Ngày 27/10/2023, Hội đồng Khoa học công nghệ Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam (Tập đoàn TKV) đã tổ chức Hội nghị nghiệm thu đề tài “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp thoát nước phù hợp nhằm nâng cao mức độ an toàn cho các mỏ than hầm lò khai thác phía dưới moong lộ thiên của TKV ”do Viện Khoa học Công nghệ Mỏ – Vinacomin thực hiện.
Hội đồng KHCN nghiệm thu đề tài
Hiện nay, một số đơn vị vùng Quảng Ninh khai thác than mỏ hầm lò bên dưới các moong lộ thiên, moong lộ thiên đã được đổ lấp bằng đất đá thải diễn ra khá phổ biến, đặc biệt là các mỏ khai thác dưới các moong lộ thiên lớn như: Mỏ Núi Béo, Khe Chàm II-IV, Hà Lầm, Tân Lập, Khánh Hòa, Mông Dương, Cái Đá, Giáp Khẩu… Không gian do các khai trường lộ thiên tạo ra là điều kiện thuận lợi để chứa đất đá thải cho chính khai trường đang khai thác hay khai trường lân cận đổ lấp. Đất đá thải với cấu tạo bở rời có độ lỗ rỗng lớn, do vậy các đáy moong khai thác lộ thiên, moong khai thác lộ thiên đã được đổ lấp bằng đất đá thải là nơi có khả năng tích chứa nước và có thể coi đây là đối tượng chứa nước khi khai thác hầm lò bên dưới. Quá trình khai thác than hầm lò sử dụng phương pháp điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần, theo hướng từ khoảng trống đã khai thác lên phía trên tạo thành ba vùng có mức độ phá huỷ đất đá khác nhau là vùng sập đổ hỗn loạn, vùng nứt nẻ và vùng uốn võng. Vùng sập đổ và vùng nứt nẻ sẽ hình thành nên vùng chứa và dẫn nước, khi khai thác hầm lò hai vùng này phát triển lên đến đáy moong lộ thiên sẽ gây nguy cơ bục nước vào lò.
Quá trình khai thác than lộ thiên, có hai nguồn nước chính chảy vào moong khai tác lộ thiên, moong khai thác lộ thiên đổ thải trong là nước mưa và nước ngầm. Khi khai thác lò chợ bằng công nghệ phá hoả toàn phần sẽ làm thay đổi trạng thái cân bằng của khối đất đá nguyên trạng, tạo ra vùng sập đổ hỗn loạn, vùng phát triển khe nứt, vùng uốn võng… Quá trình khai thác khấu than phá hỏa toàn phần sẽ làm cho tính thấm nước tầng vách ngăn giữa moong lộ thiên với hầm lò có xu hướng tăng lên và thay đổi từ có quy luật sang không có quy luật.
Trên thế giới, công tác quy hoạch khai thác mỏ được thực hiện ngay từ ban đầu, thường theo hướng khai thác hầm lò xong mới tiến hành khai thác lộ thiên. Việc phòng chống nước cho mỏ than hầm lò khai thác dưới bãi thải trong (đối tượng chứa nước) thường được áp dụng là: Giải pháp chủ động – Chủ động nghiên cứu khai thác hỗn hợp lộ thiên và hầm lò cho cùng một mỏ trước khi tiến hành mở mỏ khai thác: Theo hướng này người ta lựa chọn phương thức, trình tự, quy mô khai thác hỗn hợp hầm lò – lộ thiên sao cho khai thác được tối đa tài nguyên, giảm thiểu sự ảnh hưởng lẫn nhau…; Giải pháp bị động – Khi phải khai thác than hầm lò dưới bãi thải trong (đối tượng chứa nước) người ta áp dụng các biện pháp phòng tránh nước như: Thăm dò đối tượng chứa nước, tháo khô, bịt lấp các khoảng trống, khe nứt dẫn chứa nước ngầm, gia cường đất đá chống bục vỡ, sập đổ bằng vật liệu tự nhiên, nhân tạo…
Tại Việt Nam do công tác khai thác mỏ không được quy hoạch đồng bộ ngay từ đầu nên việc khai thác mỏ hầm lò bên dưới các moong lộ thiên (đã được đổ lấp đầy bằng đất đá thải) còn phổ biến. Nhiều mỏ tiến hành khai thác lộ thiên trước sau đó chuyển sang khai thác hầm lò. Những năm gần đây, việc khai thác hầm lò bên dưới các moong lộ thiên đã xảy ra các sự cố bục nước gây thiệt hại về người và tài sản, làm ách tắc sản xuất của mỏ. Việc nghiên cứu các giải pháp phù hợp nhằm nâng cao mức độ an toàn cho các mỏ than hầm lò khai thác phía dưới moong lộ thiên là cần thiết và cấp bách. Năm 2019, Tập đoàn TKV đã giao cho Viện KHCN Mỏ thực hiện đề tài ”Nghiên cứu lựa chọn giải pháp thoát nước phù hợp nhằm nâng cao mức độ an toàn cho các mỏ than hầm lò khai thác phía dưới moong lộ thiên của TKV” .
Trong quá trình triển khai, nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu tổng quan công tác tháo khô mỏ đảm bảo cho quá trình khai thác hầm lò trên thế giới và ở Việt Nam. Đồng thời tập trung nghiên cứu điều kiện địa chất thủy văn ở các mỏ có điều kiện khai thác phức tạp đặc trưng, khai thác hầm lò dưới các moong lộ thiên, cụ thể là mỏ Núi Béo và Khe Chàm II-IV. Qua nghiên cứu cho thấy, do hoạt động khai thác lộ thiên, bề mặt mỏ được lấp nhiều đất đá thải, địa hình khu mỏ Núi Béo và Khe Chàm II-IV không còn nguyên thủy. Một phần mỏ hầm lò Núi Béo đã kết thúc khai thác. Khu mỏ có điều kiện địa chất thủy văn rất phức tạp với nhiều uốn nếp và đứt gãy đan xen. Mỏ hầm lò Khe Chàm II-IV có cấu trúc địa chất gồm các nếp uốn phát triển liên tiếp nhau và hầu hết bị giới hạn bởi các đứt gãy cắt qua, tạo cho khu vực có đặc điểm cấu trúc địa chất tương đối phức tạp.
Từ các kết quả nghiên cứu và kinh nghiệm thực tế cho thấy để phòng chống nước cho mỏ hầm lò khai thác dưới bãi thải trong tùy thuộc vào điều kiện khai thác cụ thể đề tài đề xuất một số giải pháp có thể áp dụng như: Đổ thải hợp lý nhằm giảm thiểu khả năng tích chứa nước trong bãi thải trong; chống thấm nước đáy bãi thải trong; giảm thiểu lượng nước chảy trực tiếp vào bãi thải trong; tháo khô moong bãi thải trong; áp dụng các giải pháp kỹ thuật khai thác hầm lò phù hợp; sử dụng vật liệu phụt ép bịt nước, gia cường đất đá dập vỡ… Riêng đối với điều kiện mỏ than Núi Béo, đề tài đề suất áp dụng đồng bộ các giải pháp như: Thoát nước cưỡng bức bằng hệ thống lỗ khoan tháo nước trong lò kết hợp với trình tự khai thác hầm lò và trình tự đổ lấp moong lộ thiên; đổ thải lấp đầy tạo mặt bằng moong khai thác kết hợp tạo mương nước từ cánh Tây sang cánh Đông theo mức thoát nước tự chảy; ngăn chặn nước mưa ngấm chảy trực tiếp từ bề mặt moong bãi thải trong kết hợp với trồng cây hoàn nguyên môi trường; quan trắc mực nước tàng trữ trong bãi thải.
Kết quả nghiên cứu gắn với thực tế mỏ của đề tài là cơ sở để Tập đoàn TKV triển khai ứng dụng vào sản xuất, nhằm đảm bảo an toàn, nâng cao hiệu quả kinh tế cho các đơn vị có cùng điều kiện khai thác trong Tập đoàn TKV. Đề tài đã được Hội đồng KHCN Tập đoàn TKV thống nhất nghiệm thu./.
Đ.L
