Cùng với điện và dầu khí, than là một trong các nguồn năng lượng quan trọng nhất cho sự phát triển kinh tế của Đất nước. Nhu cầu tiêu thụ than của các ngành công nghiệp chủ lực trong nước như điện lực, xi măng, hóa chất… ngày càng tăng mạnh. Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, định hướng đến năm 2030 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt (Quyết định số 403/QĐ-TTg ngày 16/3/2016) đã nêu rõ xây dựng ngành than Việt Nam trở thành ngành công nghiệp phát triển, có sức cạnh tranh cao, có trình độ công nghệ tiên tiến so với khu vực ở tất cả các khâu thăm dò, khai thác, sàng tuyển, chế biến, sử dụng than; đáp ứng đủ than cho nhu cầu sử dụng trong nước, đặc biệt là than cho sản xuất điện. Theo đó sản lượng than thương phẩm sản xuất toàn ngành trong các giai đoạn của quy hoạch: 47 - 50 triệu tấn vào năm 2020; 51 - 54 triệu tấn vào năm 2025 và 55 - 57 triệu tấn vào năm 2030.

Đáp ứng yêu cầu trên, trong những năm qua sản lượng than khai thác của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (Vinacomin) tăng trưởng với tốc độ cao. Sản lượng than thương phẩm toàn ngành được điều chỉnh để phù hợp nhu cầu thị trường trong từng giai đoạn (kể cả việc xuất, nhập khẩu than) nhằm mục tiêu đảm bảo hiệu quả chung của nền kinh tế. Để đạt được mục tiêu trên, do sản lượng khai thác lộ thiên ngày càng giảm, các mỏ hầm lò cần phải tiến hành theo hai hướng đổi mới công nghệ khai thác nhằm nâng cao sản lượng khai thác và đầu tư xây dựng mỏ mới, tầng khai thác mới. Hướng chủ đạo đảm bảo ổn định và nâng cao sản lượng khai thác là tập trung đầu tư các mức sâu tại các mỏ hầm lò đang hoạt động tại Uông Bí, Hòn Gai, Cẩm Phả cũng như mở các mỏ mới ở các trữ lượng vỉa than chưa huy động vào sản xuất như các mỏ khu vực Bảo Đài, Đông Triều và vùng Đồng bằng Sông Hồng.

Xuất phát từ các vấn đề trên, song song với việc triển khai dự án xây dựng mỏ hầm lò Núi Béo, Bộ Công thương đã có văn bản đề nghị Bộ KHCN phê duyệt Dự án khoa học và công nghệ: “Nghiên cứu chế tạo thiết bị, công nghệ thi công đào giếng và trục tải giếng đứng ứng dụng cho mỏ than hầm lò Núi Béo” cho nhóm nghiên cứu đề tài bao gồm Cơ quan chủ trì Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài TS. Trần Tú Ba thực hiện với mục tiêu:

- Làm chủ thiết kế và công nghệ chế tạo thiết bị, công nghệ thi công đào giếng và trục tải giếng đứng phục vụ khai thác các mỏ than hầm lò.

- Tự chủ trong việc cung cấp các hệ thống thiết bị trục tải giếng đứng phục vụ cho ngành khai thác than hầm lò, giảm thiểu việc nhập khẩu máy móc thiết bị từ nước ngoài.

- Tạo ra công ăn việc làm, phát triển ngành cơ khí mỏ. Nâng cao năng lực đội ngũ cán bộ khoa học và kỹ thuật có trình độ, kinh nghiệm, hiểu biết chuyên sâu về công nghệ, thiết bị trục tải đáp ứng yêu cầu phát triển của ngành than, từ đó giảm phụ thuộc, chi phí thuê chuyên gia nước ngoài.

Thiết kế giếng đứng tại các nước có nền công nghiệp khai khoáng phát triển (Nga, Ba Lan, Trung Quốc, Nam Phi...) đã trở thành công việc phổ biến. Các nước đã thiết kế các giếng đứng có đường kính đến và lớn hơn 10 m với chiều sâu tới 1200m trong mọi điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ khác nhau. Ví dụ Tập đoàn Stantec đã thiết kế rất nhiều mỏ hầm lò trong đó có mỏ đồng Oyu Tolgoi tại Mông Cổ được khai thông bằng giếng số 1 có chiều sâu 1285m, giếng số 2 có đường kính 10m với tháp giếng cao 96m. Tập đoàn Alan Auld thiết kế mỏ Potash Boulby, North Yorkshire, vương quốc Anh với độ sâu khai thác khoảng 1300m và là mỏ sâu nhất vương quốc Anh. Thiết kế giếng đứng của mỏ này khá phức tạp vì tại độ sâu 1100, giếng đào qua một lớp đất đá bị nén ép mạnh. Điều này dẫn đến phải thiết kế vỏ chống đặc biệt có khả năng chịu lực cao và chi phí rất tốn kém; thiết kế hệ thống đóng băng bao gồm cả xây dựng mô hình nhiệt tại Mỏ Potash Jansen, Saskatchewan, Canada. Mô hình nhiệt FE để phân tích phát triển của lớp băng qua phương pháp đóng băng đất để đào một giếng sâu 1000m. Nghiên cứu sự ảnh hưởng khi giảm bán kính đóng băng từ 22m xuống 18m về tốc độ đóng băng và sự ổn định của kết cấu tường băng tại độ sâu 500m; tham gia thiết kế hệ thống đóng băng đất nhằm tăng tốc độ đào giếng đứng của mỏ Potash Volgograd Kotelnikova, Nga…

- Dự án KHCN đã hoàn thành tốt các mục tiêu đề ra: thông qua thực hiện các đề tài thuộc dự án đã tiếp cận, nắm bắt và làm chủ được công nghệ thiết kế và đào giếng đứng, đề xuất được các giải pháp xử lý kỹ thuật trong quá trình đào chống giếng đứng tại mỏ than hầm lò Núi Béo; làm chủ thiết kế, công nghệ chế tạo một số trang thiết bị trục tải giếng đứng. Đồng thời nâng cao trình độ gia công cơ khí, phát triển và nâng cao trình độ cơ khí trong nước. Đã triển khai áp dụng vào thực tế tính toán thiết kế cặp giếng đứng chính, phụ đường kính tới 6m, độ sâu hơn 350m; Lần đầu tiên lực lượng trong nước tự chủ động tự thi công thực hiện công tác đào chống giếng đứng cho mỏ than hầm lò. đề tài cũng hoàn thiện thiết kế, gia công sản xuất chế tạo một số thiết bị chính dạng siêu trường siêu trọng của hệ thống trục tải, lắp dựng tháp giếng cao hơn 50m, cốt giếng với độ sâu hơn 350m, khối lượng tới hàng ngàn tấn kết cấu thép cho mỗi giếng đứng.

- Kết quả nghiên cứu của dự án KHCN cho thấy khả năng từng bước làm chủ trong công nghệ thiết kế, thi công đào chống giếng đứng, làm chủ tính toán thiết kế, chế tạo nội địa hóa một số thiết bị chính của hệ thống trục tải, hạn chế phải thuê tư vấn nước ngoài và nhập khẩu thiết bị cho giếng đứng tại các mỏ than hầm lò.

- Thông qua công tác chế tạo thiết bị trục tải, các đơn vị cơ khí trong nước có điều kiện nâng cao năng lực, kinh nghiệm sản xuất chế tạo kết cấu cơ khí, thi công lắp dựng các thiết bị siêu trường siêu trọng, đáp ứng nhu cầu nội địa hóa dần thiết bị hầm lò trong nước.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 16968/2019) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)