Công tác vận tải trong các khai trường mỏ
Ô tô là thiết bị vận tải đất đá trên mỏ lộ thiên Việt Nam. Đây là khâu công nghệ chính, chiếm trên 60% chi phí làm tơi, xúc bốc, vận tải thải 1 m3 đất đá. Trong đó chi phí nhiên vật liệu chiếm 60-65% chi phí vận tải. Chi phí nguyên, nhiên vật liệu phụ thuộc tải trọng, chất lượng mặt đường, cung độ, chiều cao nâng tải, độ dốc đường. Khi đáy mỏ xuống sâu, chi phí vận tải tăng theo. Ô tô trên mỏ có tải trọng và giá trị đầu tư rất lớn. Hiện nay, công tác thiết kế thi công đường mỏ thường áp dụng TCVN 4054:2005 về thiết kế đường ô tô (phạm vi áp dụng cho đường giao thông). Điều đó đã ảnh hưởng không nhỏ tới năng lực vốn có của thiết bị như thông báo của nhà sản xuất.
Trên thế giới, tại một số mỏ lộ thiên ở các nước châu Âu (Đức, Áo…), châu Mỹ (Ecuador, Peru, Dominica…), châu Á (Trung Quốc, Indonesia…), châu Phi (Ghana) đã có những quy định thiết kế riêng cho đường mỏ và không ngừng nghiên cứu, áp dụng giải pháp nâng cao chất lượng đường vận tải.
Những năm tới, các mỏ than lộ thiên của Việt Nam sẽ tiếp tục khai thác xuống sâu, khối lượng vận tải đất đá hàng năm 120-160 triệu m3 và 10-13 triệu tấn than nguyên khai, chiều cao nâng tải 450-600 m. Cùng với đó, giá thành nguyên/nhiên liệu (xăng dầu, điện năng) có xu hướng gia tăng theo thời gian. Do đó, việc xem xét nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng đường vận tải bằng vật liệu tại chỗ cho các mỏ than lộ thiên là yêu cầu cần thiết.
Qua khảo sát thực tế hiện trường cho thấy, các tuyến đường vận tải tại các mỏ than lộ thiên thuộc TKV có độ dốc dọc 6-10%, cục bộ có đoạn lên đến 12-15%, chiều rộng các tuyến đường trung bình 15-20 m. Theo TCVN 5326:2008, đối với thiết bị vận tải 90-100 tấn, chiều rộng phần xe chạy là 17 m (chưa tính phần lề và đai an toàn).
Đối với công tác thi công đường trong mỏ, nền đường hình thành trong quá trình bóc đất đá và đổ đất đá thải. Vật liệu rải lớp áo đường lấy từ thành phần cỡ hạt nhỏ của các đống đá nổ mìn trong mỏ, được lu lèn, đầm nén bằng ô tô và máy san đường hiện có của mỏ.
Mặc dù vật liệu rải lớp áo đường đã được xúc lọc để loại thành phần cỡ hạt lớn. Tuy nhiên, thành phần cỡ hạt chưa phù hợp nên chất lượng mặt đường dễ hư hỏng, cục bộ nhiều vị trí xảy ra hiện tượng lầy lội, lồi lõm và trơn trượt. Đặc biệt, sau các trận mưa lớn, các thành phần bột và cỡ hạt nhỏ của lớp cấp phối bị rửa trôi làm lộ ra các cục đá lớn, gồ ghề, gây khó khăn cho công tác vận tải và hư hỏng lốp xe.
Để khắc phục các hiện tượng hư hỏng tuyến đường, các mỏ đã thực hiện công tác sửa chữa, duy tu bằng cách đổ bù đá sau nổ mìn có cỡ hạt nhỏ và gạt phẳng, sau đó dùng chính ô tô chở đá của mỏ để lu lèn. Tuy nhiên, giải pháp trên chỉ khắc phục tạm thời trong thời gian ngắn, khi có các trận mưa sẽ tiếp tục bị rửa trôi và mặt đường trở lên lầy lội.
Ứng dụng công nghệ nâng cao chất lượng đường vận tải
Những năm gần đây, ở trong nước đã có một số công trình nghiên cứu cải tạo đường mỏ bằng bê tông cốt sợi thép, sử dụng NeoWeb (Israel), hoặc gia cố đất đá thải bằng xi măng + tro xỉ nhà máy nhiệt điện… Tuy nhiên, các công nghệ này hoặc có giá thành cao, hoặc chỉ ứng dụng được trên các loại đường có ô tô tải trọng nhỏ lưu thông, chưa giải quyết được triệt để yêu cầu cải tạo đường trong mỏ.
Năm 2020, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ được giao chủ trì thực hiện đề tài “Nghiên cứu hoàn thiện các giải pháp công nghệ, thiết bị nâng cao chất lượng đường mỏ trong TKV”. Sau 3 năm triển khai, đề tài đã thực hiện các nội dung: Tổng quan kinh nghiệm các giải pháp nâng cao chất lượng đường vận tải tại các mỏ lộ thiên trên thế giới và Việt Nam; đánh giá hiện trạng các thông số, chất lượng đường vận tải và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khâu vận tải tại các mỏ than - khoáng sản thuộc TKV; xây dựng cơ sở nâng cao chất lượng đường mỏ; đề xuất hoàn thiện các giải pháp công nghệ, thiết bị nâng cao chất lượng đường mỏ; áp dụng thử nghiệm cho đoạn đường trong mỏ và ngoài mỏ; xây dựng quy trình thiết kế, thi công đường vận tải mỏ theo công nghệ được lựa chọn.
Từ kinh nghiệm trên thế giới và kết quả phân tích mẫu đá tại các mỏ lộ thiên thuộc TKV, đề tài đã nghiên cứu và đề xuất các giải pháp công nghệ, thiết bị cải tạo phù hợp đối với từng loại đường trong và ngoài mỏ. Cụ thể:
Bổ sung lớp móng cấp phối đá dăm với chiều dày 20-60 cm bằng đất đá nổ mìn của mỏ, sau khi sàng lọc loại bỏ cấp hạt to (>130 mm) và loại bớt cấp hạt mịn (đảm bảo lượng lọt sàng 2 mm <20%) tại các khu vực nền đường hiện hữu không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Gia cố nền đường cố định trong mỏ và mặt đường ngoài mỏ bằng cách phối trộn hạt nhỏ đá dăm (<40 mm) với xi măng và phụ gia. Kết quả áp dụng thực tế đã mang lại hiệu quả cao như: Xe ô tô có thể hoạt động vào những ngày mưa, tăng năng suất đồng bộ thiết bị, giảm thiểu ô nhiễm bụi… giảm tiêu hao nhiên liệu, vật liệu, góp phần giảm chi phí khâu vận tải.
Kết quả theo dõi, đánh giá thi công thử nghiệm giải pháp nâng cao chất lượng đường mỏ tại mỏ than Cao Sơn và đoạn đường ngoài mỏ cho thấy, khả năng áp dụng giải pháp nâng cao chất lượng đường vào sản xuất để đạt mục tiêu giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm hao mòn lốp, tăng năng suất ô tô.
Bên cạnh đó, đề tài đã nghiên cứu và đề xuất các giải pháp công nghệ, thiết bị làm đường để giải quyết toàn diện công tác xây dựng, duy tu các loại đường mỏ trong TKV nhằm tăng năng suất, giảm giá thành vận tải; giảm nguy cơ mất an toàn, ô nhiễm môi trường. Các giải pháp đề xuất, quy trình, quy định xây dựng đảm bảo độ tin cậy, khoa học và tính ứng dụng cao. Kết quả nghiên cứu không chỉ áp dụng tại các mỏ thuộc TKV mà còn áp dụng với các loại đường mỏ có tính chất tương tự hay sử dụng đất đá mỏ xây dựng nền móng đường giao thông thông thường, đóng góp thiết thực vào quá trình phát triển kinh tế - xã hội của đất nước.
Ninh Diện