Giải pháp khai thác tầng sâu các mỏ lộ thiên

Hiện các mỏ than lộ thiên của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) đang tiếp tục khai thác xuống sâu với tốc độ trung bình 10-15m/năm. Ở chiều sâu khai thác ngày một lớn và kích thước khai trường hạn chế, các mỏ sẽ phải giải quyết rất nhiều khó khăn về điều kiện địa chất và kỹ thuật công nghệ. Đặc biệt, khi kết thúc khai thác, đáy các mỏ thường thấp hơn mực nước biển 300-400m, dẫn đến mất an toàn trong quá trình sản xuất. Để đảm bảo sản lượng cho các mỏ, Viện Khoa học và Công nghệ - Vinacomin đã nghiên cứu giải pháp công nghệ khai thác phù hợp tại tầng sâu các mỏ lộ thiên của TKV. 

Công ty CP Than Cọc Sáu đang tiệm cận độ sâu khai thác -300m, là mỏ lộ thiên xuống sâu và gặp nhiều khó khăn nhất ở vùng Quảng Ninh. Với đặc điểm kích thước khai trường hạn chế, tốc độ xuống sâu lớn, Than Cọc Sáu phải huy động nhiều chủng loại thiết bị làm việc tại các tầng khác nhau để đạt mức sản lượng như mong muốn. Tuy nhiên, điều kiện địa chất phức tạp với các phân lớp đất đá xen kẽ không đồng nhất, độ cứng đất đá tăng khiến công tác xúc bốc, vận tải và khai thác than của mỏ gặp nhiều khó khăn.

Không riêng Than Cọc Sáu, các mỏ lộ thiên trong vùng như Đèo Nai, Cao Sơn, Hà Tu cũng đang ngày càng xuống sâu và phải đối mặt với những khó khăn về điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình. Ngoài các yếu tố về kỹ thuật, hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu diễn ra ngày càng phức tạp và khó dự báo cũng ảnh hưởng đến hoạt động khai thác than lộ thiên. 

Theo ông Nguyễn Hồng Thanh, Trưởng phòng Lộ thiên, Viện Khoa học Công nghệ - Vinacomin, từ năm 2018, khi bắt đầu nghiên cứu giải pháp công nghệ phù hợp khai thác tầng sâu các mỏ lộ thiên, nhóm nghiên cứu của Viện đã tổng hợp kinh nghiệm khai thác tầng dưới sâu tại các nước trên thế giới và tiến hành khảo sát, đánh giá điều kiện địa chất, kỹ thuật, công nghệ các mỏ lộ thiên ở Việt Nam. Sau 4 năm triển khai, nhóm nghiên cứu đã đưa ra được các giải pháp ứng dụng khả thi. 

Để giữ ổn định bờ mỏ, các đơn vị có thể áp dụng giải pháp khai thác dạng bờ lồi với hệ số ổn định cao hơn bờ phẳng và bờ lõm. Thực tế áp dụng tại một số mỏ cho thấy, việc lựa chọn hình dạng bờ mỏ lồi phục vụ khai thác sẽ có lợi nhất, vừa giúp ổn định bờ mỏ, vừa giảm đáng kể khối lượng đất đá cào bóc ở biên giới khai trường mỏ. 

Bên cạnh đó, để có thể tạo ra góc dốc sườn tầng lớn nhất, bờ mỏ ổn định lâu dài nhất với chi phí nhỏ nhất, đề tài chỉ ra lợi ích của giải pháp công nghệ nâng cao góc dốc sườn tầng đạt từ 70-85^o, giúp giảm hàng triệu m³ đất, đá phải cào bóc trong biên giới. 

Với vấn đề bơm nước, vét bùn đáy moong, giải pháp sử dụng thiết bị phù hợp được ưu tiên. Theo ông Trần Sơn Hà, Phó Giám đốc Công ty CP Than Cọc Sáu, khi khai thác xuống sâu, biên giới mỏ ngày càng mở rộng dẫn đến lượng bùn đất chảy xuống đáy moong ngày một tăng, khối lượng lớn bùn loãng sẽ tập trung ở giữa moong. Để giải quyết lượng bùn này, công nghệ vét bùn bằng máy bơm bùn được xem là tối ưu nhất. Bằng máy bơm, bùn loãng được bơm lên hố chứa, phần đất, đá lẫn bùn phía dưới được xúc trực tiếp bằng máy xúc. Biện pháp này cho phép mỏ rút ngắn thời gian xử lý bùn hàng năm, giúp đảm bảo sản lượng mỏ theo yêu cầu. 

Đối với các mỏ có kích thước khai trường, công suất lớn, thời gian khai thác dài như Công ty CP Than Cao Sơn, giải pháp đề xuất áp dụng công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải kết hợp với máy nghiền. Các khai trường có chiều cao bờ mỏ lớn (300-350m), kích thước khai trường hẹp nên áp dụng hình thức vận tải ô tô - trục tải; các mỏ còn lại áp dụng hình thức vận tải ô tô đơn thuần. 

"Ngoài những giải pháp mang tính kỹ thuật, các mỏ lộ thiên xuống sâu cần trang bị hệ thống công nghệ hiện đại như máy quan trắc bờ mỏ bằng radar để kịp thời phát hiện các dịch động bề mặt và đưa ra cảnh báo. Khi áp dụng hệ thống có thể giúp cảnh báo trượt lở trước đến 6 ngày, giúp mỏ có kế hoạch xử lý bờ mỏ cũng như kịp thời di chuyển thiết bị đến nơi an toàn" - ông Nguyễn Hồng Thanh, Trưởng phòng Lộ thiên, Viện Khoa học Công nghệ - Vinacomin khuyến nghị thêm. 

Theo quy hoạch những năm tới, sản lượng mỗi mỏ lộ thiên, dự kiến sẽ đạt từ 1,5-4 triệu tấn than/năm, đất đá cào bóc 10-50 triệu m³/năm, cung độ vận tải đất đất đá ra bãi thải ngoài từ 5-10km, chiều cao nâng tải từ 150-450m. Như vậy, khai thác lộ thiên vẫn sẽ giữ vai trò quan trọng trong tổng sản lượng than của TKV. Việc áp dụng các giải pháp công nghệ phù hợp, ngoài ý nghĩa khoa học còn góp phần đảm bảo sản lượng than cho các mỏ, đáp ứng yêu cầu của nền kinh tế.