Ngành khai thác mỏ, trong đó có khai thác các mỏ than ở Quảng Ninh đã tồn tại hàng trăm năm nay. Trong quá trình khai thác, các tầng vỉa than ngày càng sâu. Đến nay, độ sâu hầm lò ngày càng lớn, đạt tới - 400 m, trong thời gian tới, tiếp tục sẽ còn sâu hơn nữa. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước và ngành khai thác than, nhiệm vụ tăng sản lượng khai thác than ngày càng được quan tâm chú ý nhiều hơn. Trong quá trình khai thác mỏ hầm lò, vấn đề nước ngầm xuất hiện trong mỏ xảy ra thường xuyên, lượng nước ngầm rò ra từ các vỉa than trong khai thác mỏ hầm lò khá lớn, do đó, phải sử dụng các trạm bơm thoát nước ngầm trong khai thác mỏ không lộ thiên. Bởi vì, trong quá trình khoan sâu vào lòng đất, luôn luôn chạm vào các mạch nước ngầm, từ đây, nước sẽ rò rỉ vào đường hầm, nước ngầm rò rỉ sẽ được dẫn tới vị trí thấp, nơi đặt bể chứa nước xả cục bộ, ngoài ra, còn có lượng nước phát sinh do sục rửa, phun chống bụi trong quá trình khai thác. Khi ấy, phải giải quyết vấn đề thoát lượng nước phát sinh cục bộ này bằng cách bơm thoát nước ra khỏi hầm lò, đảm bảo đường lò không ngập, an toàn cho công nhân khai thác và máy móc trong hầm lò. Chính vì vậy, việc sử dụng các tổ máy bơm chìm ly tâm công suất vừa và nhỏ, công suất đến 55 kW, phục vụ bơm thoát nước cục bộ trong khai thác mỏ hầm lò là rất quan trọng. Thực tế của các mỏ than Hà Lầm, Mạo Khê, Khe Chàm đang rất cần các loại bơm công suất tới 55 kW, lưu lượng đạt (50 - 100) m3/h với cột nước không nhỏ hơn 40 m, phục vụ thoát nước cục bộ trong khai thác hầm lò.

Xuất phát từ thực tế sử dụng thiết bị bơm thoát nước tại hiện trường khai thác than hầm lò, các đơn vị khai thác đã rút ra kinh nghiệm và đề xuất sử dụng các máy bơm chìm công suất khoảng 15 - 22 kW, cột nước khoảng 45 - 55 m là hợp lý và hiệu quả nhất, đặc biệt, rất thuận lợi cho việc vận chuyển, cơ động máy từ vị trí này đên vị trí khác để bơm nước rò rỉ thoát lên bể gom. Bơm với công suất lớn hơn, ví dụ 55 kW, sẽ có trọng lượng lớn hơn nhiều, khi ấy sẽ gây khó khăn cho việc vận chuyển đi xa bằng thủ công. Bơm với công suất nhỏ hơn, ví dụ nhỏ hơn 15 kW, sẽ cho lưu lượng nhỏ, phải cần thời gian dài hơn nhiều để bơm thoát nước. Các đơn vị khai thác than và các chuyên gia đầu ngành về khai thác mỏ đã tư vấn, góp ý cho đề tài nên chọn công suất động cơ điện là 22 kW, số vòng quay của động cơ và bơm là 1.450 v/ph, máy bơm có cột áp 45 - 55 m.

Hầu như các bơm chìm ly tâm phục vụ thoát nước hầm lò với cột áp cao và nước ngầm có thành phần hóa học rất đa dạng ở các mỏ than Việt Nam, đều phải nhập khẩu từ nước ngoài, nhằm làm chủ thiết kế, công nghệ chế tạo máy bơm chìm ly tâm công suất đến 55 kW, phục vụ thoát nước cục bộ trong khai thác mỏ hầm lò tại Việt Nam, ThS. Trần Viết Linh cùng các cộng sự tại Trung tâm nghiên cứu tư vấn và chuyển giao công nghệ máy thủy khí - Hội Khoa học kỹ thuật máy thủy khí Việt Nam đã đề xuất thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy bơm chìm ly tâm công suất đến 55 kW phục vụ thoát nước cục bộ trong khai thác mỏ hầm lò”.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài đưa ra các kết luận như sau:

Đề tài đã hoàn thành Báo cáo tổng hợp, Báo cáo tóm tắt kết quả nghiên cứu với đầy đủ các sản phẩm yêu cầu: 01 tổ máy bơm chìm ly tâm LTCM60-50 (N = 22 kW); 04 nội dung lớn với 19 chuyên đề theo 17 công việc liên quan, 1 bộ bản vẽ thiết kế, 01 bộ qui trình công nghệ, 1 hồ sơ kết quả thử nghiệm tại phòng thí nghiệm và tại hiện trường và công bố 1 bài báo trên tạp chí Cơ khí Việt Nam.

Đã thiết kế hoàn chỉnh tổ máy bơm chìm ly tâm (ký hiệu LTCM60-50) đảm bảo đạt các yêu cầu thông số kỹ thuật đề ra, đáp ứng các nhu cầu thực tế phục vụ thoát nước cục bộ trong khai thác mỏ hầm lò.

Xây dựng được quy trình công nghệ đúc các chi tiết của máy bơm (bánh công tác, buồng xoắn, gối đỡ), phù hợp với công nghệ trong nước, đảm bảo độ chính xác, tin cậy.

Xây dựng được quy trình thử nghiệm bơm chim ly tâm trong phòng thí nghiệm và ở hiện trường với các thiết bị hiện đại đạt trình độ quốc tế, xây dựng đường đặc tính năng lượng của bơm.

Đề tài tự thiết kế, chế tạo thành công máy bơm chìm ly tâm, công suất đến N = 22 kW, lắp với động cơ điện chống nổ, phục vụ thoát nước cục bộ trong khai thác mỏ hầm lò lần đầu tiên ở Việt Nam. Bơm đạt các thông số kỹ thuật theo thiết kế cũng như thực tế đòi hỏi. Tổ máy bơm của đề tài được triển khai lắp đặt vào thực tế sản xuất tại Công ty than Khe Chàm - TKV (Quảng Ninh) để phục vụ thoát nước cục bộ trong khai thác mỏ hầm lò. Mặc dù, kết quả nghiên cứu của đề tài với 01 tổ bơm chìm ly tâm đã đạt kết quả tốt, đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng, có thể áp dụng vào sản xuất cho các mỏ hầm lò, nói chung và Công ty than Khe Chàm - TKV, nói riêng. Tuy nhiên, máy bơm chìm ly tâm công suất vừa và nhỏ như đề tài nghiên cứu là vấn đề mới ở Việt Nam và mới chỉ là thành công ban đầu do đó cần có những nghiên cứu chuyên sâu hơn nữa để hoàn toàn làm chủ công tác thiết kế, công nghệ chế tạo loại máy bơm này ở Việt Nam. Đặc biệt, các vấn đề kỹ thuật về biên dạng lá cánh bánh công tác, kết cấu máy bơm, vật liệu chế tạo... rất cần được tiếp tục đầu tư nghiên cứu.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 19780/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)