Công nghệ khai thác mỏ lộ thiên đáp ứng yêu cầu phát triển ngành mỏ Việt Nam giai đoạn 2006 – 2010 và trong tương lai

Mức độ tăng trưởng bình quân hàng năm của ngành mỏ hiện nay khoảng 25 – 30%. Trong đó, ngành khai thác lộ thiên (KTLT) đã, đang và vẫn sẽ giữ một vai trò quan trọng trong tổng sản lượng khoáng sản rắn khai thác được, cụ thể hiện nay chiếm 100% đối với các loại vật liệu xây dựng (VLXD), quặng, phi quặng và nguyên liệu hoá chất 60 – 65% đối với than. Tuy nhiên, để đáp ứng được nhu cầu của nền kinh tế quốc dân giai đoạn 2006 – 2010 và trong tương lai thì ngành KTLT còn phải đối mặt với không ít những thách thức như: điều kiện khai thác ngày càng khó khăn, tài nguyên ngày càng cạn kiệt, các vấn đề tận thu tối đa tài nguyên lòng đất, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngày càng chặt chẽ và nghiêm ngặt hơn…

1. Hiện trạng về ngành khai thác mỏ lộ thiên của Việt Nam

1.1. Khai thác than

Hiện nay, chúng ta có khoảng 29 mỏ và điểm KTLT với sản lượng đóng góp trong năm 2005 là 22,1 triệu tấn trong 34,5 triệu tấn của ngành, chiếm 64,1%. Trong số đó có 5 mỏ lớn ở khu vực Quảng Ninh với sản lượng năm trên 2,0 triệu tấn, khai thác khá quy mô với trang thiết bị tương đối hiện đại, đó là các mỏ Đèo Nai, Cọc Sáu, Cao Sơn (Cẩm Phả), Hà Tu, Núi Béo (Hòn Gai), còn lại là các mỏ vừa và nhỏ hoặc các điểm khai thác lộ vỉa có sản lượng nhỏ hơn 500 ngàn tấn/năm.

1.2. Khai thác quặng

Hiện nay ở Việt Nam có đến hàng trăm điểm khai thác quặng lộ thiên, như các mỏ khai thác quặng Apatít ở Cam Đường – Lào Cai; quặng sắt tại Trại Cau – Thái Nguyên, Ngườm Cháng – Cao Bằng; các mỏ quặng chì kẽm ở Chợ Đồn - Bắc Kạn, Lang Hít – Thái Nguyên và một số mỏ khác thuộc các tỉnh Tuyên Quang, Hà Giang, Yên Bái, Thanh Hoá… quặng đồng có các mỏ lớn, điển hình như mỏ đồng Sin Quyền – Lào Cai (có trữ lượng trên 50 triệu tấn), mỏ đồng – niken Bản Phúc – Sơn La; quặng Crômít điển hình ở Cổ Định – Thanh Hoá và một số mỏ khác ở Mỹ Cái, Hoà Yên… về quặng bauxit có ở các tỉnh Kon Tum, Đăc Lăc, Lâm Đồng, Bình Dương, Hà Giang, Cao Bằng nhưng nhiều nhất tập trung ở Tây Nguyên (trong báo cáo NCKT tổ hợp bauxit nhôm Lâm Đồng đã được phê duyệt năm 2000, giai đoạn đầu sẽ khai thác tại khu vực mỏ Tân Rai với công suất 4 triệu tấn/năm); ngoài ra, còn có hàng chục mỏ sa khoáng ven biển như inmenít (titan), zircon, rutin, mônaxit,… ở Bàu Dòi, Chùm Găng – Bình Thuận, Na Hoe, Cây Trâm – Thái Nguyên và rải rác ở các tỉnh Quảng Ninh, Thanh Hoá, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế, Bình Định, Phú Yên, Vũng Tàu… Tuy nhiên, đa phần các mỏ quặng này đang khai thác với quy mô nhỏ thiết bị tương đối lạc hậu và chưa đồng bộ.

1.3. Khai thác vật liệu xây dựng

Theo thống kê, hiện nay ở nước ta có khoảng trên 600 khu vực khai thác VLXD các loại với sản lượng hơn 30 triệu m ³cát sỏi mỗi năm, tập trung phần lớn ở các tỉnh phía Bắc và rải rác ở các tỉnh phía Nam. Các mỏ khai thác VLXD rất khác nhau về quy mô, công nghệ khai thác, thiết bị sử dụng… Xét về góc độ công nghiệp và quy mô khai thác, có thể chia các mỏ VLXD ở nước ta thành hai nhóm chính là nhóm các mỏ áp dụng công nghệ khai thác cơ giới theo lớp bằng hoặc lớp xiên, vận tải trực tiếp hoặc xúc chuyển và nhóm các mỏ áp dụng công nghệ khai thác bán cơ giới hoặc thủ công, khai thác theo lớp xiên, cắt tầng nhỏ hoặc lớp xiên theo kiểu tự do.

Nếu các mỏ đang áp dụng công nghệ khai thác nhóm 1 đang sử dụng các thiết bị tương đối đồng bộ thì các mỏ thuộc nhóm 2 chủ yếu dùng các thiết bị nhỏ, lạc hậu, thậm chí một số lượng lớn các mỏ thuộc nhóm 2 (khoảng 90%) hiện đang khai thác trong tình trạng nguy cơ cao về mất an toàn lao động cho người và thiết bị, ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường sinh thái, cảnh quan khu vực.

2. Những vấn đề cần giải quyết trong thời gian tới của ngành KTLT Việt Nam

Để thoả mãn nhu cầu tăng trưởng của nền kinh tế quốc dân hoạt động khai thác lộ thiên trong những năm tới phải đối mặt với những thách thức lớn như: Tài nguyên ngày càng cạn kiệt, nhất là ở phần trữ lượng có chất lượng tốt, có điều kiện khai thác thuận lợi; sức ép về tận thu tối đa tài nguyên, bảo vệ môi trường sinh thái và cảnh quan thiên nhiên ngày một gia tăng; xu thế hội nhập khu vực và thế giới kéo theo sự leo thang giá cả dẫn đến làm tăng chi phí sản xuất và làm giảm ưu thế cạnh tranh sản phẩm trên lợi thế giá công lao động thấp… Trước bối cảnh đó, để ngành KTLT phải tiếp tục hoàn thiện và đổi mới công nghệ - thiết bị, đầu tư phát triển theo chiều sâu nhằm tăng năng suất hoạt động và hiệu quả sản xuất kinh doanh. Về tổng thể, các giải pháp đó là:

a) Tăng chiều sâu khai thác lộ thiên để thu hồi tối đa trữ lượng cho phép, tiết kiệm tài nguyên và tăng hiệu quả khai thác bằng cách giảm tổn thất và làm nghèo chất lượng khoáng sản trong quá trình khai thác.

b) Lựa chọn công nghệ và thiết bị hợp lý để đáp ứng nhu vầu nâng cao sản lượng mỏ lộ thiên. Thay thế các thiết bị hoạt động theo chu lỳ bằng các thiết bị hoạt động liên tục khi điều kiện cho phép.

c) Mở rộng công suất thiết bị xúc bóc, vận tải nhằm tăng hiệu quả tổ chức quản lý, sử dụng chính trong vận hành; đáp ứng yêu cầu gia tăng sản lượng, quy mô sản xuất, giảm thiểu nguồn tiềm ẩn các nguy cơ gây sự cố kỹ thuật và môi trường.

Tuy nhiên, mỗi nhóm khoáng sản, do những đặc thụ về tự nhiên, công nghệ khai thác cũng như hiện trạng sản xuất và nhu cầu tiêu thụ, cần có những đối sách trọng điểm khác nhau.

2.1. Đối với khai thác than

a) Tiếp tục đầu tư bổ sung các thiết bị đồng bộ công suất lớn nhằm đáp ứng khối lượng đất bóc 200 – 250 triệu m ³/năm của toàn ngành. Hệ số bóc của các mỏ lộ thiên trong những năm tới sẽ tăng lên tới 10 - 14 m ³/tấn, do vậy sản lượng đất đá của các mỏ lớn có thể lên tới 30 – 35 triệu m ³/năm. Các mỏ nhỏ và trung bình cũng tăng theo tỷ lệ tương ứng. Tăng năng lực xúc bóc của các mỏ đồng nghĩa với tăng khả năng xuống sâu hàng năm của các mỏ lộ thiên để giữ được sản lượng nói trên trong điều kiện chiều dày của vỉa càng xuống sâu càng mỏng dần.

b) Hoàn thiện công nghệ vận tải cho mỏ sâu theo các hướng: tăng tải trọng ô tô (tới giới hạn nào là tối ưu?), sử dụng trục tải nâng ôtô, dùng băng tải kết hợp trạm đập đá.

c) Giải quyết vấn đề đổ thải. Khối lượng đất thải còn lại từ 2006 tới 2020 khoảng 4,61 tỷ m ³, trong khi nếu tận dụng hết các bãi thải hiện có và các khai trường kết thúc sớm để làm bãi thải cũng chỉ chứa được khoảng 45% khối lượng trên (trên dưới 2 tỷ m ³).

d) Nghiên cứu, xây dựng các phương pháp tại ổn định nhờ mỏ lộ thiên. Có 3 yếu tố cơ bản có ảnh hưởng lớn đến độ ổn định của bờ mỏ lộ thiên vùng Quảng Ninh đó là: điều kiện địa chất khu vực phức tạp, các đứt gẫy kiến tạo làm xuất hiện nhiều mặt yếu và tạo điều kiện cho sự thâm nhập, phá huỷ của nước ngầm; điều kiện địa chất thủy văn không thuận lơn (nhiều nước ngầm); chiều cao của bờ mỏ lớn (nếu kết thúc ở độ sâu -350 thì chiều cao bờ mỏ Đèo Nai, Cọc Sáu, Cao Sơn lên tới 600 – 675 m) và thời gian tồn tại của bờ lớn. Đây là vấn đề quan trọng cần được quan tâm thích đáng ngay từ bây giờ.

e) Tiếp tục hoàn thiện và sử dụng đồng bộ các giải pháp tích cực nhằm hạn chế tối đa các tác động tiêu cực của khai thác lộ thiên tới môi trường và cảnh quan khu vực, đặc biệt đối với 2 khâu thải đá và thoát nước. Cần vận hành tăng tốc độ khai thác mỏ Núi Béo để kết thúc sơm một cách an toàn và có hiệu quả, đồng thờ cần chuẩn bị kịp thời phương án hậu khai thác (đóng cửa mỏ và phục hồi cảnh quan khu vực) cho mỏ này.

2.2. Đối với khai thác quặng

1) Đối với mỏ sắt Thạch Khê (nằm trong chương trình trọng điểm của Nhà nước) cần nghiên cứ lựa chọn công nghệ - thiết bị khai thác phù hợp với điều kiện thực tế của mỏ là khai thác dưới mức thoát nước tự chảy trong điều kiện nước ngầm rất lớn, lại nằm sát biển và rất thấp dưới mức nước biển và nền đất yếu. Đặc biệt đề phòng nguy cơ tồn tại mối liên hệ giữa nước ngầm với biển qua các hang động carst trong vách đá vôi.

2) Đối với các mỏ quặng khác (bao gồm các thân khoáng sản thành tạo từ quặng gốc hoặc sa khoáng ven biển) do trữ lượng không lớn, phân bố rải rác ở các vùng sâu, vùng xa… cần lựa chọn công nghệ và thiết bị thích hợp với quy mô sản xuất và điều kiện tự nhiên cụ thể, đặc biệt quan tâm tới vấn đề tổn thất tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Cần có một quy hoạch tổng thể cho việc khai thác và sử dụng các loại khoáng sản này ở tầm quốc gia, trong đó bao gồm cả việc thăm dò chi tiết, đánh giá chính xác trữ lượng của chúng. Tránh tình trạng quản lý, khai thác và sử dụng lộn xộn, thiếu quy củ, gây tổn thất tài nguyên và làm suy giảm môi trường trầm trọng như hiện nay.

2.3. Đối với khai thác vật liệu xây dựng

a) Đối với khai thác đá nói chung cần tiến hành thăm dò bổ xung để tận dụng phần tài nguyên nằm dưới độ cao bề mặt địa hình để kéo dài tuổi thọ mỏ, hạn chế sự phá vỡ cảnh quan do mở rộng phạm vi khai thác. Với các mỏ nhỏ cần hoàn thiện công nghệ khai thác hiện đại hoá và cơ giới hoá đồng bộ thiết bị để nâng cao hiệu quả khai thác, giảm thiểu tối đa các tai nạn lao động và tiết kiệm tài nguyên.

b) Đối với các mỏ sét, cần tiến hành quy hoạch tổng thể để quản trị tốt các tài nguyên, nhằm sử dụng đúng mục đích theo chất lượng của từng khoáng sàng, ưu tiên dự trữ nguyên liệu tốt cho công nghiệp gốm sứ.

c) Cần có quy định cụ thể, quản lý chặt chẽ khai thác cát sở dưới các lòng sông, tránh làm dạt lở bờ sông và biến đổi dòng chảy của sông. Tận dụng tối đa các nguồn tài nguyên cạn, kể cả việc sử dụng công nghệ xay nghiền các đá cát kết, cuội kết (sa thạch silic, cônglômêrat) để làm cát xây dựng.

3. Kết luận

Trong xu thế hội nhập khu vực và toàn cầu, để ngành KTLT tiếp tục phát triển bền vững và đáp ứng được nhu cầu ngày càng gia tăng về nguyên nhiên vật liệu khoáng sản cho nền kinh tế quốc dân, bên cạnh những vấn đề hoàn thiện cơ chế tổ chức - quản lý từ trung ương tới cơ sở sản xuất, thì vấn đề đổi mới công nghệ - thiết bị, tăng cường đầu tư chiều sâu (cả về phương tiện, trang thiết bị lẫn con người) nhằm từng bước hạ thấp giá thành, tăng năng suất lao động, mở rộng và duy trì sản xuất, cải thiện chất lượng sản phẩm,… là vấn đề cốt lõi. Mặt khác cần nhận thức đầy đủ hơn – tài nguyên khoáng sản là loại tài nguyên không tái tạo được, trữ lượng của một số loại dù vó dồi dào nhưng vẫn là hữu hạn, nên việc khai thác sử dụng hợp lý, tiết kiệm chúng là trách nhiệm của mọi người đối với thế hệ mai sau. Một yêu cầu nữa đang là vấn đề thời sự, có tính bức bách, đó là yêu cầu bảo vệ môi trường đối với KTLT. Hoạt động KTLT đã chiếm dụng một diện tích lớn đất đai để mở khai trường, làm bãi thải và xây dựng các công trình phụ trợ và hàng năm thải vào môi trường hăng tram triệu m ³đất đá thải, gây những tác hại nghiêm trọng tới môi trường. Do vậy việc áp dụng những giải pháp khoa học - công nghệ nhằm ngăn chặn, hạn chế và khắc phục các tác động tiêu cực của KTLT đối với môi trường là một trong những tiêu chí để ngành KTLT có thể hội nhập vào nền sản xuất hiện đại, thân thiện với môi trường trong tương lai.

Tài liệu tham khảo

1.Hồ Sĩ Giao, 2003. Công nghệ khai thác lộ thiên Việt Nam với sự tiếp cận những thành tựu khoa học thế giới. Báo cáo HNKH Mỏ Toàn quốc lần thứ XV. Hội KHCN Mỏ Việt Nam .

2. Hồ Sĩ Giao, 2004. Mười năm phát triển khoa học - công nghệ trong lĩnh vực khai thác lộ thiên. Tạp chí Than Việt Nam, số đặc biệt 11/2004.

3. Hồ Sĩ Giao, Bùi Xuân Nam , 2006. Khai thác lộ thiên Việt Nam những thời cơ và thách thức trong tương lai. Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất.

4. Bùi Xuân Nam , Hồ Sĩ Giao, Carsten Drebenstedt, 2004. The situation of the surface coal mines in Vietnam and their future development. World of Mining – Surface & Underground 56, No 3. GDMB Gesellshaft fuer Bergbau, Metallurgie, Rohstoff-und Umwelttechnik e.V. Germany . P. 210-216.