Những phương pháp khai thác mỏ

Đột nhiên Wasabi phải đọc về các phương pháp khai thác Mỏ. Kiến thức cơ bản thôi, nhưng với Wasabi là mới, nên thuổng về nhà cho nó sinh động.

Nguồn đây: http://vietsciences.free.fr/timhieu/khoahoc/quadiacau/congnghiepkhaithacmo.htm

Chả hiểu cái ông tác giả này viết bài dạng gì mà đăng hẳn vietscience, hành văn như văn nói kiểu kể chuyện, chẳng khác viết blog là mấy. hihi.

Những phương pháp khai thác mỏ

Đưa quặng ở dưới mặt đất đến trạng thái một kim loại hay một khoáng sản làm thương phẩm trung gian có ích cho công nghiệp đi qua bốn khâu: (a) đào mỏ, (b) xử lý đất đá có quặng, (c) phân loại khoáng vật, (d) tinh chế sản phẩm. Mỗi khâu làm tăng thêm giá trị của khoáng vật và xâm phạm thêm môi trường thiên nhiên.

Những phương pháp đào mỏ

Nếu cắt lớp đất dưới chân ta thì sẽ thấy những lớp đất chồng chất lên nhau như là một miếng thịt ba chỉ: dưới một lớp đất mùn cây liên tiếp có một số lớp đất đá. Mỗi lớp đất đá có thể dày từ vài centimet đến vài trăm mét hay nghìn mét. Trong số lớp đất đá đó có thể có những lớp chứa những khoáng vật có lợi ích kinh tế. Một lớp đất đá như vậy chỉ được khai thác nếu đủ dày, có hàm lượng quặng đủ cao và nằm không quá sâu dưới mặt đất.
Người ta có hai cách khai thác một khu mỏ: lộ thiên và đào hầm. Những hình trong bài này chỉ có tính chất minh họa vì trong những nhóm phương pháp khai thác đó còn có nhiều kiểu cách quy hoạch: đào từ trên xuống dưới hay từ dưới lên trên, đào hầm từ sườn núi hay đào giếng từ mặt đất, khai thác chỗ nào trước chỗ nào sau,… Để chọn phương án quy hoạch tối ưu người ta dựa trên những thông tin thăm dò địa chất và dùng những phép tính vận trù (operations research) phức tạp.
Đào mỏ là một hoạt động ô nhiễm môi trường thiên nhiên và nguy hiểm.
Dù quy hoạch khai thác thế nào chăng nữa đào mỏ là đụng đến "long mạch", nghĩa đến hệ thống nước tự nhiên. Nếu nước chảy trên mặt đất thì có thể dự báo luồng nước sẽ chảy về hướng mới nào. Nhưng khó ai có thể biết những luồng nước ngầm ở đâu và đoán trước được nước sẽ chảy đi đâu. Ngoài ra, những tảng đá bị đập vỡ sinh ra những diện tích trao đổi hóa học và sinh học mới giữa nước và khoáng vật. Khó ai biết hệ thống nước tự nhiên sẽ có đặc tính hóa học và sinh học mới như thế nào.
Điều biết chắc là, sau khi một mỏ ngưng hoạt động thì cảnh quan, môi trường thiên nhiên sinh thái và đời sống kinh tế xã hội địa phương sẽ hoàn toàn khác hẳn xưa. Đó là một điều tốt hay xấu tùy ở tình huống cá biệt của quy hoạch khai thác mỏ và phương pháp hoàn thổ sau khi mỏ ngưng hoạt động.

Đào mỏ lộ thiên

Nếu lớp đất đá có quặng ở gần mặt đất hay ở dưới những lớp đất đá không có quặng không dày lắm thì người ta dùng phương pháp đào mỏ lộ thiên: cạo những lớp đất đá vô quặng ở trên lớp có quặng rồi lấy đất đá có quặng để xử lý trích quặng (hình 1 và 2). Đây là phương pháp thông dụng nhất.

Hình 1 – Phương pháp cạo núi

 

Hình 2 – Phương pháp đào rãnh 

Đào mỏ lộ thiên sinh ra nhiều bụi.
Để giảm thiểu bất tiện đó thì người ta rào công trường bởi một hàng bụi cây dày đặc và công nhân phải đeo mặt nạ phòng bụi. Nhưng đeo mặt nạ thì cũng vẫn hít một lượng bụi lớn. Những hạt bụi dính vào hốc phổi làm cho những tế bào ở đó chết đi. Đó là bệnh silicosis mà, thời Pháp thuộc, dân quê đồng bằng Bắc Bộ tưởng nhầm là bệnh lao khi đi làm phu ở các mỏ than Quảng Ninh và bị mắc bệnh này. Dù với hàng rào cây đó hay không, những vùng lân cận vẫn có bụi. Bụi bay trên trời và bám vào nhà cửa, quần áo, bàn ghế, xe cộ… Bụi bám vào cây cỏ làm cho thảo vật bạc mầu và héo. Con người và súc vật thở một không khí nhiễm bụi và cũng mắc bệnh silicosis. Bụi xâm nhập vào chuỗi thực phẩm vì rau quả bị nhiễm, gia súc bị nhiễm vì thở khí có bụi và ăn cây cỏ bị nhiễm. Có công nhân mỏ về hưu vì mất sức lao động chỉ còn có một nửa lá phổi để sống!
Ở những mỏ lộ thiên cảnh quan bị con người thay đổi trầm trọng:

• dân địa phương phải dọn đi sinh sống ở nơi khác,
• cây cối bị đốn để giải phóng địa bàn cho công trường khai đào,
• một lượng lớn đất bị khai đào và chất đống ở nơi khác.

Những phương pháp giảm thiểu những hậu quả xấu đó:

• lưu trữ riêng đất mùn cây để sau này có thể dùng để phủ lại những diện tích đã bị cạo trọc và trồng lại cây đã bị đốn khi khu mỏ sẽ ngưng hoạt động,
• lưu trữ đất đá không có quặng để sau này có thể đắp lại những nơi đã bị khai đào,
• sau khi khai thác hết khu mỏ thì cải tạo cảnh quan như cũ, phục hồi những sinh hoạt lâm nghiệp nông nghiệp và, nếu có thể, phục hồi môi trường thiên nhiên sinh thái hay tạo ra một môi trường thiên nhiên sinh thái khác hài hòa với thiên nhiên.

Dù sao thì cũng không thể đắp lại được hết tất cả những nơi đã bị khai đào. Quá lắm thì những chỗ trũng còn lại có thể dùng làm hồ nuôi cá hay làm khu du lịch nghỉ dưỡng. Đất đá bị đập vỡ không còn trạng thái đặc cứng xưa nên rừng sẽ không mọc lại như xưa và đồng ruộng phải được canh tác theo lối khác. Những dòng sông cũng như dòng nước ngầm cũng sẽ không chảy như xưa nữa.

Đào mỏ hầm

Nếu lớp đất có quặng ở sâu dưới mặt đất thì người ta dùng phương pháp đào hầm để bớt phải đào và vận chuyển nhiều đất đá không có quặng (hình 3).
Với phương pháp này, người ta đào hai cái giếng ở hai đầu khu mỏ. Một giếng dùng để thổi gió thông hơi hầm và một giếng dùng để thoát gió. Dưới mặt đất, người ta đào một mạng đường hầm liên kết hai giếng này. Hai giếng và mạng đường hầm cũng dùng để người lên xuống đi lại và để vận chuyển khí cụ, vật liệu và đất đá.

 

Hình 3 – Phương pháp đào hầm

So với những phương pháp lộ thiên, phương pháp đào hầm xâm phạm môi trường thiên nhiên trên mặt đất ít hơn vì ngoài đất của giếng và những đường hầm giao liên, người ta chỉ đào và vận chuyển ra ngoài đất đá có quặng thôi. Nhờ đất mùn cây ở nguyên tại chỗ, cảnh quan thiên nhiên bị xúc phạm ít hơn và nếu bị xúc phạm thì phục hồi mau hơn. Nếu lớp đất đá không có quặng ở trên lớp đất đá có quặng rắn và dày thì cảnh quan ngoài trời không bị ảnh hưởng gì đáng kể. Quá lắm thì những tường nhà có thể rạn nứt.
Nhưng khi trần hầm sập thì mặt đất ở trên khu mỏ có thể bị lún (hình 3b) làm nguy hại đến nhà cửa. Cả chục năm sau khi khu mỏ đã được khai thác hết, trần hầm vẫn có thể tiếp tục sập và nếu chưa sập thì vẫn còn khả năng một ngày nào đó sẽ sập. Vì lý do an toàn diện tích đất ở trên một khu mỏ chỉ có thể dùng để trồng rừng, làm ruộng và nuôi súc vật thôi.
Với phương pháp đào hầm thì bụi bị kìm hãm trong hầm. Khói từ những công cụ khai đào và khói từ những chất nổ dùng để đập vỡ đất đá cũng bị kìm hãm trong hầm. Để giảm thiểu những hậu quả xấu cho an toàn vệ sinh lao động người ta phun nước gần nơi khai đào để cho bụi và khói mau lắng xuống đất. Nhưng dù áp dụng những phương pháp này nồng độ bụi và khói trong hầm vẫn cao hơn là ở ngoài trời nên tỷ lệ công nhân mỏ bị silicosis và những bệnh của bộ hô hấp cao hơn là ở những mỏ lộ thiên.
Môi trường thiên nhiên lao động trong hầm rất nóng và ẩm. Khi xuống dưới lòng đất thì nhiệt độ tăng. Thêm vào đó, những động cơ tỏa nhiệt mà nhiệt lượng không thể thoát đi đâu được. Ở nhiệt độ cao, nước ngầm và nước mang từ bên ngoài bốc hơi tạo ra một không khí có độ ẩm cao. Để công nhân có thể thở và làm việc ở một nhiệt độ mà con người có thể chịu đựng được, người ta thổi vào hầm gió đã được làm lạnh. Vì làm việc nặng nhọc ở những nơi eo hẹp, nóng, ẩm và nguy hiểm hơn, tỷ lệ công nhân bị tai nạn cao hơn là ở những mỏ lộ thiên. Đất đá rơi từ trần hầm là nguồn tai nạn chính. Ở các hầm mỏ than lại còn có nguy cơ khí methan nổ.