Một số kinh nghiệm thực tiễn trong công tác phục hồi môi trường bãi thải Nam Đèo Nai
1. Giới thiệu sơ lược về bãi thải Nam Đèo Nai
1.1 Vị trí, đặc điểm địa hình
Diện tích bãi thỉa là 256 ha. Khối lượng đất đá đã đổ thải vào bãi thải Nam khoảng 200 triệu m3, được đổ theo phương pháp bãi thải cao. Bãi thải có chiều cao +280m. Chiều cao tầng thải từ 80 đến 120m. Góc dốc sườn bãi thải từ 30 0- 35 0. Góc dốc chung của sườn bãi thải từ 22 0- 26 0. Sườn bãi thải bị xói lở mạnh, địa hình bị chia cắt thành các rãnh dọc có chiều sâu hàng chục mét, rất khó khăn cho các loại cây phát triển tự nhiên. Hàng năm vào mùa mưa thường gây rất nhiều khó khăn cho công tác thoát nước, bảo vệ môi trường trong khu vực.
1. 2 Đặc điểm khí hậu
Bãi thải Nam Đèo Nai nằm trong vùng khí hậu Đông Bắc nên thời tiết khí hậu ở đây mang đặc điểm tương tự toàn vùng là khí hậu có tính chất nhiệt đới gió mùa. Ngoài ra do chịu chi phối của cao áp Sibia và địa hình nên có mùa đông lạnh. Do nằm bên bờ vịnh Bái Tử Long nên khí hậu có pha lẫn tính chất khí hậu hải dương tạo ra không khí mát mẻ trong mùa hè. Khí hậu có thể chia làm 2 mùa mưa ít và mưa nhiều.
- Từ tháng 5 - tháng 10 là mùa mưa nhiều, lượng mưa chiếm trên 80% lượng mưa cả năm với lượng mưa trung bình 286 mm/tháng. Nhiệt độ thời gian này thay đổi từ 27 - 34 0C, trung bình 30 0C. Độ ẩm không khí 75 - 85%.
- Từ tháng 11 - tháng 5 năm sau là mùa mưa ít. Lúc này lượng mưa chỉ chiếm khoảng 20% lượng mưa cả năm. Cường độ các cơn mưa nhỏ. Lượng mưa trung bình 60 mm/ tháng.
- Thuỷ văn: hệ thống thuỷ văn ban đầu đã bị biến đổi hoàn toàn. Thay vào đó là các cơn mưa lớn tạo nên các dòng chảy tràn trên bề mặt tự do rồi gom vào các khe, rãnh xói.
1.3 Đặc điểm về thổ nhường
- Thành phần đất đá chủ yếu của bãi thải Nam Đèo Nai là các sản phẩm của quá trình nổ mìn phá vỡ các lớp đất đá phủ trên các vỉa than như sa thạch, sỏi, sạn kết, phiến thạch, sét than… đất có thành phần cơ giới từ đất pha đến thịt nhẹ. Trải qua nhiều năm bị nước mưa bào mòn, độ phì của đất đã suy giảm mạnh, đất trở nên chua, khô, nghèo chất dinh dưỡng.
- Đặc điểm bất lợi lớn nhất khi trồng cây là đất đã bị bào mòn, rửa trôi các cấp hạt nhỏ do mưa lớn, còn lại phổ biến là đá có cấp hạt lớn. Đây là đặc điểm rất bất lợi cho các loài thực vật bám rễ sinh trưởng và phát triển.
2. Lựa chọn giải pháp, ổn định sườn bãi thải, thoát nước cho bãi thải Nam Đèo Nai
Đây là giải pháp quan trọng nhất trong việc cải tạo, bảo vệ môi trường cảnh quan khu vực bãi thải Nam Đèo Nai. Giải pháp phải đáp ứng được các yêu cầu cơ bản sau:
- Tạo ra được góc dốc chung của sườn bãi thải nhỏ hơn hoặc bằng góc ổn định cho phép.
- Các phân tầng không được quá cao, trung bình từ 25- 30m;
- Chiều rộng mặt mỗi tầng thải phải đủ để làm đê và mương thoát nước, đảm bảo thoát nước nhanh, không bị đọng nước;
- Phải tạo được ra các tuyến đường liên thông từ tầng cao xuống tầng thấp để phục vụ cho việc di chuyển thiết bị cơ giới một cách nhanh chóng khi cần thiết;
- Phải thuận lợi trong việc nạo vét củng cố mương thoát nước trên mặt các tầng thải;
- Tạo điều kiện thuận lợi cho việc phục hồi thảm thực vật trên các sườn bãi thỉa. Đồng thời tạo ra được cảnh quan môi trường tốt cho toàn khu vực bãi thải.
Để đáp ứng các yêu cầu trên, Công ty cổ phần Than Đèo Nai đã phối hợp với cơ quan tư vấn lựa chọn giải pháp thiết kế và thi công như sau:
Giải pháp phân tầng thải
Nhằm tạo ra được góc ổn định chung của sườn bãi thải và tiến hành phân tầng thỉa cải tạo bãi thải cao trước đây. Lúc đầu cơ quan tư vấn đã đưa ra phương án dùng thiết bị bốc xúc và vận chuyển đất đá đi nơi khác để cắt tầng tạo ra các phân tầng thải và góc ổn định theo yêu cầu, với khối lượng bốc xúc trên 5 triệu m3 đất đá. Sau khi xem xét thấy phương án này không phù hợp và có chi phí rất cao. Qua nghiên cứu khảo sát thực địa, xem xét kỹ địa hình, chúng tôi nhận thấy trước kia khi tiến hành đổ bãi thải cao với chiều cao bãi thải có khu vực cao từ 150m - 180 m, đã tạo ra sườn bãi thải có độ dốc khác nhau ở các mức cao khác nhau như sau:
- Khu vực chân bãi thải, từ độ cao 100m trở xuống có độ dốc thấp. Khu vực này khá ổn định, không gian còn nhiều nhưng nếu tiếp tục đổ bãi thải cao thì không thể đổ được nữa;
- Khu vực có độ cao trên 100 m, sườn bãi thải có độ dốc từ 35 - 40 0đang tiếp tục xảy ra hiện tượng sạt lở mạnh. Sườn tầng bị chia cắt thành các rãnh sâu hàng chục mét. Các loại thực vật không thể bám rễ phát triển được ở khu vực này;
- Từ thực tế trên, Công ty than Đèo Nai đã cùng với đơn vị tư vấn đưa ra giải pháp dùng đất đá thải từ khai trường vận chuyển ra đổ phụ vào chân bãi thải tạo thành các phân tầng thải có chiều cao từ 20 - 30m để tạo ra đai thoát nước và đường giao thông. Đây là phương án có chi phí thấp nhất vì kết hợp được với công tác bóc đất và đổ thải trong mỏ để giảm chi phí mà lại đạt được mục tiêu và yêu cầu cải tạo bãi thải Nam đã đề ra.
- Các thông số kỹ thuật của bãi thải sau khi cải tạo các phân tầng:
+ Chiều cao tầng thải từ 20 - 35m. Chỉ có một vài khu vực tầng thải đã ổn định, vẫn giữ nguyên tầng thải cao 50m;
+ Góc dốc sườn tầng thải từ 36 - 38 0;
+ Góc dốc chung của sườn bãi thải từ 22 - 26 0;
+ Chiều rộng mặt tầng thải trung bình từ 25m - 30 m;
+ Kích thước đê chắn nước và đất đá trên các phân tầng: Chiều rộng mặt đê từ 8 - 10 m. Chiều cao đê trung bình bằng 3m.
Giải pháp thoát nước
Bãi thải Nam Đèo Nai được phân thành 6 phân tầng ở khu vực phía Tây, 9 phân tầng ở khu vực phía Đông. Toàn bộ nước mặt của bãi thải đều tập trung chảy về phía Cầu 5 quốc lộ 18 để chảy ra biển.
- Để thoát nước cho bãi thải Nam, đơn vị tư vấn thiết kế hai dốc nước bê tông cộng với hệ thống dốc nước P2 - P8 ở phía Đông đã có từ trước để thu nước từ các mương thoát nước trên các tầng thải chảy về suối cầu 5.
- Trên mặt các tầng thải mỏ đã đắp các tuyến đê chắn nước với chiều rộng mặt đê từ 8 - 10m, chiều cao 3m, đồng thời để lại tối thiểu 10 m để làm mương thoát nước và đường giao thông, với độ dốc dọc> 2% và nghiêng vào trong chân tầng > 3%. Với giải pháp thiết kế như vậy, vừa đảm bảo thoát nước nhanh, không gây đọng nước, vừa rất thuận lợi cho việc đưa các thiết bị cơ giới tiến hành nạo vét củng cố mương đê hàng năm. Đồng thời tạo ra được mặt đê để trồng cây rất thuận lợi.
Giải pháp cải tạo đất để trồng cây trên các tầng thải
Bãi thải Nam trước khi tiến hành cải tạo là nơi đổ thải chính của khối lượng đất đá khu vực vách Vỉa Chính. Đây là khu vực đất đá có độ cứng khá cao, F tb= 11 đến 12, hệ số nở rời trung bình từ 1,3 - 1,4, cấp hạt có kích thước >15 cm chiếm trên 80%, rất khó phong hoá. Đây cũng chính là khu vực khó khăn cho việc trồng cây phủ xanh bãi thải. Đất đá khu vực vách Vỉa Chính được vận chuyển ra đổ thải tại bãi thỉa Nam chủ yếu ở các tầng thấp từ mức +150 trở xuống, theo hướng từ phía Đông tiến về phía Tây với cung độ xấp xỉ 3 km.
Khối lượng đất đá còn lại được lấy từ khu vực moong Lộ Trí, tập trung đổ ở các mức trên cao từ +180 m trở lên mà không có đường đổ ở các mức thấp hơn. Đất đá ở khu vực này có độ cứng F tb= 9 thấp hơn khu vực Vách Vỉa Chính, hệ số nở rời từ 1,2 - 1,25. Cấp hạt có kích thước >15cm chiếm tỷ lệ từ 20% - 25% lại dễ bị phong hoá, nên rất thuận lợi cho việc trồng cây phủ xanh bãi thải.
Dựa vào các đặc tính đất đá của hai khu vực đang khai thác trên khai trường mỏ trong quá trình thi công các phân tầng, mỏ đã dùng đất đá bên vách đổ vào bên trong sau đó dùng đất đá bên moong Lộ Trí đổ phủ ra bên ngoài sườn tầng và đổ tạo mặt bằng các tuyến đê bao bên ngoài các phân tầng thải để chắn nước và trồng cây.
Đồng thời căn cứ vào điều kiện cho phép chúng tôi đã tiến hành đổ thải tạo các tuyến đường dốc từ các tầng trên cao xuống tuyến tầng thấp để đưa đất đá khu vực moong Lộ Trí xuống đổ thải cải tạo các phân tầng thấp khu vực phía Tây bãi thải Nam . Vấn đề này trong thiết kế không có.
Với cách làm trên chúng tôi đã đẩy nhanh được tiến độ thi công các phân tầng thải và đã tạo ra được các tuyến đường liên lạc từ các tầng trên cao xuống tầng thấp ở cả hai đầu bãi thải để phục vụ di chuyển thiết bị cơ giới xuống các phân tầng thải một cách nhanh chóng thuận tiện khi cần thiết. Đồng thời đã cải tạo được đất đá ở các phân tầng thải tạo điều kiện cho việc trồng cây phủ xanh bãi thải.
3. Lựa chọn các loại cây trồng phủ xanh sườn bãi thải
Với đặc điểm địa hình, khí hậu và thổ nhưỡng bất lợi cho việc sinh trưởng và phát triển của các loài thực vật như bãi thải Nam Đèo Nai thì việc lựa chọn các loại cây phù hợp, có kha năng sinh trưởng tốt trong điều kiện khó khăn này có ý nghĩa quyết định tới thành công của dự án.
- Việc lựa chọn loại cây trồng phải đảm bảo phát triển nhanh để nhanh chóng phủ xanh, chống xói lở và ổn định cho sườn tầng thấp.
- Cây có khả năng sinh trưởng trong điều kiện khó khăn tại bãi thải.
- Cây có hình dáng đẹp, có khả năng phát triển thành rừng và có giá trị kinh tế.
- Các khu vực bãi thải có điều kiện thổ nhưỡng, độ dốc, dộ ẩm, độ ổn định, cao độ tự nhiên khác nhau. Vì vậy, đối với mỗi khu vực này cần lựa chọn các loại cây khác nhau, kỹ thuật trồng và chăm sóc riêng cho phù hợp.
- Đầu năm 2007, sau khi kết thúc công tác phân cắt tầng thải, cơ bản hình thành các tuyến thoát nước dọc các tầng thải, Công ty bắt đầu trồng cây đồng loạt trên sườn tầng cũng như trên các khu vực mặt bằng của bãi thải. Đến nay sau hơn một năm, Công ty đã trồng được trên 120 ha cây trên bãi thải Nam Đèo Nai, cơ bản hoàn thành giai đoạn trồng cây, chuyển sang giai đoạn chăm sóc và trồng dặm.
Sau hơn một năm tiến hành trồng và chăm sóc rừng trên khu vực bãi thải Nam Đèo Nai chúng tôi có một số nhật xét, đánh giá sau:
- Đối với các khu vực sườn bãi thải có kích thước đất đá > 15 x 20 cm chiếm tỉ lệ cao trên 80%, hầu như không có đất.Công ty đã trồng các loại dây leo thân gỗ như: trâm bầu, móng bò leo, hoa giấy dại, dây chùm ớt trong các ụ sinh thái trên sườn tầng với mật độ 400 ụ/ ha, mỗi ụ từ 3 - 5 cây. Thành phần của các ụ sinh thái này gồm đất mầu, mùn hữu cơ, phân bón sinh hoá. Trọng lượng mỗi ụ sinh thái từ 40 - 50kg. Đến nay các loại cây này đã bén rễ phát triển qua một mùa khô hạn, chiều dài thân cây từ 1,5 - 2m. Các loại cây dây leo thân gỗ trên, với cách thức trồng và chăm sóc ban đầu phù hợp, có thể phát triển trên các khu vực bãi thải có điều kiện khó khăn nhất cho các loại thực vật phát triển. Tuy nhiên tốc độ phát triển hơi chậm. Theo nhận xét đánh giá của chúng tôi thì khoảng 3 năm sau khi trồng cây có thể khép tán, che phủ từ 90 - 100% diện tích khu vực trồng.
- Đối với các sườn tầng có cấp hạt đất đá < 15cm chiếm 80% trở lên, mặt sườn mới đổ thải chưa ổn định, chưa xuất hiện thực vật tự nhiên.Công ty đã trồng các loại cỏ lau, cỏ xen lẫn cây keo lá tràm với mật độ 2000 hốc cỏ và 500 cây keo lá tràm trên một ha. Cây giống cỏ được ươm tại vườn cao 30 - 40cm sau đó đem trồng trên sườn bãi thải, có bón phân. Cây keo giống có chiều cao 80cm - 100 cm. Diện tích trồng xen cỏ và keo lá tràm là gần 80 ha, chiếm trên 70% diện tích bãi thải Nam Đèo Nai. Đến nay sau hơn một năm trồng và chăm sóc nhìn chung diện tích cỏ lau, le và keo lá tràm phát triển khá tốt. Một số vị trí có điều kiện thuận lợi như tầng thải thấp dưới 30m, tỷ lệ đá to trên sườn tầng nhỏ, độ pH trung bình, cây và cỏ phát triển rất tốt, độ che phủ ước đạt trên 80%. Tại các khu vực này cỏ đã phát triển thành bụi lớn, chiều cao từ 1,5 - 2m, cây keo có chiều cao từ 2 - 3m, đường kính gốc từ 3 -5cm. Tác dụng chống xói mòn và chống sạt lở bờ bãi thải rất tốt.
Chúng tôi đánh giá cao phương thức trồng xen lỏ lau, le và keo lá tràm trên phương diện tốc độ phủ xanh bãi thải và chống xói mòn. Tuy nhiên việc lựa chọn mật độ trồng xen 500 cây keo/ ha là hơi thấp, khi cây phát triển thành rừng thì hơi thưa, hiệu quả kinh tế thấp.
Đối với các khu vực bãi thải có chiều cao phân tầng lớn từ 40 - 50m, sườn tầng thải bị xói mòn mạnh tạo thành các rãnh dọc vì vậy tỷ lệ cây còn sống thấp, không đạt yêu cầu phủ xanh chống xói mòn. Đây là vấn đề cần rút kinh nghiệm khi phân cắt tầng thải, cũng như thiết kế tầng thải.
- Đối với khu vực sườn tầng đất đá có tỷ lệ cấp hạt nhỏ cao, mặt tầng tạm ổn định, đã xuất hiện cỏ chịu hạn, thực bì che phủ tự nhiên.Công ty đã lựa chọn trồng cây keo lá tràm với mật độ 2000cây/ ha, đến nay cây đã phát triển rất tốt do đất đá đã khá ổn định và đã có cây cỏ phát triển tự nhiên che phủ một phần. Chiều cao cây đạt từ 1,5 - 2,5m.
- Đối với các khu vực mặt bằng trên các tầng, dọc các tuyến đường liên lạc…Đây là diện tích có điều kiện khá thuận lợi cho sinh trường của cây. Loại cây trồng đã lựa chọn là: phi lao, cây thông Ellioti, cây muồng, cây hoa phượng, cây gạo gai, cây hoa sữa, cây xoan đào.
Phi lao (Casuarina equie tifolia L) là cây gỗ nhỡ, có hình thân thẳng, tròn đều, tán lá đẹp, thường xanh quanh năm nên được trồng rất rộng rãi trên các đối tượng đai rừng phòng hộ, chắn gió, chắn cát bay, có khả năng chống chịu điều kiện khí hậu khắc nghiệt, đất đai khô hạn, nghèo dinh dưỡng. công ty đã đưa vào trồng trên các khu vực mặt bằng, ven các tuyến đường liên lạc, nơi có độ cao lớn trên 200 m so với mặt nước biển. Sau hơn một năm trồng, cây phi lao phát triển rất nhanh và khoẻ cả trong mùa đông khô cằn. Cây con ban đầu có chiều cao 0,5m, đường kính cỗ rễ 0,3 - 0,4 cm, sau 18 tháng cây đã có chiều cao 2m - 3m, đường kính gốc từ 2,5 - 3cm. Tại các khu vực có độ cao lớn, về mùa đông nhiệt độ xuống thấp, gió mạnh nhưng cây phi lao vẫn phát triển. Chúng tôi đánh giá đây là cây rất thích hợp cho công tác phủ xanh, phục hồi môi trường các bãi thải.
Cây thông Ellioti, có giá trị kinh tế cao, hình dáng đẹp, khả năng sinh trưởng trong điều kiện khó khăn như khô hạn, nhiệt độ thấp về mùa đông, gió mạnh. Tuy nhiên tốc độ sinh trưởng và phát triển chậm so với các loại cây khác. Mục tiêu nhanh chóng phủ xanh bãi thải, cải thiện điều kiện môi trường không đạt được. Tuy nhiên theo các chuyên gia lâm nghiệp đây là loại cây có giá trị kinh tế cao, có hình dáng đẹp khi cây đã trưởng thành.
Các loại cây như muồng, hoa phượng, gạo gai, hoa sữa, xoan đào, Công ty đã trồng dọc theo các tuyến đường liên lạc trên các tầng thải. Nhìn chung ở các khu vực có điều kiện thuận lợi về thổ nhưỡng, độ ẩm, độ cao địa hình thấp thì cây phát triển khá tốt. Đây là các loại cây có hoa lá đẹp có tác dụng tạo cảnh quan cho khu vực chân bãi thải. tuy nhiên tại một số khu vực đất đá khô cằn, độ cao địa hình lớn trên 200 m, mùa đông nhiệt độ xuống thấp, gió mạnh các loại cây này bị rụng lá, gãy cành và chết rét. Mục tiêu phủ xanh bãi thải, hạn chế bụi, cải thiện môi trường không đạt được.
4. Kết luận và kiến nghị
Trong những năm qua, Công ty cổ phần Than Đèo Nai đã có nhiều quan tâm tìm kiếm các giải pháp phục hồi môi trường cảnh quan khu vực bãi thải Nam Đèo Nai. Đây là một bãi thải có tính chất điển hình của các mỏ than lộ thiên lớn tồn tại từ trước đến nay. Bãi thải được đổ theo phương pháp bãi thải cao, đất đá bạc mầu, khô hạn. Các loại thực vật kém phát triển. Về mùa mưa đất đá từ bãi thải bị rửa trôi gây bồi lắng các dòng suối ảnh hưởng tới môi trường khu dân cư cũng như môi trường khu vực ven bờ Vịnh Bái Tử Long.
Công ty đã tiến hành phân cắt tầng thải, xây dựng hệ thống thoát nước để tạo sự ổn định bãi thải để tiến hành trồng cây. Công ty đã cùng các đơn vị tư vấn tiến hành lựa chọn trồng nhiều loại cây trên bãi thải và đã sơ bộ lựa chọn được một số cây phù hợp với đặc điểm từng khu vực bãi thải đáp ứng được yêu cầu của công tác phủ xanh bãi thải và phục hồi môi trường. Tuy nhiên tại một số khu vực tầng cao, đất đá kém ổn định, về mùa mưa hiện tượng xói mòn, tụt lở mạnh cần phải có nghiên cứu tìm kiếm các loại cây có khả năng phát triển nhanh, chống xói mòn phù hợp với khu vực này. Đất đai là một nguồn tài nguyên quí giá của Quốc gia, các bãi thải đã ngừng hoạt động cũng vậy. Việc trồng cây phủ xanh bãi thải ngoài tác dụng phục hồi môi trường cải thiện điều kiện sống còn phải hướng tới mục tiêu sinh lợi nhuận cho xã hội. Đề nghị nghiên cứu tìm kiếm các loại cây trồng có khả năng phát triển trong điều kiện khó khăn của bãi thải, cải tạo môi trường và có khả năng mang lại hiệu quả kinh tế.
