Khai thác lộ thiên giữ vai trò quan trọng trong tổng sản lượng than – khoáng sản khai thác được của TKV, chiếm khoảng 35 - 40%. Theo Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam, các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh sẽ được mở rộng khai thác độ sâu. Khi xuống sâu, điều kiện khai thác của các mỏ ngày càng khó khăn. Trong đó, một cản trở lớn đó là lớp bùn dưới moong sâu. Để khai thác than cần xúc hết lớp bùn phủ trên đáy mỏ sau mỗi mùa mưa.

Để giải quyết vấn đề này, Bộ Công Thương đã giao Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin thực hiện nghiên cứu và đề xuất các giải pháp công nghệ nhằm vét bùn phù hợp nhằm giảm chi phí và thời gian vét bùn, tăng hiệu quả kinh tế cho các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh. Sau thời gian nghiên cứu từ tháng 11/2017 đến tháng 6/2018, nhóm nghiên cứu do TS. Đoàn Văn Thanh chủ nhiệm đã đưa ra các giải pháp hữu ích. Bộ Công Thương và các chuyên gia đánh giá cao kết quả nghiên cứu do Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin thực hiện. Thời gian tới, Bộ Công Thương sẽ tiếp tục thực hiện các giải pháp nhằm khai thác có hiệu quả sản lượng than – khoáng sản phục vụ nhu cầu năng lượng cho phát triển đất nước.

Đặc điểm các mỏ than lộ thiên Việt Nam là khai thác theo mùa. Mùa mưa khai thác các tầng trên cao, mùa khô khai thác than và đào sâu đáy mỏ. Để khai thác than cần bơm cạn nước và vét sạch khối bùn lắng đọng tại đáy mỏ sau mỗi mùa mưa. 

Khối lượng bùn hàng năm tại các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh từ 55 - 450 ngàn m3. Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến công tác  vét bùn tại các moong như thời tiết, khí  hậu; Ảnh hưởng của điều kiện địa chất công trình và thủy văn đến khả năng hoạt động của thiết bị vét bùn; Ảnh hưởng của công nghệ đào sâu đáy mỏ đến công tác vét bùn; Ảnh hưởng của kích thước cỡ hạt trung bình đất đá mỏ đến khối lượng bùn ở đáy moong; Ảnh hưởng của đường kính hạt bùn đến tốc độ lắng của bùn trên hố lắng; Ảnh hưởng các yếu tố kinh tế - môi trường.

Công nghệ vét bùn tại đáy mỏ có thể áp dụng vào các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh gồm: công nghệ xử lý bùn bằng Máy xúc thủy lực gàu ngược, Máy xúc gàu treo, Máy xúc thủy lực gàu ngược cần dài, tàu hút bùn, máy bơm bùn đặc, máy ép bùn khung bản. 

 

Mỗi một loại hình công nghệ sẽ phát huy hiệu quả tối đa nếu điều kiện các yếu tố tự nhiên tương thích với các đặc trưng và thông số kỹ thuật của các loại thiết bị trong dây chuyền công nghệ. Công tác xử lý bùn sau mỗi mùa mưa phải đảm bảo các yêu cầu là bùn dễ xử lý và vận chuyển, thời gian xử lý bùn đảm bảo cho công tác xuống sâu. Mặt khác, phải đảm bảo đáy mỏ khô ráo, không bị lầy lội để các thiết bị khai thác có thể thực hiện công tác xuống sâu một cách thuận lợi. 

 

Kết quả tính toán chi phí của các phương án vét bùn tại thời điểm báo cáo cho thấy, phương án vét bùn bằng máy bơm bùn đặc cho chi phí nhỏ nhất (81.162 đ/m3), tiếp theo là phương án vét bùn bằng Máy xúc thủy lực gàu ngược (98.970 đ/m3  ), phương án bằng Tàu hút bùn (99.279 đ/m3 ), phương án vét bùn bằng Máy xúc thủy lực gàu ngược cần dài (102.966 đ/m3) phương án vét bùn bằng Máy xúc gàu treo (104.113 đ/m3 ), phương án vét bùn bằng máy lọc ép (117.207 đ/m3).

Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin đã thực hiện tính toán phương án vét bùn cho mỏ than Cao Sơn năm 2018. Theo đó, Mỏ Cao Sơn có đặc điểm địa chất phức tạp, đất đá dạng trầm tích, phân lớp có chiều dày biến động mạnh. Hệ thống suối trong ranh giới mỏ hiện không còn tồn tại, nước mưa và nước ngầm được hướng theo các mương, rãnh dọc chân các tầng khai thác chảy về phía Bắc rồi đổ vào suối Khe Chàm.

Tính đến hết năm 2017, mỏ Cao Sơn, đáy moong kết thúc ở mức sâu - 110 m. Vào mùa mưa, nước chủ yếu tập trung ở đáy moong, thường bị ngập 2÷3 tầng và phải ngừng đào sâu khai thác từ 5- 7 tháng. Trong thời gian mùa mưa chỉ tiến hành bơm để duy trì ở một mực nước nhất định trong lòng moong phục vụ cho công tác khai thác ở các tầng phía trên và chỉ tiến hành bơm cấp tập trong thời gian từ 1÷2 tháng cuối mùa mưa. Vì vậy, trong mùa mưa đáy moong luôn luôn ngập nước, tạo điều kiện cho quá trình hình thành và lắng đọng bùn đất. 

Theo TS Lưu Văn Thực, Phó Viện trưởng Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin, với điều kiện hiện tại, công nghệ xử lý phần bùn loãng phía trên phù hợp cho mỏ than Cao Sơn là Công nghệ xúc trực tiếp bằng Máy xúc thủy lực gàu ngược. Trình tự xử lý khối bùn như sau: sau khi bơm cạn nước moong, Máy xúc thủy lực gàu ngược di chuyển trên mặt tầng -110 m xúc trực tiếp phần bùn hạt lớn để tạo mặt thoáng và tập trung nước. Sau đó, rải lớp đá nổ mìn tạo diện cho máy xúc xúc bùn theo gương xúc phía dưới lên ô tô chở tới nơi phơi bùn. Diện tích lớp đá rải phụ thuộc diện tích phần bùn loãng, các thông số làm việc của máy xúc. Khi lớp bùn loãng được xử lý tiếp tục sử dụng máy xúc và ô tô xúc nốt phần bùn còn lại. Tùy thuộc mức độ lầy lội có thể rải đất đá lên trên mặt tầng đáy mỏ để các thiết bị làm việc an toàn, hiệu quả.

Với phương án nêu trên, theo nhóm nghiên cứu, chi phí thực hiện vét bùn khoảng 98.000 đ/m3. Tổng chi phí thực hiện vét 70.000 m3 bùn tại mỏ than Cao Sơn năm 2018 dự kiến khoảng 7 tỷ đồng. 
 

Sơ đồ công nghệ vét bùn bằng MXTLGN năm 2018 cho mỏ than Cao Sơn

Song song với nghiên cứu công nghệ vét bùn cho các mỏ than lộ thiên, nhóm nghiên cứu đã đưa ra phương pháp hạn chế lượng bùn chảy vào mỏ như tạo mặt tầng nghiêng vào phía sườn, tạo rãnh thoát nước và hố tiêu năng dọc chân tầng khai thác, bờ chắn mép ngoài tầng khai thác.