa học Liên bang Nga [1], đã phân

chia phạm vi vùng ảnh hưởng thành 5 khu vực và mô tả dưới dạng mặt cắt dọc cho

thấy, trong điều kiện cụ thể, nếu coi các chỉ tiêu về cấu trúc địa chất, chiều dày thân

khoáng, kích thước cỡ hạt không không thay đổi, thì chỉ có khu vực khai trường

(khu vực thứ III) là có thể xác định được các thông số trong quá trình thiết kế khai

thác. Các vùng I, II, IV, IV chịu sự ảnh hưởng của các thông số hình học khai

trường, trình tự khai thác và chế độ dòng chảy.

Như vậy, hoạt động khai thác cát dưới các dòng sông không chỉ làm thay đổi

chế độ dòng chảy, thay đổi cấu trúc địa chất của sa khoáng mà còn làm thay đổi trữ

lượng mỏ so với thiết kế. Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm tại Chương 2 đã cho

thấy, động thái vận động của dòng chảy và hoạt động khai thác, kéo theo một phần

khối khoáng sản phía thượng nguồn và hạ nguồn nằm ngoài biên giới khai trường bị

bào mòn, gây lắng đọng tại đáy khai trường. Khối lượng này đã làm gia tăng trữ

lượng khai thác mỏ so với thiết kế, mức độ gia tăng phụ thuộc vào điều kiện tự

nhiên – kĩ thuật của từng khu vực khai thác và có thể tính toán cụ thể với từng điều

kiện khu vực mỏ. Việc tính toán được trữ lượng gia tăng này sẽ giúp cho cơ quan

quản lý xác định được tiền cấp quyền khai thác khoáng sản mà doanh nghiệp phải

nộp, tránh thất thu tài nguyên và ngân sách nhà nước. Mặt khác, việc xác định được

phần trữ lượng gia tăng còn là cơ sở cho hướng nghiên cứu tiếp theo khi theo dõi,

xác định được tốc độ bồi lắng tại khu vực đã cấp phép và có cơ sở để nghiên cứu,

cho phép tiếp tục cấp phép khai thác mỏ tiếp theo sau khi khai trường cũ kết thúc.

4.2.3. Cơ sở về hệ thống chính sách, pháp luật về quản lý tài nguyên cát lòng

sông

Hệ thống chính sách, pháp luật về quản lý tài nguyên khoáng sản nói chung

và cát lòng sông nói riêng cần đầy đủ, rõ ràng, thống nhất, ổn định, không mâu

thuẫn với nhau và mâu thuẫn với pháp luật thuộc các lĩnh vực khác như: giao thông

vận tải đường thủy, tài chính, thanh tra, bảo vệ đê điều, thủy lợi… Qua nghiên cứu

những tồn tại, hạn chế của hệ thống chính sách, pháp luật về khoáng sản hiện hành,

102

tác giả nhận thấy, cơ sở của việc nâng cao hiệu quả, chất lượng của công tác quản lý

tài nguyên cát lòng sông cần phải dựa trên các nguyên tắc sau:

- Các quy định về công tác lập, công bố, thực hiện quy hoạch khoáng sản cần

tiếp tục hoàn thiện để đảm bảo tính hợp lý, công khai, rõ ràng.

- Việc cấp phép hoạt động khoáng sản cần hợp lý, rõ ràng và được nhiều bên

liên quan góp ý kiến và chấp thuận.

- Quá trình hoạt động của các doanh nghiệp khai thác khoáng sản cần phải

được giám sát bởi cơ quan nhà nước và người dân một cách hợp lý.

- Nghĩa vụ tài chính của doanh nghiệp khai thác khoáng sản phải hợp lý và

phải được công khai.

Các sơ sở trên đây là rất quan trọng để đánh giá tính minh bạch trong hoạt

động quản lý nhà nước đối với hoạt động khai thác khoáng sản nói chung và khai

thác cát lòng sông nói riêng. Các cơ quan có thẩm quyền, trong phạm vi chức năng,

nhiệm vụ của mình, nên phối hợp, tổ chức đánh giá thường xuyên để từ đó có thể

nhận ra các bất cập, làm cơ sở hoàn thiện hệ thống chính sách, pháp luật về hoạt

động khoáng sản và nâng cao hiệu quả của công tác quản lý.

4.3. Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý tài nguyên cát lòng sông

4.3.1. Về vấn đề kỹ thuật

4.3.1.1. Đối với công tác thăm dò, đánh giá trữ lượng

Hoạt động khoáng sản bắt đầu tư công tác thăm dò nhằm đánh giá trữ lượng,

chất lượng khoáng sản. Các đề án thăm dò trước đây đã làm sáng tỏ được đặc điểm

địa chất khu vực dự kiến khai thác, đánh giá được trữ lượng, tài nguyên và chất

lượng cát lòng sông cũng như làm rõ được đặc điểm hình học, đặc điểm phân bố

thân khoáng. Với những nghiên cứu về sự ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên – kỹ

thuật đến vùng xói lở khi khai thác cát lòng sông tại Chương 2, tác giả đề xuất, đề

án thăm dò cát lòng sông cần làm sáng tỏ thêm thông số về tốc độ dòng chảy tại vị

trí tiếp giáp với bề mặt thân khoáng. Với việc đo cụ thể thông số này cùng với các

thông số thiết kế của dự án là chiều sâu khai thác và đường kính cỡ hạt sẽ cho phép

tính toán bán kính vùng xói lở tại khu vực thượng nguồn và hạ nguồn nhằm phục vụ

công tác quản lý, tính toán hiệu quả khai thác mỏ. Trong đó, yếu tố quan trọng là

103

làm rõ được khoảng cách an toàn giữa các mỏ liền kề trong cùng một khu vực để

xem xét khi cấp phép và kiểm soát được khoảng cách an toàn của khai trường khai

thác tới các công trình lân cận như: đê điều, cầu, cảng, giao thông đường thủy ...

4.3.1.2. Đối với công tác thiết kế khai thác mỏ

Sau khi kết thúc thăm dò, đánh giá trữ lượng, việc lập dự án đầu tư, thiết kế

khai thác cần nghiên cứu các yếu tố đã làm rõ trong quá trình thăm dò để xác định

và làm sáng tỏ sự thay đổi của trữ lượng cát. Phần trữ lượng gia tăng này vừa giúp

cho doanh nghiệp tính toán được hiệu quả kinh tế và khai thác mỏ, vừa giúp cho cơ

quan nhà nước có cơ sở tính tiền cấp quyền khai thác khoáng sản theo quy định,

tránh tổn thất tài nguyên khoáng sản và thất thu ngân sách. Ngoài ra, việc thiết kế

khai thác cần kết hợp quan tâm các vấn đề mang tính chất tổng hợp sau:

- Tiến hành quy hoạch khai thác cát trên toàn tuyến sông, với các thông tin

đầy đủ và chính xác về vị trí, quy mô, khối lượng cho phép khai thác của từng mỏ

cát dọc sông;

- Chọn thời điểm, quy trình công nghệ khai thác hợp lý cho toàn bộ chiều dài

sông và từng đoạn sông;

- Việc khai thác cát lòng sông phải được xem xét kết hợp với việc khơi thông

dòng chảy, như vậy vừa tận thu được nguồn tài nguyên thiên nhiên, vừa đảm bảo

thoát lũ, giao thông thủy.

4.3.1.3. Đối với công nghệ khai thác

Việc thiết kế khai thác cần nghiên cứu trên cơ sở mối quan hệ với đặc điểm

hình thái sông của từng vùng như đã phân tích ở Chương 3 cũng như phải nghiên

cứu cơ chế vùng xói lở tại Chương 2 cùng các yếu tố ảnh hưởng mạnh mẽ đến công

nghệ, thiết bị khai thác đã phân tích là: vận tốc dòng chảy, kích thước cỡ hạt, chiều

sâu khai thác. Trên cơ sở tổng hợp các kết quả nghiên cứu, luận án đã đề xuất công

nghệ khai thác phù hợp cho từng vùng, phục vụ công tác quản lý như sau:

- Đối với các mỏ cát tại khu vực thượng nguồn: áp dụng công nghệ khai thác

bằng máy xúc thủy lực gàu ngược, thải sỏi sạn tại bãi thải trong. Công nghệ này cho

phép loại bỏ trực tiếp một khối lượng cuội, sỏi và đá tảng tại khai trường, do đó

giảm khối lượng vận tải đá thải so với trường hợp phải vận tải cả khối vật liệu về

104

bãi chứa như một số mỏ hiện nay đang áp dụng. Mặt khác, sản phẩm thải được đổ

thành các lớp ốp theo bờ mỏ, các lớp thải này với vai trò như các đê chắn, có tác

dụng hạn chế sự phát triển của vùng xói lở. Sơ đồ công nghệ khai thác xem hình

3.2. Việc lựa chọn công nghệ khai thác phụ thuộc vào dung tích gàu xúc và được

tính toán theo công thức 3.14.

- Đối với các mỏ cát tại khu vực hạ nguồn: áp dụng công nghệ khai thác bằng

tàu hút bùn, vận tải bẳng đường ống và có kết hợp các hố thu cát trên bờ (hoặc tại

xà lan trên sông trong trường hợp khai thác xa bờ). Sơ đồ công nghệ khai thác được

mô tả tại phần nghiên cứu ở Chương 3, hình 3.5.

4.3.2. Về vấn đề quản lý

Với những tồn tại, hạn chế của hệ thống pháp luật trong quản lý tài nguyên

cát lòng sông như hiện nay và các nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên –

kỹ thuật, tác giả đề xuất một số giải pháp về trách nhiệm cho các cơ quan quản lý

nhà nước như sau:

- Xây dựng khung pháp lý, các quy chuẩn, tiêu chuẩn trong lĩnh vực quản lý,

khai thác cát lòng sông trong đó có việc xây dựng quy trình thẩm định hồ sơ cấp

phép thăm dò, khai thác mỏ cát lòng sông nhằm quản lý, kiểm tra, giám sát các vấn

đề như: sản lượng khai thác, trữ lượng khai thác; khuyến khích áp dụng tiến bộ

khoa học kỹ thuật, khuyến nghị hoặc bắt buộc áp dụng các công nghệ khai thác với

cơ sở như nêu ở trên.

- Về Luật khoáng sản năm 2010, kiến nghị bổ sung quy định lấy ý kiến nhân

dân, đặc biệt là người dân nơi khai thác khoáng sản, góp phần nâng cao tính dân

chủ, tính minh bạch trong hoạt động khai thác khoáng sản, trong đó có cát lòng

sông. Nên quy định việc cấp giấy phép khai thác cát lòng sông nên có sự tham gia ý

kiến của người dân khu vực đối với các trường hợp không phải lập báo cáo đánh giá

tác động môi trường (đối tượng hộ kinh doanh đăng ký kinh doanh ngành nghề hoạt

động khoáng sản làm vật liệu xây dựng thông thường, khai thác tận thu khoáng sản

theo quy định tại khoản 2, Điều 51 của Luật Khoáng sản năm 2010). Điều này thể

hiện quyền làm chủ của người dân ở cơ sở trong việc tham gia bàn bạc các vấn đề

ảnh hưởng đến đời sống ở cơ sở.

105

- Việc quản lý tài nguyên cát lòng sông hiện còn tiềm ẩn nhiều vấn đề phức

tạp liên quan đến trật tự, an ninh xã hội. Vì vậy, kiến nghị ngành Công an cần vào

cuộc và chỉ đạo công an các địa phương tăng cường phối hợp với chính quyền các

cấp, các cơ quan chức năng liên quan ngăn chặn hiệu quả và xử lý nghiêm theo quy

định của pháp luật đối với các hành vi khai thác khoáng sản trái phép, đặc biệt là

đối với cát, sỏi lòng sông.

- Đối với ngành giao thông vận tải trong công tác quản lý nhà nước về giao

thông đường thủy, cần gửi cho cơ quan quản lý về khoáng sản và Ủy ban nhân dân

các tỉnh, thành phố liên quan kế hoạch, thời gian thực hiện các dự án nạo vét, khơi

luồng hàng hải, luồng đường thủy nội địa quốc gia để phối hợp quản lý, kiểm tra,

giám sát quá trình thực hiện.

- Đối với Uỷ ban nhân dân cấp tỉnh, cần chủ động xây dựng phương án bảo

vệ khoáng sản chưa khai thác; phối hợp với Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Giao

thông vận tải theo dõi, giám sát chặt chẽ việc khai thác cát lòng sông và công tác

bảo vệ môi trường. Xây dựng cơ chế phối hợp quản lý cát lòng sông giữa các địa

phương ở khu vực giáp ranh hai hay nhiều tỉnh. Trước khi phê duyệt Quy hoạch

thăm dò, khai thác, sử dụng cát lòng sông ngoài việc lấy ý kiến của Bộ Tài nguyên

và Môi trường theo quy định của Luật khoáng sản phải lấy ý kiến của Ủy ban nhân

dân tỉnh, thành phố có chung địa giới hành chính của dòng sông, lưu vực sông.

4.3.3. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

- Nghiên cứu tại Chương 2 về cơ chế xói lở và bán kính vùng ảnh hưởng tại

khai trường khai thác cho thấy mối quan hệ giữa bán kính vùng ảnh hưởng của khai

trường khai thác tại phía thượng nguồn và hạ nguồn với 3 yếu tố chính là: vận tốc

dòng chảy, kích thước cỡ hạt và chiều sâu khai thác. Nghiên cứu đó đóng góp cơ sở

khoa học cho việc tính toán khoảng cách an toàn trong khai thác cát lòng sông, phục

vụ công tác quản lý, thiết kế mỏ. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu cơ sở lý thuyết và

thực nghiệm tại Chương 2 vẫn chưa tính toán hết các yếu tố của dòng sông, đặc biệt

là tại đoạn sông cong, các khu vực cửa sông hoặc các khu vực có nhiều công trình

phức hợp (cầu cảng, đê điều, công trình chỉnh trị sông ...). Vì vậy, đề xuất hướng

nghiên cứu tiếp theo cần nghiên cứu bổ sung các yếu tố trên, nhằm tính toán một

106

cách chính xác và hiệu quả của hoạt động khai thác trong tổng thể của toàn bộ hệ

thống sông ngòi.

- Đề xuất công nghệ khai thác sử dụng bãi thải trong bằng chính vật liệu sỏi, sạn

của khai trường cho các mỏ cát ở khu vực thượng nguồn có tác dụng giảm xói lở bờ mỏ,

giảm mức độ vẩn đục, ô nhiễm dòng nước. Tuy nhiên, qua sơ đồ công nghệ thể hiện tại

mặt cắt A-A hình 3.2 cho thấy, vẫn còn một phần lăng trụ trượt lở vào đáy khai trường,

đó chính là phần trữ lượng tăng thêm hoặc tổn thất trong ranh giới khu vực được cấp

phép. Phần trữ lượng này cần tính toán bổ sung, cũng như cần tính toán được thời gian

có thể quay trở lại khai thác tiếp theo đối với khai trường cũ và trữ lượng bồi lắng vào

khai trường đó trên cơ sở nghiên cứu, quan trắc tốc độ bồi lắng vật liệu của dòng sông.

- Đối với công nghệ khai thác bằng tàu hút bùn cho các mỏ cát ở khu vực hạ

nguồn, ngoài mục đích khai thác khoáng sản làm vật liệu xây dựng, trong thời gian

tới, tùy thuộc vào mục đích phát triển kinh tế - xã hội tại địa phương, có thể có các

mục đích tổng hợp khác như: lấn biển, cải tạo lòng hồ ..., việc nghiên cứu bổ sung

công nghệ, thiết bị bơm hút và kể cả hệ thống đường ống vận chuyển là rất cần thiết

và có tính khả thi cao.

4.4. Kết luận Chương 4

Kết quả nghiên cứu, tổng hợp trên cơ sở các quy định của nhà nước hiện

hành về quản lý, khai thác cát lòng sông cho phép rút ra một số kết luận như sau:

- Quản lý khai thác cát lòng sông nói riêng là hoạt động mang tính chất liên

ngành, có liên quan đến nhiều lĩnh vực như: khai thác khoáng sản, an toàn giao

thông, vận tải đường thủy, bảo vệ môi trường, an toàn đê điều, thủy lợi … Tuy

nhiên, thực trạng quản lý, khai thác cát lòng sông ở Việt Nam hiện nay còn nhiều

bất cập, chồng chéo về quản lý và chưa có những quy định chặt chẽ, hợp lý, chưa

phù hợp thực tiễn.

- Việc nghiên cứu các chính sách pháp luật quản lý phù hợp đối với cát lòng

sông cần dựa trên cơ sở khoa học, trong đó cần nghiên cứu các yếu tố là sự thay đổi

chế độ thủy văn và bán kính vùng phá hủy, sự thay đổi trữ lượng mỏ và dựa trên cơ

sở các tồn tại, bất cập của chính sách hiện hành.

107

- Kết quả nghiên cứu tại Chương 2 của luận án về sự ảnh hưởng của các yếu

tố tự nhiên – kỹ thuật tới bán kính vùng xói lở là cơ sở cho việc lựa chọn công nghệ

khai thác phù hợp tại Chương 3 và là cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp

quản lý, giải pháp kỹ thuật tại Chương 4.

108

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Luận án là một công trình khoa học nghiên cứu tổng thể và hoàn thiện về tác

động của hoạt động khai thác tới vùng xói lở đất đá phía thượng nguồn và hạ nguồn

khai trường, từ đó đề xuất công nghệ khai thác và các giải pháp quản lý, cấp quyền

khai thác nhằm tăng hiệu quả kinh tế, bảo vệ môi trường, sử dụng tiết kiệm tài

nguyên cát lòng sông. Quá trình nghiên cứu cho phép rút ra một số kết luận và kiến

nghị như sau:

1. Kết luận

1.1. Việt Nam là quốc gia có nguồn cát phong phú và có trữ lượng đáp ứng

nhu cầu các ngành kinh tế. Một phần trữ lượng cát nằm dưới lòng các lòng sông tại

khu vực trung du, miền núi và hạ nguồn. Hiện tại, quy mô khai thác nhỏ lẻ, công

nghệ khai thác tại một số khu vực chưa thực sự phù hợp đã làm tổn thất tài nguyên

và tăng chi phí sản xuất.

1.2. Hoạt động khai thác thác cát lòng sông đã làm thay đổi chế độ dòng

chảy, các thông số hình học của mỏ, sản lượng mỏ trong ranh giới khai trường so

với thiết kế.

1.3. Trên cơ sở sử dụng mô hình thực nghiệm mô phỏng quá trình khai thác

cát lòng sông, luận án đã phân tích các yếu tố tự nhiên - kĩ thuật cơ bản ảnh hưởng

đến vùng xói lở đất đá như: tốc độ dòng chảy, đường kính cỡ hạt và chiều sâu khai

thác. Đồng thời thiết lập được các công thức xác định bán kính vùng xói lở phía

thượng nguồn và hạ nguồn khai trường.

1.4. Trên cơ sở phân tích đặc điểm phân bố các mỏ cát, cấu tạo thân cát và

chế độ thủy văn, luận án đã phân loại các mỏ cát lòng sông thành 03 nhóm mỏ phục

vụ công tác nghiên cứu đề xuất công nghệ khai thác, trình tự khai thác.

1.5. Công nghệ khai thác bằng máy xúc thủy lực gàu ngược, kết hợp với

công tác sàng tách đá tảng, cuội sỏi và đổ thải tại bãi thải trong cho phép giảm khối

lượng và chi phí đổ thải, đồng thời hạn chế sự mở rộng bán kính vùng xói lở, nâng

cao mức độ an toàn cho các công trình cần bảo vệ xung quanh khu vực khai thác.

1.6. Đối với các khu vực cát lòng sông ở vùng hạ nguồn, việc áp dụng công

109

nghệ khai thác bằng tàu hút bùn kết hợp với hố lắng trên bờ hoặc xà lan trên sông là

có cơ sở nhằm nâng cao chất lượng, hiệu quả khai thác.

1.7. Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của hoạt động khai thác đến vùng

xói lở và công nghệ khai thác được ứng dụng để đề xuất các giải pháp các giải pháp

về quản lý, cấp quyền khai thác góp phần nâng cao hiệu quả công tác quản lý Nhà

nước đối với hoạt động khai thác cát lòng sông.

2. Kiến nghị

2.1. Các cơ quan quản lý cấp Trung ương và địa phương cần nghiên cứu việc

thăm dò, quy hoạch tổng thể trữ lượng cát, xác định khối lượng cát cho phép cho

toàn dòng sông hoặc thậm chí cả hệ thống sông do lợi ích của nó liên quan đến phát

triển kinh tế - xã hội của cả lưu vực sông.

2.2. Đối với các cơ quan thực hiện chức năng quản lý nhà nước về khai thác

cát, cần được trang bị các thiết bị chuyên dùng: máy định vị vệ tinh (GPS), máy đo

sâu hồi âm (Echosounder) và kỹ thuật hệ thông tin địa lý (GIS) vừa phục vụ cho

công tác thăm dò, đánh giá trữ lượng khoáng sản cát lòng sông, vừa thực hiện công

tác giám sát hoạt động khai thác cát của các đơn vị một cách chính xác, nhanh

chóng, hiệu quả.

2.3. Cần tiếp tục nghiên cứu tốc độ bồi lắng lòng sông sau khi kết thúc khai

thác mỏ để làm cơ sở khoa học cấp phép lại diện tích khu vực nhằm khai thác lâu

dài nguồn tài nguyên cát lòng sông.

110

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt

[1]. Bộ Xây dựng (2011), “Báo cáo Thủ tướng Chính phủ về cân đối cung - cầu cát,

sỏi xây dựng và đề xuất biện pháp quản lý việc khai thác và sử dụng cát, sỏi xây

dựng đến năm 2020”, Hà Nội.

[2]. Bộ Xây dựng (2010), “Đề tài điều tra về tình hình lập quy hoạch, khai thác,

tiêu thụ cát xây dựng Việt Nam”, Hà Nội.

[3]. Công ty cổ phần Đầu tư và Thương mại Lục Phát (2014), “Dự án đầu tư khai

thác mỏ cát trên sông Gâm, đoạn thuộc xã Xuân Quang, xã Ngọc Hội và thị trấn

Vĩnh Lộc, huyện Chiêm Hoá, tỉnh Tuyên Quang”, Tuyên Quang.

[4]. Công ty TNHH Nhà nước một thành viên Khảo sát và Xây dựng (2008), “Dự

án sự nghiệp kinh tế điều tra khảo sát đánh giá tình hình cát trầm tích dưới hạ lưu

các con sông có đập thủy điện và thủy lợi khu vực miền Bắc và miền Nam”, Bộ Xây

dựng, Hà Nội.

[5]. Công ty TNHH sản xuất thương mại dịch vụ xây dựng xuất nhập khẩu Đức Phú

Thịnh (2011), “Báo cáo đánh giá tác động môi trường Dự án đầu tư khai thác mỏ

cát trên sông Tiền thuộc xã Ngũ Hiệp, huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang”, Tiền

Giang.

[6]. Hồ Sĩ Giao (2015), “Khai thác khoáng sàng sa khoáng” , Nhà xuất bản Khoa

học tự nhiên và công nghệ, Hà Nội.

[7]. Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Lê Quý Thảo (2012), ‘Đề xuất một số giải pháp kỹ

thuật trong khai thác sa khoáng titan ở Việt Nam”, Hội thảo quốc tế về địa chất và

tài nguyên khoáng sản Asean lần thứ nhất (GeoAsean 1), Hà Nội.

[8]. Vũ Chí Hiếu, Hà Quang Hải (1996), “Đặc điểm địa mạo hình thái sông Tiền,

sông Hậu”, NXB Trẻ, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam.

[9]. Bùi Xuân Nam, Lê Quý Thảo, Nguyễn Phụ Minh Vương (2012), “Sử dụng máy

xúc thủy lực gàu ngược đặt trên phà để khai thác các khoáng sản sa khoáng dưới

nước”, Hội thảo quốc tế về địa chất và tài nguyên khoáng sản Asean lần thứ nhất

(GeoAsean 1), Hà Nội.

111

[10]. Nguyễn Phương, Lại Kim Bảng, Nguyễn Viết Lược (1998), “Đánh giá tác

động của khai thác cát lòng sông đến môi trường địa chất”, Tạp chí Kinh tế và

nguyên liệu khoáng, số 5.

[11]. Đinh Công Sản, Lê Mạnh Hùng (2001), “Thay đổi tỷ lệ chiều rộng và chiều

sâu tại các mặt cắt ổn định dọc theo sông Tiền”, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển

nông thôn, số7.

[12]. Thủ tướng Chính phủ (2008), “Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây

dựng Việt Nam đến năm 2020”, Hà Nội.

[13]. Uỷ ban nhân dân tỉnh Phú Thọ (2016), “Quy hoạch (bổ sung) thăm dò, khai

thác, sử dụng khoáng sản trên địa bàn tỉnh Phú Thọ đến năm 2020, định hướng đến

năm 2030”, Việt Trì, Phú Thọ.

[14]. Uỷ ban nhân dân tỉnh Vĩnh Phúc (2013), “Quy hoạch thăm dò, khai thác và sử

dụng tài nguyên cát sỏi trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc đến năm 2020, tầm nhìn đến

năm 2030”, Vĩnh Phúc.

[15]. Viện Khoa học thuỷ lợi miền Nam (2000), “Nghiên cứu dự báo phòng chống

xói lở bờ sông Cửu Long”, Viện Khoa học thuỷ lợi Việt Nam, TP. Hồ Chí Minh.

[16]. Viện Khoa học thuỷ lợi miền Nam (2010), 'Nghiên cứu ảnh hưởng hoạt động

khai thác cát đến thay đổi lòng dẫn sông Cửu Long (sông Tiền, sông Hậu) và đề

xuất giải pháp quản lý, quy hoạch hợp lý', Viện Khoa học thuỷ lợi Việt Nam,

ĐTĐL2010T/29, TP. Hồ Chí Minh.

Tài liệu tiếng Anh

[17]. Ir.W.J.Vlasblom (2005), “Designing dredging equipment”. Delft University

of Technology, Holand.

[18]. Mattamana, BA, Varghese, S & Paul, K (2013), “River sand inflow

assessment and optimal sand mining policy development” , Certified Journal, vol 3,

no. 3.

[19]. Ministry of Environment, Forest and Climate change Government of India

(2015), “Sustainable sand mining management guideline” , India.

[20]. Pinal County Department of Public Works (2006), “Sand and Gravel Mining”,

Floodplain Use Permit, Pinal.

112

[21]. S.A, Schumm (1977), “The fluvial system”, Wiley, New York, America.

[22]. The New South Wales Government (1992), “The NSW Sand and Gravel

Extraction Policy for Non Tidal Rivers”, New South Wales, Australia.

[23]. ZAMALI BIN MIDUN, LSC (1991), “Proposed management guidelines for

offshore sand mining activities in South Johore, Malaysia” , pp. 3365-373.

Tài liệu tiếng Nga

[24]. Андреев О.В. Морфометрические русловые зависимости //

Проектирование и строительство автомобильных дорог: труды / МАДИ. -

Вып.22. - М.: Автотрансиздат, 1958. - С.176-185.

[25]. Андреев О.В., Ярославцев И.А. Русловые деформации на участках рек с

мостовыми переходами // Русловые процессы. - М.: Изд-во АН СССР, 1958. -

С. 352-372.

[26]. Андреев О. В., Ярославцев И.А. Морфометрические зависимости для

расчёта размеров речных русел и прогноз русловых изменений при

транспортном гидротехническом строительстве // Труды III Всесоюзного

гидрологического съезда. - Л., 1960. - Т.У. Секция гидродинамики и русловых

процессов. - С.270-283.

[27]. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. - М.:

Автотрансиздат, 1960. - 295 с.

[28]. Андреев О.В. Масштабные множители для моделирования русловых

деформаций // Гидравлика водопропускных дорожных сооружений. Тр. 2-й

Всесоюз. науч. техн. конф. - Киев: Изд-во Киевского университета, 1969. -

С.34-37.

[29]. Андреев О.В., Глаголева Т.Н., Федотов Г.А. Методика и некоторые

результаты исследования переформирования речных русел под влиянием

сооружений, не прерывающих транспорта наносов. - В кн.: Динамика и

термика рек. - М.: Стройиздат, 1973. - С.239-249.

[30]. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. - М.: Транспорт,

1980. - 215 с.

[31]. Андреев О.В. Характеристика типов руслового процесса // Русловые

113

процессы на мостовых переходах: сб. науч. тр. / МАДИ. - М., 1986. - С.5-18.

[32]. Андреев О.В. Дифференциальная форма русловых зависимостей //

Прикладные теоретические вопросы проектирования переходов через

водотоки: сб. науч. тр. / МАДИ. - М., 1990. - С.6-12.

[33]. Андрианов Ю.А. Аварии мостов и способы их предотвращения. -

Восемнадцатое пленарное межвузовское координационное совещание по

проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (г. Курск, 28-30 октября

2003 г.): доклады и краткие сообщения. - Курск, 2003. - С. 76 - 77.

[34]. Барышников Н.Б., Попов И.В. Динамика русловых потоков и русловые

процессы. Учебник. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988.

[35]. Барышников Н.Б. Антропогенное воздействие на русловые процессы. -

Изд-во ЛГМИ, 1990. - 140 с.

[36] Г.А. Нурок. Процессы и Технология Гидромеханизациий открытых

горных работ. Изд. Недра, Москва 1979, 1985.

[37]. Г.А. Нурок и друг. Гидроотвалы на карьерах. Изд. Недра, Москва 1977.

[38]. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. Изд. Недра, Москва

1978.

[39]. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Части I и II. М, Изд.

“Недра”, Москва 1985.

[40]. Зорина Е.Ф. Расчётные методы определения потенциала овражной

эрозии. - В кн.: Эрозия почв и русловые процессы, выпуск М.: Изд-во МГУ,

1979. - С.81-89.

[41]. Клавен А.Б., Копалиани З.Д. Экспериментальные исследования и

гидравлическое моделирование руслового процесса. - СПб.: «Нестор-История»,

2011. - 504 с.

[42]. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гид-

роморфологической теории руслового процесса. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. -

272 с.

[43]. Лапшенков В.С. Прогнозирование русловых деформаций в нижних

бьефах гидроузлов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 239 с.

114

[44]. Наумов Г.Г., Андреев О.В., Пичугов Г.С., Журавлев М.М. Методические

рекомендации по расчёту деформаций русловых карьеров и учёту их влияния

при проектировании мостовых переходов / Гипродорнии. - М., 1991. - 49 с.

[45]. Наумов Г.Г., Николаевский В.Г. Геометрическое моделирование и

расчёт продольного профиля дна смываемого низового участка руслового

карьера / Науч. тр./ Гипродорнии. - М., 1991, вып.60.С. 59-66.

[46]. Наумов Г. Г. Геометрическое моделирование продольного профиля

руслового карьера на участке попятного размыва // Сборник научно-

методических работ по повышению уровня обоснованности проектов

автомобильных дорог и сооружений на них. Вып.5 / Союздорпроект. - М.,

2001. - С. 216-223.

[47]. Рекомендации по прогнозу деформаций речных русел на участках

размещения карьеров и в нижних бьефах гидроузлов / Государственный

гидрологический институт (ГГИ) Госкомгидромета СССР, Институт

гидрологии и метеорологии Болгарской АН. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. -

128 с.

[48]. Учёт деформаций речных русел и берегов водоёмов в зоне подводных

переходов магистральных трубопроводов (нефтегазопроводов) - ВСН 163-83

/ Миннефтегазстрой. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 144 с.

[50]. Федотов Г. А. Изыскания и проектирование мостовых переходов. - М.:

Издательский центр «Академия», 2005. - 304 с.

[51]. Чалов Р. С., Завадский А. С., Панин А. В. Речные излучины. - М.:

Издательство МГУ, 2004. - 371 с.

[52]. Чалов Р. С. Русловедение: теория, география, практика. Т. 1: Русловые

процессы: факторы, механизмы, формы проявления и условия формирования

речных русел. - М.: Издательство ЛКИ, 2008, - 608 с.

[53]. Чалов Р. С. Русловедение: теория, география, практика. Т.

Tài liệu từ Internet

[54]. http://nktechnology-group.ru/nasosy_gruntovye1

[55]. http://www.swedepump.by/files/1584515_7a778201.pdf

115

116

CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ

1. Nguyễn Xuân Quang, Hoàng Cao Phương (2011) “Hiện trạng khai thác cát

trắng vùng Quảng Nam - Thừa Thiên Huế và định hướng phát triển bền vững” Tạp

chí Công nghiệp mỏ số 3 - 2011, trang 36.

2. Hoàng Cao Phương, Nguyễn Xuân Quang (2011) “Một số nội dung của Luật

khoáng sản năm 2010” Tạp chí Công nghiệp mỏ số 4 - 2011, trang 50-52

3. Nguyễn Xuân Quang, Mai Văn Tâm, Hoàng Cao Phương (2012) “Một số giải

pháp quản lý hoạt động khai thác cát khu vực sông Thái Bình và sông Kinh Thầy

thuộc tỉnh Hải Dương” Tạp chí Công nghiệp mỏ số 2 – 2012, trang 53.

4. Nguyễn Xuân Quang, Nguyễn Đồng Hưng (2014) “Ứng dụng phần mềm Surfer

tính trữ lượng cát tại khu vực sông Tiền, tỉnh Đồng Nai” Tạp chí Công nghiệp mỏ

số 3 - 2014, trang 90.

5. Nguyễn Xuân Quang (2014) “Tiềm năng và đặc điểm phân bố cát lòng sông

Việt Nam - Khả năng sử dụng” Tạp chí Công nghiệp mỏ số 6 - 2014. Trang 51.

6. Nguyen Xuan Quang, Luu Van Tam (2014) “Methods for determining of safety

final limits of sand mining on Tien river” Proceeding of the 3th international

conference of advances in mining and tuneling 21-22 October 2014, Vungtau,

Vietnam, page 144-146.

7. Le Quy Thao, Vu Dinh Hieu, Nguyen Hoang, Nguyen Xuan Quang (2014)

“Using dredger for mining tittanium placer in red sand strata in Ninh Thuan and

Binh Thuan province” Proceeding of the 3th internationla conference of advances in

mining and tuneling 21-22 October 2014, Vungtau, Vietnam, page 158-164.

8. Hồ Sĩ Giao, Nguyễn Xuân Quang (2015) “Công nghệ khai thác titan ven biển”

Tạp chí Công nghiệp mỏ, số 2 - 2015.

9. Nguyễn Xuân Quang (2015) “Công nghệ khai thác cát lòng sông Việt Nam”

Tạp chí Công nghiệp mỏ số 3 - 2015, trang 49.

117

10. Lê Quý Thảo, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Xuân Quang (2015) “Phân loại các mỏ

quặng titan sa khoáng ven biển Việt Nam” Tạp chí Công nghiệp mỏ số 4 - 2015,

trang 119.

11. Nguyễn Xuân Quang, Nguyễn Đồng Hưng (2015) “Sử dụng Phương pháp

phân tích Trend trong việc nghiên cứu quy luật không gian thân khoáng cát lòng

sông” Tạp chí Công nghiệp mỏ số 5 - 2015, trang 30.

12. Nguyễn Xuân Quang (2016) “Xác định khoảng cách an toàn đối với công

trình cần bảo vệ khi khai thác cát lòng sông” Tạp chí Công nghiệp mỏ số 6 - 2016,

trang 55.

13. Nguyễn Xuân Quang (2017) “Phương pháp lựa chọn đồng bộ thiết bị bơm hút

– vận chuyển khi khai thác cát lòng sông” Tạp chí Công nghiệp mỏ số 1 - 2017,

trang 18.

118

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt

1. Bộ Xây dựng (2011), “Báo cáo Thủ tướng Chính phủ về cân đối cung - cầu cát,

sỏi xây dựng và đề xuất biện pháp quản lý việc khai thác và sử dụng cát, sỏi xây

dựng đến năm 2020”, Hà Nội.

2. Bộ Xây dựng (2010), “Đề tài điều tra về tình hình lập quy hoạch, khai thác, tiêu

thụ cát xây dựng Việt Nam”, Hà Nội.

3. Công ty cổ phần Đầu tư và Thương mại Lục Phát (2014), “Dự án đầu tư khai

thác mỏ cát trên sông Gâm, đoạn thuộc xã Xuân Quang, xã Ngọc Hội và thị trấn

Vĩnh Lộc, huyện Chiêm Hoá, tỉnh Tuyên Quang”, Tuyên Quang.

4. Công ty TNHH Nhà nước một thành viên Khảo sát và Xây dựng (2008), “Dự án

sự nghiệp kinh tế điều tra khảo sát đánh giá tình hình cát trầm tích dưới hạ lưu

các con sông có đập thủy điện và thủy lợi khu vực miền Bắc và miền Nam”, Bộ

Xây dựng, Hà Nội.

5. Công ty TNHH sản xuất thương mại dịch vụ xây dựng xuất nhập khẩu Đức Phú

Thịnh (2011), “Báo cáo đánh giá tác động môi trường Dự án đầu tư khai thác

mỏ cát trên sông Tiền thuộc xã Ngũ Hiệp, huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang”, Tiền

Giang.

6. Hồ Sĩ Giao (2015), “Khai thác khoáng sàng sa khoáng” , Nhà xuất bản Khoa học

tự nhiên và công nghệ, Hà Nội.

7. Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam, Lê Quý Thảo (2012), ‘Đề xuất một số giải pháp kỹ

thuật trong khai thác sa khoáng titan ở Việt Nam”, Hội thảo quốc tế về địa chất

và tài nguyên khoáng sản Asean lần thứ nhất (GeoAsean 1), Hà Nội.

8. Vũ Chí Hiếu, Hà Quang Hải (1996), “Đặc điểm địa mạo hình thái sông Tiền,

sông Hậu”, NXB Trẻ, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam.

9. Bùi Xuân Nam, Lê Quý Thảo, Nguyễn Phụ Minh Vương (2012), “Sử dụng máy

xúc thủy lực gàu ngược đặt trên phà để khai thác các khoáng sản sa khoáng dưới

nước”, Hội thảo quốc tế về địa chất và tài nguyên khoáng sản Asean lần thứ nhất

(GeoAsean 1), Hà Nội.

119

10. Nguyễn Phương, Lại Kim Bảng, Nguyễn Viết Lược (1998), “Đánh giá tác động

của khai thác cát lòng sông đến môi trường địa chất”, Tạp chí Kinh tế và nguyên

liệu khoáng, số 5.

11. Đinh Công Sản, Lê Mạnh Hùng (2001), “Thay đổi tỷ lệ chiều rộng và chiều sâu

tại các mặt cắt ổn định dọc theo sông Tiền”, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển

nông thôn, số7.

12. Thủ tướng Chính phủ (2008), “Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng

Việt Nam đến năm 2020”, Hà Nội.

13. Uỷ ban nhân dân tỉnh Phú Thọ (2016), “Quy hoạch (bổ sung) thăm dò, khai

thác, sử dụng khoáng sản trên địa bàn tỉnh Phú Thọ đến năm 2020, định hướng

đến năm 2030”, Việt Trì, Phú Thọ.

14. Uỷ ban nhân dân tỉnh Vĩnh Phúc (2013), “Quy hoạch thăm dò, khai thác và sử

dụng tài nguyên cát sỏi trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc đến năm 2020, tầm nhìn

đến năm 2030”, Vĩnh Phúc.

15. Viện Khoa học thuỷ lợi miền Nam (2000), “Nghiên cứu dự báo phòng chống

xói lở bờ sông Cửu Long”, Viện Khoa học thuỷ lợi Việt Nam, TP. Hồ Chí

Minh.

16. Viện Khoa học thuỷ lợi miền Nam (2010), 'Nghiên cứu ảnh hưởng hoạt động

khai thác cát đến thay đổi lòng dẫn sông Cửu Long (sông Tiền, sông Hậu) và đề

xuất giải pháp quản lý, quy hoạch hợp lý', Viện Khoa học thuỷ lợi Việt Nam,

ĐTĐL2010T/29, TP. Hồ Chí Minh.

Tài liệu tiếng Anh

17. Ir.W.J.Vlasblom (2005), “Designing dredging equipment”. Delft University of

Technology, Holand.

18. Mattamana, BA, Varghese, S & Paul, K (2013), “River sand inflow assessment

and optimal sand mining policy development” , Certified Journal, vol 3, no. 3.

19. Ministry of Environment, Forest and Climate change Government of India

(2015), “Sustainable sand mining management guideline” , India.

20. Pinal County Department of Public Works (2006), “Sand and Gravel Mining”,

Floodplain Use Permit, Pinal.

120

21. S.A, Schumm (1977), “The fluvial system”, Wiley, New York, America.

22. The New South Wales Government (1992), “The NSW Sand and Gravel

Extraction Policy for Non Tidal Rivers”, New South Wales, Australia.

23. ZAMALI BIN MIDUN, LSC (1991), “Proposed management guidelines for

offshore sand mining activities in South Johore, Malaysia” , pp. 3365-373.

Tài liệu tiếng Nga

24. Андреев О.В. Морфометрические русловые зависимости //

Проектирование и строительство автомобильных дорог: труды /

МАДИ. - Вып.22. - М.: Автотрансиздат, 1958. - С.176-185.

25. Андреев О.В., Ярославцев И.А. Русловые деформации на участках рек с

мостовыми переходами // Русловые процессы. - М.: Изд-во АН СССР,

1958. - С. 352-372.

26. Андреев О. В., Ярославцев И.А. Морфометрические зависимости для

расчёта размеров речных русел и прогноз русловых изменений при

транспортном гидротехническом строительстве // Труды III

Всесоюзного гидрологического съезда. - Л., 1960. - Т.У. Секция

гидродинамики и русловых процессов. - С.270-283.

27. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. - М.: Автотрансиздат,

1960. - 295 с.

28. Андреев О.В. Масштабные множители для моделирования русловых

деформаций // Гидравлика водопропускных дорожных сооружений. Тр. 2-

й Всесоюз. науч. техн. конф. - Киев: Изд-во Киевского университета,

1969. - С.34-37.

29. Андреев О.В., Глаголева Т.Н., Федотов Г.А. Методика и некоторые

результаты исследования переформирования речных русел под влиянием

сооружений, не прерывающих транспорта наносов. - В кн.: Динамика и

термика рек. - М.: Стройиздат, 1973. - С.239-249.

30. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. - М.: Транспорт,

1980. - 215 с.

31. Андреев О.В. Характеристика типов руслового процесса // Русловые

121

процессы на мостовых переходах: сб. науч. тр. / МАДИ. - М., 1986. - С.5-

18.

32. Андреев О.В. Дифференциальная форма русловых зависимостей //

Прикладные теоретические вопросы проектирования переходов через

водотоки: сб. науч. тр. / МАДИ. - М., 1990. - С.6-12.

33. Андрианов Ю.А. Аварии мостов и способы их предотвращения. -

Восемнадцатое пленарное межвузовское координационное совещание по

проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (г. Курск, 28-30

октября 2003 г.): доклады и краткие сообщения. - Курск, 2003. - С. 76 - 77.

34. Барышников Н.Б., Попов И.В. Динамика русловых потоков и русловые

процессы. Учебник. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988.

35. Барышников Н.Б. Антропогенное воздействие на русловые процессы. -

Изд-во ЛГМИ, 1990. - 140 с.

36. Гришанин К.В. Устойчивость русел рек и каналов. - Л.: Гидрометеоиздат,

1974. - 144 с.

37. Дегтярёв В.В. Улучшение судоходных условий сибирских рек. - М.:

Транспорт, 1987. - 176 с.

38. Дегтярёв С. Д., Перевозников Б.Ф. Дорожная седиментоло- гия: основные

задачи и применение в проектировании дорожных и мостовых

сооружений. - В кн.: Вопросы проектирования и строительства

автомобильных дорог: опыт и инновации, выпуск 1(60). - Екатеринбург:

Изд-во Урал. ун-та, 2010. - С. 234 - 239.

39. Журавлёв М. М. Местный размыв у опор мостов. - М.: Транспорт, 1984. - 112 с.

40. Зорина Е.Ф. Расчётные методы определения потенциала овражной

эрозии. - В кн.: Эрозия почв и русловые процессы, выпуск М.: Изд-во

МГУ, 1979. - С.81-89.

41. Клавен А.Б., Копалиани З.Д. Экспериментальные исследования и

гидравлическое моделирование руслового процесса. - СПб.: «Нестор-

История», 2011. - 504 с.

42. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гид-

122

роморфологической теории руслового процесса. - Л.: Гидрометеоиздат,

1982. - 272 с.

43. Лапшенков В.С. Прогнозирование русловых деформаций в нижних бьефах

гидроузлов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 239 с.

44. Наумов Г.Г., Андреев О.В., Пичугов Г.С., Журавлев М.М. Методические

рекомендации по расчёту деформаций русловых карьеров и учёту их

влияния при проектировании мостовых переходов / Гипродорнии. - М.,

1991. - 49 с.

45. Наумов Г.Г., Николаевский В.Г. Геометрическое моделирование и расчёт

продольного профиля дна смываемого низового участка руслового

карьера / Науч. тр./ Гипродорнии. - М., 1991, вып.60.С. 59-66.

46. Наумов Г. Г. Геометрическое моделирование продольного профиля

руслового карьера на участке попятного размыва // Сборник научно-

методических работ по повышению уровня обоснованности проектов

автомобильных дорог и сооружений на них. Вып.5 / Союздорпроект. - М.,

2001. - С. 216-223.

47. Рекомендации по прогнозу деформаций речных русел на участках

размещения карьеров и в нижних бьефах гидроузлов / Государственный

гидрологический институт (ГГИ) Госкомгидромета СССР, Институт

гидрологии и метеорологии Болгарской АН. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. -

128 с.

48. Учёт деформаций речных русел и берегов водоёмов в зоне подводных

переходов магистральных трубопроводов (нефтегазопроводов) - ВСН

163-83 / Миннефтегазстрой. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 144 с.

49. Федотов Г. А. Изыскания и проектирование мостовых переходов. - М.:

Издательский центр «Академия», 2005. - 304 с.

50. Чалов Р. С., Завадский А. С., Панин А. В. Речные излучины. - М.:

Издательство МГУ, 2004. - 371 с.

51. Чалов Р. С. Русловедение: теория, география, практика. Т. 1: Русловые

процессы: факторы, механизмы, формы проявления и условия

123

формирования речных русел. - М.: Издательство ЛКИ, 2008, - 608 с.

52. Чалов Р. С. Русловедение: теория, география, практика. Т.

Tài liệu từ Internet

53. http://nktechnology-group.ru/nasosy_gruntovye1

54. http://www.swedepump.by/files/1584515_7a778201.pdf