Đưa công nghệ chinh phục những tầng than sâu ở các mỏ lộ thiên Việt Nam

Xây dựng nguyên tắc lựa chọn công nghệ khai thác

Nằm trong khuôn khổ Chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm cấp quốc gia phục vụ đổi mới, hiện đại hóa công nghệ khai thác và chế biến khoáng sản đến năm 2025, Bộ Công Thương đã giao Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin thực hiện Đề tài “Nghiên cứu giải pháp công nghệ phù hợp khi khai thác các tầng sâu ở các mỏ than lộ thiên Việt Nam”.

Đề tài đã hoàn thành các nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu tổng quan kinh nghiệm khai thác tại các tầng sâu trên thế giới, đánh giá hiện trạng công nghệ, thiết bị khai thác tại các mỏ than lộ thiên sâu ở Việt Nam; nghiên cứu các yếu tố địa kỹ thuật ảnh hưởng tới các công nghệ khi khai thác tại các tầng khai thác sâu của các mỏ than lộ thiên Việt Nam; nghiên cứu đề xuất các giải pháp công nghệ phù hợp với điều kiện và khai thác hiệu quả tại các tầng sâu của các mỏ than lộ thiên Việt Nam; áp dụng thử nghiệm một trong các giải pháp công nghệ khai thác tại một mỏ than lộ thiên sâu vùng Cẩm Phả.

TS. Đỗ Ngọc Tước - Chủ nhiệm đề tài cho biết: Đề tài đã tiến hành đánh giá, tổng hợp đặc điểm điều kiện địa chất kỹ thuật; đánh giá hiện trạng công nghệ thiết bị khoan nổ mìn, xúc bốc - vận tải, đổ thải, thoát nước, vét bùn, đào sâu, các giải pháp nâng cao mức độ an toàn và kế hoạch khai thác trong thời gian tới. Đồng thời, tổng quan kinh nghiệm khai thác tầng dưới sâu tại các nước trên thế giới, dự báo điều kiện địa kỹ thuật tại các tầng sâu.

Từ đó xây dựng nguyên tắc lựa chọn công nghệ khai thác và sử dụng mô hình hóa mỏ, các khâu công nghệ và thay đổi các dữ liệu đầu vào theo dự báo điều kiện kỹ thuật mỏ khi khai thác sâu để lựa chọn các phương án và thông số công nghệ.

Qua đánh giá kỹ thuật kinh tế các phương án sẽ lựa chọn sơ đồ và các thông số công nghệ tối ưu như: Bờ mỏ: Áp dụng công nghệ khai thác dạng bờ lồi kết hợp với các giải pháp nâng cao ổn định bờ mỏ, lựa chọn, bố trí thiết bị phù hợp trên đới công tác; công nghệ khai thác: Áp dụng công nghệ khoan nổ mìn tăng góc dốc sườn tầng, giảm chấn động, nạp thuốc nổ trong bao nilon, nạp nổ thuốc nhũ tương rời bằng xe chuyên dùng...

Đối với việc vét bùn: Áp dụng công nghệ vét bùn bằng máy bơm bùn đặc đối với phần bùn loãng phía trên, phần đất đá lẫn bùn phía dưới xúc trực tiếp bằng máy xúc thủy lực gàu ngược; công nghệ vận tải: áp dụng công nghệ liên hợp ô tô - băng tải dốc - băng tải thường kết hợp với máy nghiền hoặc công nghệ vận tải ô tô - trục tải, công nghệ vận tải ô tô thường - ô tô bánh xích.

Về công tác chuẩn bị tầng mới và đào sâu: Đào sâu đáy mỏ nghiêng, nhiều cấp, theo phân tầng phù hợp với thông số kỹ thuật của máy xúc thủy lực và đảm bảo sản lượng yêu cầu; công nghệ đổ thải tại bãi thải trong phía dưới có khai thác hầm lò: Công nghệ đổ thải theo chu vi, trình tự đổ thải từ dưới lên, với chiều cao tầng thải từ 20-30 m. Trong mỗi tầng công tác đổ thải được thực hiện theo lớp với chiều cao mỗi lớp từ 5-10m. Chiều rộng mặt tầng thải 10-20m (mùa khô) và 15-25m (mùa mưa).

Đặc biệt, khi mỏ khai thác xuống sâu, điều kiện vi khi hậu càng trở lên phức tạp. Khi đó, thông gió tự nhiên sẽ không đủ để phát tán hết khí độc hại và bụi tập trung tại phần sâu của mỏ, cần phải áp dụng thông gió hỗn hợp, kết hợp thông gió tự nhiên với thông gió nhân tạo để tăng cường thông gió mỏ, tạo bầu khí quyển trong lành và không gian làm việc vệ sinh, an toàn cho công nhân lao động.

Giải pháp của đề tài có tính khả thi cao

Theo TS. Đỗ Ngọc Tước: Hiện nay và những năm tới, các mỏ lộ thiên Việt Nam sẽ tăng cường độ khai thác. Càng xuống sâu, công tác khai thác càng gặp nhiều khó khăn bắt lợi. Chính vì vậy, cần nghiên cứu, áp dụng các giải pháp công nghệ khai thác phù hợp tại các tầng sâu. “Các thông số công nghệ tối ưu và các quy trình công nghệ được đề xuất có tính khoa học và thực tiễn đều có thể sử dụng cho các tầng sâu” - TS. Đỗ Ngọc Tước nhấn mạnh.

Tuy nhiên, công nghệ xử lý bùn nước đòi hỏi chi phí đầu tư thiết bị bơm bùn, thời gian xử lý bùn ngắn để đảm bảo yêu cầu đào sâu. Công nghệ đổ thải trong theo lớp cần theo dõi trong thời gian dài, có số liệu đánh giá từ công trình quan trắc bề mặt, nước trong lò... Trong khi đó, khoan nổ mìn tại các tầng sâu do mực nước ngầm lớn nên chi phí khoan nổ mìn tăng, đây là một trong những vấn đề lớn cần giải quyết.

Trên thế giới, các mỏ lộ thiên sâu áp dụng các giải pháp như: Sử dụng thiết bị khai thác có công suất lớn, áp dụng công nghệ phá vỡ đất đá bằng phương pháp tiên tiến, áp dụng khai thác bờ mỏ có dạng lồi, sử dụng thiết bị vận tải liên hợp (ô tô - băng tải dốc - băng tải thường, ô tô bánh xích - trục tải, ô tô bánh xích - ô tô thường), khai thác với chiều cao tầng lớn.

“Nhờ áp dụng các tiến bộ kỹ thuật, nhiều mỏ lộ thiên đã mở rộng quy mô khai thác. Có thể sử dụng các nguyên lý về tính toán kết cấu, ổn định bờ mỏ, cơ sở công nghệ khoan nổ mìn, đồng bộ thiết bị, thông gió mỏ… tại các tầng khai thác sâu tại các mỏ than lộ thiên Việt Nam” - TS. Đỗ Ngọc Tước cho hay.

Các mỏ than lộ thiên Việt Nam có dạng trên sườn núi dưới moong sâu, chiều sâu kết thúc khai thác lớn. Điều kiện địa chất thủy văn - công trình rất phức tạp, càng xuống sâu điều kiện khai thác càng khó khăn. Các vỉa than có cấu trúc phức tạp, nhiều uốn nếp, đứt gãy; địa tầng các khu vực trên bờ mỏ không đồng nhất. Hiện tại, các mỏ đang trong quá trình khai thác xuống sâu, cường độ khai thác lớn, hệ số bóc cao, cung độ vận tải và chiều cao nâng tải lớn.

Đáng chú ý, hiện các mỏ than lộ thiên lớn ở Việt Nam như: Đèo Nai, Cao Sơn, Cọc Sáu, Na Dương, Khánh Hòa và các mỏ khoáng sản khác như mỏ đồng Sin Quyền, mỏ sắt Nà Rụa… đang ở giai đoạn phát triển biên giới trên mặt và khai thác xuống sâu đến kết thúc khai thác.

“Với đặc điểm kích thước khai trường hạn chế, tốc độ xuống sâu và đẩy ngang lớn, khai thác theo mùa, thiết bị trong các khâu công nghệ gồm nhiều chủng loại với các thông số làm việc khác nhau… nên các giải pháp của đề tài có tính khả thi cao có thể đưa vào áp dụng tại các mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam” - TS. Đỗ Ngọc Tước khẳng định.

TS. Đỗ Ngọc Tước lưu ý thêm: Ngoài các giải pháp đề xuất của đề tài, các mỏ cần thực hiện một số giải pháp: Cần tiến hành khảo sát thống kê và nghiên cứu điều kiện vi khí hậu của mỏ khi khai thác xuống sâu để có các giải pháp thông gió mỏ phù hợp, đảm bảo điều kiện làm việc cho công nhân làm việc dưới các tầng sâu.

Bên cạnh đó, cần tiếp tục nghiên cứu đề xuất các giải pháp và sơ đồ công nghệ tận thu than tại các khu vực đã kết thúc khai thác lộ thiên và không có khả năng khai thác hầm lò (đầu mỏ và đáy khai trường) để khai thác tối đa tài nguyên than, nâng cao hiệu quả khai thác cho các mỏ than lộ thiên thuộc TKV.