Khai thác than lộ thiên đã, đang và luôn giữ một vai trò quan trọng trong tổng sản lượng than, khoáng sản khai thác được của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV). Các mỏ hiện nay đều đang mở rộng quy mô khai thác, kích thước khai trường. Theo Quy hoạch phát triển ngành than, các mỏ than lộ thiên vùng Quảng Ninh sẽ được mở rộng khai thác tới độ sâu: Cọc Sáu (-300 m), Cao Sơn (-325 m), Đèo Nai (-225 m), Đèo Nai - Cọc Sáu (-350 m), Hà Tu (-225 m), Tây Nam Đá Mài (-200 m)...

Bên cạnh mặt tích cực về sản lượng, việc khai thác sâu sẽ tồn tại những khó khăn, nguy hiểm do khi xuống sâu điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình có nhiều thay đổi bất lợi cho quá trình khai thác. Ngoài các yếu tố về kỹ thuật, hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu diễn ra ngày càng phức tạp và khó dự báo cũng làm cho hoạt động khai thác than đá lộ thiên gặp khó khăn.

Để đảm bảo an toàn khai thác xuống sâu, đáp ứng yêu cầu sản lượng, nâng cao hiệu quả khai thác, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin đã được Bộ Công Thương giao thực hiện đề tài “Nghiên cứu giải pháp công nghệ phù hợp khi khai thác các tầng sâu ở các mỏ than lộ thiên Việt Nam”. Đề tài thuộc Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Quốc gia phục vụ đổi mới, hiện đại hóa công nghệ khai thác và chế biến khoáng sản đến năm 2025 do TS Đỗ Ngọc Tước làm chủ nhiệm.

Trong quá trình thực hiện, nhóm nghiên cứu đã tiến hành đánh giá, tổng hợp đặc điểm điều kiện địa chất kỹ thuật; đánh giá hiện trạng công nghệ thiết bị khoan nổ mìn, xúc bốc - vận tải, đổ thải, thoát nước, vét bùn, đào sâu, các giải pháp nâng cao mức độ an toàn và kế hoạch khai thác trong thời gian tới. Đồng thời, tổng quan kinh nghiệm khai thác tầng dưới sâu tại các nước trên thế giới, dự báo điều kiện địa kỹ thuật tại các tầng sâu. Từ đó xây dựng nguyên tắc lựa chọn công nghệ khai thác và sử dụng mô hình hóa mỏ, các khâu công nghệ và thay đổi các dữ liệu đầu vào theo dự báo điều kiện kỹ thuật mỏ khi khai thác sâu để lựa chọn các phương án và thông số công nghệ.

Sau 3 năm triển khai thực hiện, các kết quả nghiên cứu của đề tài đã giải quyết được những vấn đề còn tồn tại của các mỏ lộ thiên thuộc TKV, so với các công trình nghiên cứu trong nước đã có những nghiên cứu tổng thể, giải quyết đồng bộ các khâu công nghệ. So với thế giới, các kết quả nghiên cứu dần tiệm cận với trình độ khoa học công nghệ, thiết bị khai thác ở mức khá so với các nước trong khu vực.

Cụ thể, đối với giải pháp về bờ mỏ, đề tài đã đề xuất lựa chọn hình dạng bờ mỏ lồi phục vụ khai thác sẽ có lợi nhất. Việc sử dụng bờ mỏ lồi có khối lượng đất đá cào bóc trong biên giới khai trường nhỏ hơn so với bờ phẳng và bờ lõm. Khi sử dụng bờ mỏ lồi cho các mỏ lộ thiên không những có lợi về mặt ổn định bờ mỏ, mà còn làm giảm đáng kể khối lượng đất đá cào bóc ở biên giới khai trường mỏ.

Đối với giải pháp nâng cao góc dốc sườn tầng, đề tài đã tập trung đề xuất một số giải pháp nâng cao góc dốc sườn tầng gồm: sử dụng chiều cao tầng thấp, nổ tạo biên; khoan nghiêng, phân đoạn chiều cao cột thuốc, nổ tạo rạch hoặc có thể kết hợp nhiều giải pháp trong cùng một khu vực để có thể tạo ra góc dốc sườn tầng lớn nhất, bờ mỏ ổn định lâu dài nhất với chi phí nhỏ nhất. Với giải pháp áp dụng có thể nâng góc dốc sườn tầng đạt 70-85^o, giúp giảm hàng triệu m³ đất, đá phải cào bóc trong biên giới.

Đối với giải pháp thoát nước, vét bùn, đề tài đã đề xuất ứng dụng công nghệ vét bùn bằng máy bơm bùn đặc đối với phần bùn loãng phía trên, phần đất đá lẫn bùn phía dưới xúc trực tiếp bằng máy xúc. Công nghệ này cho phép phần bùn loãng được bơm lên hố chứa bùn cải tạo từ bãi mìn, phần đất, đá lẫn bùn phía dưới xúc trực tiếp bằng máy xúc. Áp dụng công nghệ đào sâu đáy mỏ 2 cấp hoặc đáy mỏ nghiêng. Khi áp dụng các giải pháp công nghệ này, cho phép rút ngắn thời gian xử lý bùn hàng năm, giúp đảm bảo sản lượng mỏ theo yêu cầu.

Đề tài cũng đưa ra được giải pháp đối với vấn đề vận tải. Theo đó, đối với các mỏ có kích thước khai trường, công suất lớn, thời gian khai thác dài… nên áp dụng công nghệ vận tải liên hợp ô tô - băng tải dốc - băng tải thường kết hợp với máy nghiền; các khai trường có chiều cao bờ mỏ lớn (300-350 m), kích thước khai trường hẹp nên áp dụng hình thức vận tải ô tô - trục tải; các mỏ còn lại áp dụng hình thức vận tải ô tô đơn thuần.

Ngoài ra, để nâng cao độ ổn định bờ mỏ, đề tài khuyến cáo cần nghiên cứu và áp dụng các giải pháp: gia cường khối đá bằng bê tông phun, xi măng hóa, neo bờ mỏ, khoan giảm áp, xây dựng hệ thống giám sát bờ mỏ... Đặc biệt, các mỏ khai thác lộ thiên cần trang bị hệ thống quan trắc bờ mỏ bằng radar. Đây là hệ thống hiện đại, có độ chính xác cao và làm việc liên tục không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu, có thể kịp thời phát hiện các dịch động bề mặt và đưa ra cảnh báo. 

Để đảm bảo an toàn khai thác xuống sâu, đáp ứng yêu cầu sản lượng, nâng cao hiệu quả khai thác, nhóm nghiên cứu đề xuất cần tiến hành khảo sát thống kê và nghiên cứu điều kiện vi khí hậu của mỏ khi khai thác xuống sâu để có các giải pháp thông gió mỏ phù hợp, đảm bảo điều kiện làm việc cho công nhân làm việc dưới các tầng sâu. Đồng thời, tiếp tục nghiên cứu đề xuất các giải pháp và sơ đồ công nghệ tận thu than tại các khu vực đã kết thúc khai thác lộ thiên và không có khả năng khai thác hầm lò (đầu mỏ và đáy khai trường) để khai thác tối đa tài nguyên than, nâng cao hiệu quả khai thác cho các mỏ than lộ thiên thuộc TKV.

Trong thời gian tới đây, các mỏ than lộ thiên tại Việt Nam sẽ tăng cường độ khai thác, do đó, việc áp dụng các giải pháp công nghệ khai thác phù hợp sẽ góp phần phát triển, thúc đẩy công nghệ khai thác than của Việt Nam trong điều kiện khai thác xuống sâu. Bên cạnh đó, việc thực hiện đồng bộ các giải pháp đã nghiên cứu không chỉ có ý nghĩa về khoa học, mà còn có tác động lớn đối với kinh tế - xã hội hội thông qua việc đảm bảo kế hoạch khai thác theo yêu cầu, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia