Hoạt động khoa học và công nghệ mỏ: Thành tựu nổi bật và những vấn đề cần tiếp tục giải quyết –

Trong quá trình phát triển này, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ đã đóng vai trò tích cực, là đầu mối chủ chốt trong việc thực hiện các chương trình phát triển khoa học công nghệ của ngành, đã triển khai và hoàn thành xuất sắc hàng loạt các đề tài nghiên cứu khoa học thuộc các chương trình khoa học công nghệ cấp Nhà nước như Chương trình 12A-01 (1981 – 1985), Chương trình KC-03 (1991 – 1995) “Nâng cao hiệu quả sản xuất và sử dụng năng lượng”, Chương trình KC. 06/06 -10 (2006 – 2010) “Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ tiên tiến trong sản xuất các sản phẩm xuất khẩu chủ lực”, Chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm cấp Bộ giai đoạn 2001 – 2005 “Nghiên cứu khoa học và công nghệ phục vụ nâng cao năng lực xây dựng, phát triển, quản lý hiệu quả ngành năng lượng”… Trong đó, có các đề tài tiêu biểu như: “Nghiên cứu công nghệ khai thác vỉa dày dốc > 350 vùng Quảng Ninh” (1981 – 1985). “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ khai thác hầm lò và lộ thiên trong điều kiện địa chất phức tạp” (1991 -1995), “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ cơ giới hóa khai thác và thiết kế chế tạo loại dàn chống tự hành phù hợp áp dụng đối với điều kiện địa chất các vỉa than độ dốc đến 350 vùng Quảng Ninh” và “Xây dựng và hoàn thiện công nghệ tuyển than cho các mỏ vùng Quảng Ninh bằng huyền phù tự sinh” (2006-2010), “Nghiên cứu các giải pháp khoa học và công nghệ nhằm huy động tổng hợp tài nguyên phục vụ chiến lược phát triển bền vững trong khai thác và chế biến, sử dụng than ở Việt Nam” (2001 – 2005)… Các kết quả của các công trình nghiên cứu này đã được triển khai áp dụng vào thực tiễn sản xuất, mang lại hiệu quả kinh tế to lớn cho ngành Than – Khoáng sản.

Trong bức tranh toàn cảnh về kỹ thuật công nghệ của ngành Than – Khoáng sản hôm nay, chúng ta đã có những lò chợ được chống giữ bằng vì chống thủy lực vững chắc, an toàn, những lò chợ cơ giới hóa đồng bộ khai thác than bằng máy khấu và dàn chống tự hành cho năng suất cao trong các mỏ hầm lò, những hệ thống vận tải than, hệ thống vận tải người, vật tư thiết bị liên tục từ dưới hầm lò lên mặt đất, những đồng bộ thiết bị công suất lớn hoạt động trên các mỏ lộ thiên, những dây chuyền thiết bị công nghệ sàng tuyển than theo công nghệ huyền phù tự sinh tận thu và nâng cao chất lượng than, những hệ thống tự động kiểm soát quản lý an toàn khí mỏ, hệ thống tháo khí mêtan từ vỉa than, hệ thống tự động kiểm soát, định vị nhân sự trong hầm lò, hệ thống tự động kiểm soát tiêu thụ năng lượng, các nhà máy cơ khí chế tạo ra nhiều sản phẩm như dàn chống tự hành, giá khung thủy lực di động, các loại thiết bị, máy móc phục vụ trực tiếp cho nhu cầu của sản xuất than… Trong quá trình phát triển, nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng đã để lại những dấu ấn quan trọng trong sản xuất, có những bước đột phá đã tạo ra sự phát triển mới về khoa học công nghệ ngành mỏ.
 

Đó là việc nghiên cứu và ứng dụng các loại vì chống thủy lực trong khai thác than. Từ tháng 3 năm 1998, lần đầu tiên cột thủy lực đơn được nghiên cứu đưa vào áp dụng chống giữ lò chợ vỉa 8 trụ Tây Vàng Danh. Thành công của công trình thử nghiệm này đã tạo nên một “cuộc cách mạng kỹ thuật” vì chống thủy lực hóa, đã làm thay đổi diện mạo các lò chợ chống giữ bằng vì chống gỗ trước đây: tăng năng suất lao động, giảm tổn thất than, nâng cao mức độ an toàn, góp phần bảo vệ môi trường sinh thái do đã loại bỏ việc chặt phá rừng lấy gỗ chống lò. Tốc độ phát triển áp dụng vì chống thủy lực rất nhanh chóng ở tất cả các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh với nhiều chủng loại phù hợp với điều kiện địa chất cụ thể của từng khu vực mỏ, từ cột thủy lực đơn, giá thủy lực di động, đến giá khung thủy lực di động… Sản lượng lò chợ tăng cao. Trước đây, một lò chợ sử dụng vì chống gỗ cho sản lượng không quá 50 ngàn tấn/năm, nhưng bây giờ, một lò chợ sử dụng vì chống thủy lực đã đạt đến 250 ngàn tấn/năm, năng suất lao động tăng gấp 2,5 – 3 lần, điều kiện làm việc trong hầm lò của người thợ mỏ được cải thiện rất tốt. Có thể nói, đây là bước mở đầu cho công cuộc đổi mới công nghệ khai thác than hầm lò, là tiền đề cho việc đưa các thiết bị cơ giới hóa vào khai thác ở mỏ hầm lò.

NHẬN DIỆN VÀ KIỂM SOÁT “KẺ THÙ”

Khí mêtan được xác định là “kẻ thù” của thợ mỏ. Công nghệ kiểm soát và ngăn ngừa cháy nổ khí mêtan là một trong những đột phá quan trọng nhất trong hơn 10 năm vừa qua. Trong khai thác than hầm lò, khí mêtan là một trong những hiểm họa tiềm ẩn, luôn đe dọa quá trình sản xuất. Lịch sử khai thác than hầm lò trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã ghi nhận nhiều vụ cháy nổ khí mêtan gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản. Sau vụ nổ khí mêtan kinh hoàng tại mỏ than Mạo Khê năm 1999 cướp đi sinh mạng của 19 thợ mỏ, việc nghiên cứu các công nghệ kiểm soát và quản lý an toàn khí mỏ mới thực sự bắt đầu được chú trọng. Dự án “Trung tâm quản lý khí mỏ than Việt Nam” do Chính phủ Nhật Bản ưu tiên tài trợ cho ngành Than Việt Nam đã được triển khai thực hiện từ năm 2001 đến 2006. Thông qua dự án này, chúng ta đã xây dựng được tiềm lực kỹ thuật công nghệ vững vàng trong việc kiểm soát và quản lý khí mỏ với 11 phòng thí nghiệm đạt chuẩn Quốc qia, có đầy đủ trang thiết bị hiện đại và một đội ngũ cán bộ nghiên cứu có trình độ chuyên môn sâu, đã làm chủ được các công nghệ đánh giá hàm lượng khí mêtan trong các vỉa than, kiểm soát, phân tích thông gió và quan trắc khí mỏ hầm lò. Từ đó đến nay, ngành Than – Khoáng sản đã đi một chặng đường hơn 11 năm trong lĩnh vực an toàn khí mỏ. Việc xác định độ chứa khí mêtan trong các vỉa than đã được thực hiện tại tất cả các mỏ và đã xây dựng được cơ sở dữ liệu về độ chứa khí, phân loại mỏ theo mức độ nguy hiểm về khí; hàng loạt hệ thống tự động quan trắc khí mêtan tập trung đã được thiết kế, lắp đặt và đưa vào hoạt động ở hầu hết các mỏ hầm lò và được kết nối với mạng internet để có thể giám sát từ xa về tình trạng khí mỏ ở vị trí bất kì; hệ thống tháo khí mêtan trong vỉa than đã được đưa vào hoạt động tại mỏ than Khe Chàm tháng 3/2012… Những công nghệ, phương tiện kỹ thuật đó đã giúp chúng ta có thể nhận diện rõ mặt “kẻ thù” mà trước đây là vô hình để kiểm soát nó, khống chế nó, tiến tới biến nó trở thành nguồn năng lượng sạch tạo ra điện, ra nhiệt, sưởi ấm và làm mát phục vụ đời sống của con người, đem lại sự vững tâm cho người thợ lò mỗi khi vào ca làm việc.

CƠ GIỚI HÓA KHẤU THAN TRONG LÒ CHỢ – THÀNH CÔNG BƯỚC ĐẦU

Ngay từ những năm 1977 – 1980, chúng ta đã nghiên cứu ứng dụng, đưa máy combai tay ngắn 2K-52M cùng với vì chống thủy lực đơn và vì chống ma sát vào lò chợ tại mỏ than Vàng Danh, song không thành công do nhiều nguyên nhân, trong đó nguyên nhân chủ yếu là điều kiện địa chất mỏ phức tạp (gặp vùng phong hóa, vỉa có chứa đá kẹp, chiều dày vỉa thay đổi, than bở rời…), các thiết bị tham gia dây chuyền sản xuất chưa đồng bộ và khó khăn của nền kinh tế đất nước vừa trải qua hai cuộc kháng chiến trường kỳ không cho phép chúng ta tiếp tục đầu tư nghiên cứu hoàn thiện công nghệ. Những kinh nghiệm rút ra từ công trình đầu tiên này luôn là những bài học quý báu trong quá trình nghiên cứu cơ giới hóa ở những chặng đường tiếp theo. Và sau hơn 20 năm, năm 2002, chúng ta đã nghiên cứu áp dụng thành công công nghệ cơ giới hóa khấu than. Lò chợ cơ giới hóa lần đầu tiên được đưa vào hoạt động tại mỏ than Khe Chàm bằng máy khấu MG-200W1 kết hợp giá thủy lực di động, và tiếp đó (năm 2005) là lò chợ cơ giới hóa đồng bộ bằng máy khấu MG 150/375W kết hợp dàn chống tự hành ZZ3200/16/26 cũng tại Khe Chàm. Trong giai đoạn từ năm 2006 đến nay, đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng cơ giới hóa đồng bộ khấu than trong các vỉa dày, vỉa dốc như dàn chống tự hành VINAALTA tại Vàng Danh và Nam Mẫu; cơ giới hóa đồng bộ bằng dàn chống tự hành 2ANSHA tại Mạo Khê, Hồng Thái; đã nghiên cứu ứng dụng thử nghiệm dàn chống tự hành KDT-1, KDT-2 trong lò chợ ngang nghiêng tại Vàng Danh, Hà Ráng… Với những kết quả ban đầu đạt được tại Khe Chàm, Vàng Danh, Nam Mẫu và sự phát triển của kỹ thuật công nghệ trong thời đại ngày nay, có thể khẳng định chắc chắn rằng, chúng ta sẽ thành công trong cuộc cách mạng cơ giới hóa khai thác than. Chỉ có điều, chúng ta phải đi tiếp chặng đường một hoặc nhiều năm nữa và phải dày công hơn nữa trong việc nghiên cứu hoàn thiện công nghệ.

MỖI NĂM TẬN THU HÀNG TRIỆU TẤN THAN TỪ BÃ SÀNG

Trong lĩnh vực tuyển, chế biến sử dụng than, khoáng sản, các kết quả nổi bật là việc nghiên cứu thành công và đưa vào áp dụng trong thực tiễn sản xuất công nghệ tuyển than bằng huyền phù tang quay, huyền phù tự sinh, công nghệ tuyển than trong môi trường khí, công nghệ sản xuất gạch và vật liệu xây dựng từ xít thải của nhà máy tuyển than, công nghệ sản xuất và đốt nhiên liệu huyền phù than nước từ than chất lượng xấu để cung cấp cho các nồi hơi công nghiệp thay thế than cục, dầu diezen. Với hàng loạt các dây chuyền công nghệ thiết bị được thiết kế lắp đặt và đưa vào hoạt động ở hầu hết các mỏ, hàng năm, ngành Than đã tận thu được hàng triệu tấn than còn trong bã sàng, nâng cao chất lượng than nguyên khai, đem lại hiệu quả kinh tế to lớn cho các doanh nghiệp mỏ, cho Vinacomin, giảm thiểu tác động xấu đến môi trường sinh thái.

NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN TIẾP TỤC GIẢI QUYẾT

Trên những chặng đường tiếp theo, giai đoạn 2011 – 2015, đến năm 2020 và xa hơn nữa, Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam đã đề ra chiến lược phát triển bền vững với 10 chương trình khoa học công nghệ trọng điểm, trong đó, tập trung nghiên cứu và phát triển áp dụng công nghệ cơ giới hóa khai thác than và khoáng sản, các giải pháp công nghệ khai thác trong điều kiện địa chất đặc biệt (dưới các bãi thải, dưới moong mỏ lộ thiên, dưới các công trình tự nhiên, dân dụng, công nghiệp, bể than Đồng bằng sông Hồng, mỏ sắt Thạch Khê, các mỏ bauxit ở Lâm Đồng, Đắc Nông…); phát triển công nghệ tuyển, chế biến sâu nhằm nâng cao giá trị sử dụng than và khoáng sản; thiết kế, chế tạo nội địa hóa các sản phẩm cơ khí, máy móc, thiết bị điện… phục vụ nhu cầu của sản xuất; các vấn đề về khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên, an toàn, bảo vệ môi trường, giảm thiểu và phòng chống ảnh hưởng bất lợi của điều kiện tự nhiên đến quá trình sản xuất, phát triển năng lượng thay thế và vật liệu mới, sử dụng tiết kiệm năng lượng…

Vấn đề trước mắt và có thể lâu dài là tiếp tục đầu tư nghiên cứu ứng dụng công nghệ cơ giới hóa khấu than trong lò chợ để từ nay đến 2015, ở mỗi mỏ có từ một đến hai lò chợ cơ giới hóa với công nghệ và thiết bị phù hợp. Mô hình mỏ hầm lò của chúng ta sẽ là mỗi mỏ có từ một, hai hoặc ba lò chợ cơ giới hóa đồng bộ với công suất tối thiểu đạt 300 – 400 ngàn tấn/năm và các lò chợ vì chống thủy lực công suất 150 ngàn –  200 ngàn tấn/năm. Trong các điều kiện địa chất thuận lợi, đưa vào áp dụng cơ giới hóa đồng bộ các lò chợ công suất 500 ngàn đến 1 triệu tấn/năm.

Việc tiếp nữa là nghiên cứu xây dựng luận cứ khoa học để khai thác than ở Đồng bằng sông Hồng. Theo đó, cần triển khai một dự án khoa học công nghệ cấp Nhà nước về thiết kế, xây dựng và khai thác một mỏ hầm lò thực nghiệm để triển khai các nghiên cứu cần thiết nhằm làm rõ các vấn đề đặt ra với khai thác than Đồng bằng sông Hồng, cụ thể như công nghệ đào chống và khấu than trong điều kiện đất đá mềm yếu, sự ảnh hưởng của nước mặt và nước sông Hồng đến các công trình mỏ cũng như vấn đề suy thoái nước mặt, nước ngầm, vấn đề sụt lún bề mặt đất, bảo vệ đồng ruộng, hoa màu và các công trình trên bề mặt… Đây là hàng loạt vấn đề nếu không có lời giải sẽ không phát triển được than vùng Đồng bằng sông Hồng. Thông qua dự án khoa học cấp Nhà nước, có thể tranh thủ sự chỉ đạo và ủng hộ của các cơ quan Nhà nước có thẩm quyền như Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Công Thương, Bộ Tài nguyên và Môi trường, có sự chung tay, sự phản biện của đông đảo các nhà khoa học Việt Nam. Giải pháp tích cực để giải quyết các vấn đề này là phải tập trung tăng cường tiềm lực khoa học công nghệ. Với quy mô của Tập đoàn hiện nay, đã đến lúc phải có một viện nghiên cứu công nghệ với mô hình tổ chức và cơ chế hợp lý, có cơ sở vật chất kỹ thuật hiện đại để thống nhất hoạt động theo những chương trình lớn, giải quyết những nhiệm vụ khoa học công nghệ mang tính đột phá. Ngoài ra, cần phải đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật ở trong nước cũng như ở nước ngoài và cần nghiên cứu, khai thác, sử dụng hiệu quả quỹ khoa học công nghệ. Từ trước đến nay, việc sử dụng nguồn quỹ này rất hạn chế, nó liên quan đến rất nhiều vấn đề. Do đó, các đơn vị trong Tập đoàn, trước hết là các viện nghiên cứu, các cán bộ khoa học phải đề xuất được những nhiệm vụ khoa học công nghệ sát thực với thực tiễn sản xuất, không những chỉ giải quyết những vấn đề trước mắt mà còn phải giải quyết những vấn đề chiến lược lâu dài.