Vận tải liên hợp ô tô – băng tải ở mỏ Cao Sơn – Giải pháp hữu hiệu về kinh tế, môi trường và an toàn

1. Một vài nét về công tác nghiên cứu, thiết kế và đầu tư

Năm 2007-2008 Công ty CP Tư vấn đầu tư Mỏ và Công nghiệp – TKV (VIMCC) đã nghiên cứu đề tài cấp Bộ Công Thương: “Nghiên cứu áp dụng dây chuyền công nghệ vận chuyển đất đá bằng hệ thống vận tải liên hợp ô tô – băng tải kết hợp với máy nghiền hợp lý cho các mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả Quang Ninh”, trong đó có tính toán áp dụng cho mỏ than Cao Sơn với công suất 20 tr.m³/năm.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, hệ thống băng tải đá (HTBTĐ) không chỉ có ưu điểm nổi trội so với vận tải bằng ô tô về kinh tế, mà còn cả về môi trường và an toàn. Thực hiện chỉ đạo của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV), HTBTĐ được áp dụng hình thức xã hội hoá trong đầu tư xây dựng, tổ chức đấu thầu rộng rãi quốc tế để lựa chọn nhà đầu tư tự thu xếp vốn, khảo sát xây dựng, thiết kế, xây dựng, vận hành vận chuyển đất đá thuê cho Công ty Cổ phần Than Cao Sơn – Vinacomin (Cao Sơn).

Nhà thầu trúng thầu là Liên danh Công ty CP Tân Phú Xuân. Năm 2014 VIMCC lập Thiết kế bản vẽ thi công – dự toán HTBTĐ vận chuyển đất đá ra bãi thải Bàng Nâu do Liên danh Công ty Cổ phần Tân Phú Xuân làm chủ đầu tư theo hình thức xã hội hóa với công suất 20 tr.m³/năm.

Trên cơ sở mặt bằng Cao Sơn giao cho nhà thầu theo hình thức cuốn chiếu, Nhà thầu đã nỗ lực tập trung cao nhất trong việc xây dựng lắp đặt để đưa HTBTĐ vào vận hành thương mại trong thời gian sớm nhất. Ngày 30/11/2015 nhà thầu đã xây dựng lắp đặt xong toàn bộ HTBTĐ, hoàn thành sớm hơn so với thời gian hợp đồng.

Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của HTBTĐ theo thiết kế và thực tế đầu tư xem bảng 1. Một vài hình ảnh về HTBTĐ xem hình H.1.

Hình 1. Một vài hình ảnh về HTBTĐ

2. Kết quả hoạt động của HTBTĐ

2.1. Quá trình vận hành thử nghiệm

Công tác vận hành thử nghiệm được thực hiện trong thời gian 01¸12/2016. Trong thời gian vận hành thử nghiệm, HTBTĐ đã vận chuyển được gần 2,973 triệu m³.

2.2. Quá trình vận hành thương mại

Công tác vận hành thương mại được bắt đầu từ ngày 02/02/2017. Khối lượng đất đá vận chuyển bằng HTBTĐ năm 2017 và 2018 xem bảng 2.

Bảng 1. Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của HTBTĐ theo thiết kế và thực tế đầu tư

Trên cơ sở số liệu tổng hợp từ bảng 2 cho thấy:

- Từ khi đưa vào vận hành thương mại (tháng 2/2017) đến tháng 12/2018, HTBTĐ hoạt động khá đều, sản lượng tháng thay đổi từ 2.221÷4.745 ngàn tấn/tháng, sản lượng trung bình tháng của năm 2018 tăng 18,74% so với 11 tháng năm 2017.

- Tỷ lệ đất đá quá cỡ phải xúc ở đầu bunke năm 2017 là 0,027% và năm 2018 là 0,208%. Đất đá quá cỡ không làm ảnh hưởng nhiều tới năng suất của HTBTĐ nhưng cũng làm tăng chi phí do phải sử dụng máy xúc thủy lực gàu ngược xúc từ bun ke lên và vận chuyển ra bãi thải.

Như vậy, sự hoạt động của HTBTĐ đã dần được ổn định, năng suất được nâng cao dần, đặc biệt trong 3 tháng cuối năm 2018 có sự tăng đột biến so với các tháng trước. Tuy nhiên, cũng chỉ mới đạt từ 62,65¸82,13% năng suất thiết kế và từ 50,12¸65,61% năng suất đầu tư lắp đặt.

2.3. Tình hình hoạt động của hệ thống

2.3.1. Trong giai đoạn chạy thử nghiệm

- Thời gian hoạt động của hệ thống: 12 tháng.

- Thời gian hoạt động ra sản phẩm: 11 tháng.

- Năng suất của hệ thống: 2,97 triệu m³/năm.

Bảng 2. Tình hình hoạt động của HTBTĐ trong giai đoạn vận hành thương mại

Tình hình hoạt động của HTBTĐ trong giai đoạn vận hành thương mại xem bảng 2. Từ bảng 2 cho thấy:

- Tỷ lệ số ca hoạt động trong tháng thay đổi từ 64,52÷95,7%; trung bình năm 2017 là 78,8%; năm 2018 là 83,52% và cả 2 năm là 81,28%.

- Tỷ lệ số giờ hoạt động trong ca thay đổi từ 68,75÷89,55%; trung bình năm 2017 là 74,89%; năm 2018 là 80,13% và của cả 2 năm là 77,73%.

- Tỷ lệ năng suất giờ đạt được so với thiết kế (10.400 tấn/h) từ 64,73÷82,13%; trung bình năm 2017 là 70,73%; năm 2018 là 73,58% và cả 2 năm là 72,16%.

Nếu so sánh kết quả hoạt động trung bình của năm 2018 với năm 2017 cho thấy: Tỷ lệ số ca hoạt động trong tháng tăng 4,72%; tỷ lệ số giờ hoạt động trong ca tăng 5,24%; tỷ lệ năng suất giờ tăng 2,85%.

Như vậy, ta thấy:

- Tỷ lệ số giờ hoạt động trong ca là khá cao.

- Tỷ lệ số ca hoạt động trong tháng, số giờ hoạt động trong ca, năng suất giờ năm 2018 đều tăng so với năm 2017.

Nhìn chung, trong thời gian hoạt động từ trước tới nay, HTBTĐ bị hỏng do hoạt động nhiều, đất đá rắn, sắc cạnh, điều kiện kỹ thuật công nghệ mới, kinh nghiệm vận hành của chủ đầu tư chưa nhiều. Tuy nhiên, chủ đầu tư đã thường xuyên phối hợp chặt chẽ với Cao Sơn và Cao Sơn cũng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để HTBTĐ vận hành với năng suất lớn nhất như: Khoan nổ mìn với các thông số hợp lý để có cỡ hạt đất đá phù hợp với hệ thống; chủ động loại bớt đá quá cỡ ngay tại bãi xúc và cung cấp đủ và đều đất đá đầu vào cho hệ thống; bố trí thiết bị hỗ trợ xúc dọn mặt bằng đổ thải; cấp liệu chống sụt lún mặt bằng để hệ thống rót thải hoạt động ổn định; hỗ trợ công tác thoát nước và tưới nước dập bụi; v.v... Vì vậy, HTBTĐ đã hoạt động ổn định dần và năng suất cũng đã dần tăng lên.

3. Đánh giá sơ bộ về hiệu quả kinh tế, môi trường và an toàn

a. Hiệu quả kinh tế

Kết quả tính toán sơ bộ về đơn giá và chênh lệch của đơn giá khi vận tải đất đá mỏ Cao Sơn ra bãi thải Bàng Nâu bằng hệ thống vận tải liên hợp ô tô - băng tải và khi vận tải bằng ô tô đơn thuần với các thông số lấy theo năm 2018 cho thấy, khi vận chuyển đất đá mỏ Cao Sơn ra bãi thải Bàng Nâu bằng hệ thống vận tải liên hợp ô tô - băng tải sẽ giảm được 9.210 đồng/m³ so với khi vận chuyển bằng ô tô đơn thuần.

Với giá trị giảm được 9.210 đồng/m³ giữa 2 hình thức vận tải (dự kiến không thay đổi) thì hiệu quả (lãi ròng) của công tác vận chuyển đất đá mỏ Cao Sơn ra bãi thải Bàng Nâu bằng hệ thống vận tải liên hợp ô tô - băng tải tính từ năm 2018¸2032 là 2.689 tỷ đồng.

Trường hợp tính toán với giá dầu lấy theo thời điểm tháng 6/2019 (17.690 đ/lít) và cung độ vận tải tăng trung bình 0,15 km/năm (theo dự án) thì hiệu quả kinh tế tăng khá lớn. Cụ thể hiệu quả kinh tế (lãi ròng) của 5 năm 2018¸2022 là 1.477 tỷ đồng lớn hơn trường hợp trên (trong 5 năm) là gần 612 tỷ đồng. Giả sử từ năm 2023 giá dầu vẫn giữ nguyên như tại thời điểm tháng 6/2019 và giá trị chênh lệch giữa 2 đơn giá không thay đổi (tính theo các thông số của năm 2022 là 18.467 đ/tấn) thì hiệu quả kinh tế đem lại là 5.134 tỷ đồng. Hơn nữa, do giảm số lượng xe chạy từ trạm nghiền đến bãi thải nên giảm được chi phí bảo dưỡng đoạn đường này.

b. Hiệu quả về môi trường

Khi ô tô hoạt động trên đường nói chung và vận chuyển đất đá mỏ nói riêng sẽ phát thải vào không khí một khối lượng lớn các loại khói, khí độc như CO, CO₂, hydrocacbon, NO₂, SO₂, khói đen, chì, bụi và các dạng hạt khác. Cụ thể như sau:

- Cacbon monoxit (CO): CO là sản phẩm cháy không hoàn toàn của nhiên liệu. Khi ô tô chạy sẽ gây ra độ tập trung CO cao trên đường. Khi xâm nhập vào cơ thể CO sẽ liên kết với hemoglobin trong máu, cản trở việc tiếp nhận O₂, gây nghẹt thở.

- Cacbon dioxit (CO₂): CO₂ là một chất gây ngạt. Khi tiếp xúc với CO₂ ở nồng độ 15% người ta không thể làm việc được. Ở nồng độ 30÷60% có thể gây nguy hiểm tính mạng cho con người.

- Hydro cacbon (C_nH_m): Hydro cacbon là những chất độc gây rối loạn hô hấp, ngay ở nồng độ thấp chúng cũng có thể làm sưng tấy màng phổi, làm thu hẹp cuống phổi, làm viêm mắt, viêm mũi. Ngoài ra chúng còn được coi là nguyên nhân gây ung

thư phổi, họng và đường hô hấp.

- Các oxit nitơ (NOx). Khi tiếp xúc với NOx ở các nồng độ thấp (nhiễm độc mãn tính) có các biểu hiện sau: Kích ứng mắt, rối lọan tiêu hóa, viêm phế quản, tổn thương răng.

- Sunfua dioxit (SO₂). SO₂ là chất ô nhiễm hàng đầu thường được quy kết là một trong những nguyên nhân quan trọng gây tác hại cho sức khỏe của người lao động. SO₂ kích ứng niêm mạc mắt và các đường hô hấp trên. Ở nồng độ rất cao, SO₂ gây viêm kết mạc, bỏng và đục giác mạc. Trường hợp tiếp xúc nhiều với SO₂ có thể làm chết người do ngưng hô hấp, v.v…

- Khói đen, chì và các dạng hạt. Động cơ diesel thải khói đen gấp 7,5 lần so với động cơ xăng. Nguyên nhân gây ra khói đen của xe diesel là do nguyên liệu có nguyên tử cacbon. Chì là một trong những tác nhân gây ô nhiễm quan trọng nhất. Hơi chì theo khí thải phân tán vào không khí, rất có hại cho sức khỏe của con người

- Bụi đất đá tồn đọng trên đường do chất lượng đường kém, đường bẩn và đất đá từ thùng xe rơi xuống trong quá trình vận chuyển, v.v... Nguồn bụi này thường tồn đọng trên đường hoặc bám theo xe và thường cuốn theo lốp xe khi xe chạy.

Ngoài ra, bụi cũng phát sinh khá lớn khi ô tô dỡ tải xuống sườn tầng thải do đất đá va đập vào nhau và sinh ra bụi. Bụi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua đường hô hấp. Chúng có thể gây nên các bệnh đường hô hấp, bệnh hen suyễn, viêm cuống phổi, bệnh khí thũng, bệnh viêm cơ phổi, trước hết là các dạng bệnh bụi phổi.

- Tiếng ồn là dạng ô nhiễm phổ biến khi xe ô tô hoạt động. Tiếng ồn gây tác hại rất lớn đến toàn bộ cơ thể con người nói chung và cơ quan thính giác nói riêng. Tiếng ồn mạnh, thường xuyên gây nên bệnh đau đầu, chóng mặt, cảm giác sợ hãi, bực tức vô cớ, trạng thái tâm thần bất ổn, mệt mỏi, v.v..

Khi áp dụng HTBTĐ, các dạng ô nhiễm trên đều được giảm thiểu, vì:

- Số lượng ô tô được sử dụng để vận chuyển đất đá giảm từ 171 cái có tải trọng quy đổi q = 96 tấn (khi vận chuyển 20 triệu m³ đất đá từ khai trường ra bãi thải Bàng Nâu với cung độ trung bình 8 km) xuống còn 74 cái (để vận chuyển 20 triệu m³ đất đá từ khai trường đến trạm nghiền với cung độ trung bình 2,5 km). Tức là giảm được gần 57% lượng khí thải từ ô tô gây ra vào môi trường.

- Hầu hết toàn tuyến băng tải đã được bao phủ bằng mái che nên hầu như không phát sinh bụi. Bụi chỉ phát sinh ở các vị trí: (1) bun ke khi ô tô dỡ tải vào trạm nghiền; (2) các điểm chuyển tải từ băng tải này sang băng tải khác; (3) đầu rót tải của cầu thải; (4) trên sườn tầng thải. Hiện tại, ở các vị trí (1)÷(3) chủ đầu tư đã trang bị hệ thống phun sương (xem hình H.2), còn vị trí (4) sắp tới chủ đầu tư sẽ trang bị bổ sung hệ thống phun sương dập bụi dạng quạt cao áp (xem hình H.3).

Kết quả quan trắc môi trường về tổng bụi lơ lửng TSP và bụi PM10 trên bãi thải Bàng Nâu tại vùng đổ thải bằng băng tải cũng nhỏ hơn so với vùng đổ thải bằng ô tô (tương ứng là 280 µg/m³ và 100 µg/m³ so với 290 µg/m³ và 110 µg/m³).

c. Hiệu quả về an toàn

Do giảm được số đầu xe cũng như số chuyến xe ô tô vận chuyển và đổ thải đất đá trực tiếp trên bãi thải nên giảm thiểu được rủi ro mất an toàn trên đường vận chuyển cũng như trên bãi thải như: Va quệt và lật xe trên đường; trượt xe trên bãi thải; tai nạn

chết người trên đường và trên bãi thải; v.v…

H.2. Hệ thống phun sương hiện có tại bun ke nhận tải

H.3. Hệ thống phun sương dập bụi dạng quạt cao áp

Tóm lại, qua việc đánh giá sơ bộ về hiệu quả hoạt động của hệ thống vận tải liên hợp ô tô – băng tải tại mỏ than Cao Sơn cho phép rút ra một số kết luận và kiến nghị cơ bản như sau:

1. Phương pháp vận chuyển đất đá bằng hình thức vận tải liên hợp ô tô - băng tải trong khai thác mỏ lộ thiên đã được các nước tiên tiến trên thế giới áp dụng, nhưng lần đầu áp dụng tại Việt Nam. Đây là kết quả của tư duy đổi mới, áp dụng công nghệ tiên tiến trên thế giới vào sản xuất than của lãnh đạo Tập đoàn TKV, VIMCC và Công ty CP Than Cao Sơn. Đó là thành công của sự kết hợp hài hoà giữa kỹ thuật chính xác của cơ khí với khoa học công nghệ mỏ, là bước tiến lớn trong công nghệ khai thác mỏ lộ thiên và cũng là kết quả của sự nỗ lực dám nghĩ dám làm của nhà thầu Liên danh Công ty CP Tân Phú Xuân.

2. Việc áp dụng hình thức vận tải liên hợp ô tô - băng tải tại mỏ than Cao Sơn mặc dù bước đầu gặp nhiều khó khăn như điều kiện kỹ thuật mới, nhà thầu chưa có kinh nghiệm nhưng đã, đang và sẽ mang lại hiệu quả to lớn không chỉ về kinh tế, kỹ thuật công nghệ trong khai thác mỏ lộ thiên, mà còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đơn giản hóa công tác tổ chức và điều hành sản xuất, đảm bảo an ninh và an toàn trên khai trường. Có thể khẳng định, vận tải đất đá bằng hình thức liên hợp ô tô-băng tải thay thế ô tô đơn thuần ở mỏ Cao Sơn – Giải pháp hữu hiệu về kinh tế, môi trường và an toàn. Cần phải nhân rộng kết quả này trong ngành mỏ nói chung và của TKV nói riêng.

3. Kết quả tính toán sơ bộ về hiệu quả kinh tế của hệ thống băng tải đá tại mỏ than Cao Sơn trong suốt đời tồn tại (dự kiến đến năm 2032) là 2.696 tỷ đồng. Khi tính theo giá dầu tháng 6/2019 và cung độ vận tải tăng theo dự án thì hiệu quả kinh tế tăng khá lớn, cụ thể trong 5 năm 2018¸2022 tăng 1.477 tỷ đồng, lớn hơn trường hợp giá dầu tính theo tháng 12/2018 và cung độ vận tải giả sử không tăng là gần 612 tỷ đồng. Đây là một hiệu quả về kinh tế hết sức to lớn đối với Công ty CP Than Cao Sơn nói riêng của của TKV nói chung. Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả kinh tế đó thì cần phải nâng cao năng suất của hệ thống đạt năng suất thiết kế 20 triệu m³/năm vào năm 2020.

Hoàng Văn Khanh - tổng hợp

TS. Lê Đức Phương - Công ty CP Tư vấn ĐT Mỏ và Công nghiệp

KS. Hồ Đức Bình - Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam

KS. Nguyễn Ngọc Dũng, KS. Tạ văn Toản - Công ty CP Than Cao Sơn- Vinacomin

KS. Lê Đức Đạt - Viện Khoa học Công nghệ Sáng tạo Việt Nam