Trong các mỏ khai thác than hầm lò tại Việt Nam cũng như các nước trên thế giới thuốc nổ an toàn hầm lò là vật liệu nổ công nghiệp không thể thiếu. Với định mức chỉ tiêu thuốc nổ dùng trong khai thác hầm lò phổ biến từ 0,2-0,4 kg/tấn than, mỗi năm thế giới sản xuất và tiêu thụ hàng trăm ngàn tấn thuốc nổ an toàn trong môi trường khí mêtan, môi trường bụi nổ và một số mỏ kết hợp cả hai yếu tố trên. Các nhà sản xuất thuốc nổ an toàn hầm lò có kinh nghiệm hàng trăm năm như Anh, Nga, Ba Lan, Mỹ, … đều phát triển các loại thuốc nổ an toàn phù hợp với điều kiện khai thác nhằm bảo đảm vừa phát huy cao nhất hiệu quả của thuốc nổ vừa không gây cháy môi trường mêtan trong các mỏ.
Ở Việt Nam việc nghiên cứu và chế tạo thuốc nổ an toàn hầm lò cũng đã được thực hiện từ những năm 90 của thế kỷ 20 sau khi không còn nguồn các thuốc nổ an toàn cung cấp từ Liên Xô cũ. Các loại thuốc nổ an toàn đã được chế tạo là: AH1 (ngừng sản xuất từ năm 2013) thuốc nổ NTLT, NTLT2 các thuốc nổ này đều do Tổng công ty sản xuất.
Thực hiện chủ trương không dùng thuốc nổ có chứa TNT nên thuốc nổ AH1 đã dần được thay thế bằng thuốc nổ nhũ tương lò than (NTLT) sản xuất trên dây chuyền thuộc dự án thuốc nổ nhũ tương hầm lò 3000 tấn/năm công nghệ Trung Quốc được đưa vào sản xuất từ tháng 4/2009 và thuốc nổ nhũ tương lò than 2 (NTLT2) được sản xuất trên dây chuyền thuộc dự án đầu từ NTLT2 công suất 5.000 tấn/năm công nghệ Hàn Quốc từ tháng 10/2013;
Trong những năm qua, các loại thuốc nổ an toàn hầm lò do Tổng công ty Công nghiệp Hóa chất mỏ -Vinacomin (MICCO) sản xuất nói chung cơ bản đáp ứng được nhu cầu sử dụng và yêu cầu kỹ thuật sử dụng trong các mỏ hầm lò tại Việt Nam khi điều kiện nổ mìn thực hiện đúng quy định với hàm lượng khí mê tan nhỏ hơn 1% và nổ kín (có bua). Với điều kiện nổ hở hay gặp phải trong nổ mìn hầm lò và các mỏ hầm lò có độ thoát khí mê tan lớn (cấp III) đến siêu hạng thì còn có nhiều nguy cơ gây mất an toàn khi nổ mìn, do mức độ an toàn của các thuốc nổ chưa cao. Các loại thuốc nổ nhũ tương an toàn hầm lò hiện nay (NTLT và NTLT2) được xác định là an toàn trong môi trường mêtan khi thử nghiệm theo phương pháp A của TCVN 6570:2005 “Thuốc nổ an toàn dùng trong hầm lò có khí mêtan – Phương pháp thử khả năng nổ an toàn”, đây là phương pháp thử nổ kín (có bua) trong môi trường 8-10% mê tan, với phương pháp này nếu thuốc nổ nổ an toàn không gây cháy nổ khí mêtan thì theo tiêu chí so sánh với các tiêu chuẩn nước ngoài, thuốc nổ NTLT và NTLT2 tương đương tiêu chuẩn thuốc nổ an toàn nhóm P2 ÷ P3 của thế giới (theo bảng phân loại 5 nhóm thuốc nổ an toàn từ thấp (P1) đến cao (P5).
Các mỏ hầm lò của Việt Nam xếp loại theo thoát khí mê tan mức cao từ cấp III đến cấp Siêu hạng các năm gần đây theo số liệu công bố của Bộ Công Thương thì mỏ cấp Siêu hạng phân bố nhiều ở khu vực Uông Bí, Đông Triều – Quảng Ninh (hầu hết các khai trường của Công ty CP Than Mạo Khê) ngoài ra cấp III đến siêu hạng có ở các khai trường khu vực Hạ Long và Cẩm Phả – Quảng Ninh (Công ty Than Quang Hanh), với mức độ thoát khí mê tan trong bản thân các mỏ khác cũng tương đối phức tạp có nhiều nơi cục bộ thường rất cao, do đó hầu hết các mỏ hầm lò hiện nay có nguy cơ cháy nổ cao về khí mê tan, do đó cần thiết phải sử dụng thuốc nổ an toàn hầm lò có mức độ an toàn cao hơn mới hạn chế được rủi ro về cháy nổ khí mê tan khi nổ mìn.
Ở Việt Nam hiện nay theo Thông tư số 13/2018/TT-BCT ngày 15 tháng 6 năm 2018 của Bộ Công Thương đã có danh mục 2 nhóm thuốc nổ an toàn hầm lò chia theo cấp độ an toàn đó là “Thuốc nổ nhũ tương an toàn dùng cho mỏ hầm lò có khí nổ” và “Thuốc nổ nhũ tương an toàn dùng cho mỏ hầm lò có độ thoát khí mê tan siêu hạng”.Về thuốc nổ an toàn hầm lò: Trên thế giới cùng với việc chia cấp độ thoát khí (nguy hiểm về khí) của mỏ, thuốc nổ an toàn được phân chia theo 06 cấp ký hiệu từ P1 đến P5 (P1, P2, P3, P3/4, P4, P5) để sử dụng cho từng cấp độ nguy hiểm khí mỏ khác nhau. P5 được coi là thuốc nổ dùng cho mỏ có độ thoát khí nguy hiểm nhất.
Các loại thuốc nổ nhũ tương an toàn hầm lò (NTLT và NTLT2) hiện nay đang sử dụng thuộc nhóm 1 “Thuốc nổ nhũ tương an toàn dùng cho mỏ hầm lò có khí nổ” an toàn trong môi trường mêtan theo phương pháp A của TCVN 6570:2005 thử nổ kín trong môi trường mê tan 8-10%, thuốc nổ đạt yêu cầu khi thử phép thử này theo các chuyên gia nước ngoài đánh giá và khuyến cáo chỉ nên sử dụng cho các mỏ có mức độ nguy hiểm khí mêtan dưới cấp III và phải nổ kín (khi nạp mìn phải có bua), liều nổ không quá 600g (không quá 600g/lỗ khoan). Qua thử nghiệm cho thấy các thuốc nổ an toàn hầm lò được phép lưu hành (NTLT, NTLT2) đều chưa đáp ứng được các điều kiện khắc nghiệt của tiêu chuẩn TCVN 6570:2005- Phương pháp B (nổ hở).
Nhóm “Thuốc nổ nhũ tương an toàn dùng cho mỏ hầm lò có độ thoát khí mê tan siêu hạng” hiện nay chưa được sản xuất và sử dụng tại Việt Nam.
Trong quá trình khai thác than xuống sâu, các khai trường có độ thoát khí mê tan từ cấp III đến cấp siêu hạng xuất hiện thường xuyên hơn và đã có dấu hiệu mất an toàn khi các biện pháp an toàn trong nạp, nổ mìn không được tuân thủ chặt chẽ (vụ việc ngày 14/02/2012 tại Công ty than Mạo Khê đã xảy ra hiện tượng cháy khí mêtan khi nổ mìn do công tác nạp mìn, chưa đảm bảo kỹ thuật an toàn…).
Qua rà soát, đánh giá về các phương pháp thử của các chuyên gia của các cơ quan chuyên môn, Bộ Công Thương đã đưa ra nhận định trong hai phương pháp A và B của tiêu chuẩn TCVN 6570:2005 thì phương pháp B đã đạt được tiêu chuẩn thử đối với kiểm tra chất lượng loại thuốc nổ an toàn hầm lò cấp độ P5 (thuốc nổ nhũ tương an toàn dùng cho mỏ hầm lò có độ thoát khí mê tan cấp siêu hạng (P5) được quy định trong Thông tư số 13/2018/TT-BCT) như tiêu chuẩn thử của Nhật Bản, Ấn Độ và Australia…
Như vậy nhu cầu có được sản phẩm thuốc nổ an toàn cấp P5 là rất cấp bách trong tình hình khai thác than hầm lò hiện nay và khi điều kiện khai thác hầm lò xuống sâu gặp rất nhiều khí mê tan với mức độ thoát khí lớn, nếu không sử dụng các loại thuốc nổ an toàn hầm lò có mức an toàn cao như P5 thì nguy cơ mất an toàn sẽ rất cao.
Với nhu cầu cấp thiết nêu trên, Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam giao nhiệm vụ cho Tổng Công ty Hóa chất mỏ đi khảo sát ở các nước trên thế giới để mua công nghệ sản xuất loại thuốc nổ an toàn hầm lò cấp độ P5 nhưng không có đơn vị nào cung cấp vì đây là sản phẩm có hàm lượng công nghệ cao nên các hãng sản xuất thuốc nổ trên thế giới đều muốn giữ bí quyết công nghệ, không muốn đề cập chuyển giao công nghệ mà đều có xu hướng chào giá bán sản phẩm cho khách hàng; Qua thư chào giá của Tập đoàn thuốc nổ HANWHA – Hàn Quốc về sản phẩm thuốc nổ nhũ tương an toàn nghiên cứu mới của hãng thì qua thử nghiệm cho thấy các thông số kỹ thuật không đạt tiêu chuẩn về thuốc nổ an toàn P5, việc đặt hàng nghiên cứu, chuyển giao công nghệ sản xuất thuốc nổ nhũ tương an toàn hầm lò có độ thoát khí mê tan cấp siêu hạng thực sự đắt đỏ (thuốc nổ theo dự án nghiên cứu theo hướng cấp độ P5 do Tổng Công ty HANWHA – Hàn Quốc chào giá nghiên cứu và chuyển giao công nghệ một loại thuốc nổ an toàn có tiêu chuẩn P5 với mức giá là 750.000 USD (xấp xỉ 17,600 tỷ VNĐ) dạng hồ sơ (chưa bao gồm vật tư, dây chuyền công nghệ và các chi phí khác).
Việc chuyển giao công nghệ sản xuất nếu đạt được cũng sẽ chịu một tình trạng chung là phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu do bên chuyển giao cung cấp do đó giá thành sản xuất sản phẩm rất cao do nguyên liệu phải nhập khẩu…và dẫn đến không chủ động trong sản xuất kinh doanh của đơn vị.
Việc nhập khẩu sản phẩm thuốc nổ cùng loại của các nước để sử dụng nổ mìn trong nước có chi phí cao vì giá bán tại xưởng đã cao và chi phí vận chuyển cao do điều kiện vận chuyển VLNCN hiện nay khi nhập khẩu gặp nhiều khó khăn về thủ tục Hải quan vì các nước đang siết chặt các quy định về vận chuyển VLNCN nhằm đảm bảo an toàn và an ninh quốc gia, phương tiện vận chuyển đều phải chở riêng (một tàu riêng biệt) nên giá nhập thuốc nổ khi về đến Việt Nam thường rất cao; Bên cạnh đó khi phải nhập khẩu sẽ không chủ động được thuốc nổ cho nổ mìn, không phát huy được nguồn nguyên liệu của các nhà máy sản xuất trong nước như Nhà máy sản xuất Amoni nitrat, nguồn nguyên liệu dầu nhiên liệu… tổn thất về ngoại tệ, không giải quyết được vấn đề kinh tế cũng như xã hội theo chủ trương hiện nay của Đảng và Nhà nước là phát huy nội lực và Người Việt Nam ưu tiên dùng hàng Việt Nam.
Trước tình hình khó khăn đó, Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam đã yêu cầu Tổng công ty Công nghiệp Hóa chất mỏ – Vinacomin nghiên cứu, chế tạo sản phẩm thuốc nổ an toàn có mức độ an toàn cháy nổ cao hơn các loại thuốc nổ hiện nay, tương đương với mức an toàn cấp 5 (P5) của các hãng nổi tiếng trên thế giới đã sản xuất.
Quá trình thực hiện và sản phẩm công trình:
Thực hiện kế hoạch khoa học và công nghệ (KH&CN) của Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam giao, Bộ Công Thương phê duyệt quản lý thực hiện đề tài lĩnh vực vật liệu nổ công nghiệp (VLNCN), MICCO đã chủ trì cùng với một số đơn vị trong Tập đoàn đã tập hợp đội ngũ kỹ sư, các cán bộ, chuyên gia, tham khảo tài liệu và phân tích mẫu các loại thuốc nổ của Liên xô (trước đây), Anh, Nhật Bản, Ấn độ, Hàn Quốc, Trung quốc…,tìm hiểu các nguyên liệu có sẵn ở Việt Nam, từ đó đề xuất phương án thiết kế sản phẩm về chất lượng phải tương đương hoặc cao hơn sản phẩm cùng loại của nước ngoài nhưng lại phù hợp với tình hình thực tế về thiết bị, công nghệ, nguyên liệu hiện có ở Việt Nam.
Trải qua nhiều khó khăn trong quá trình nghiên cứu từ lý thuyết đến thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu thiết kế chế tạo dây chuyền Pilot sản xuất và sản xuất thử, kiểm tra chất lượng của sản phẩm thuốc nổ nhũ tương an toàn hầm lò nghiên cứu được, khảo sát tình hình nổ mìn tại các mỏ hầm lò có nguy cơ cháy nổ cao về khí mê tan của các Công ty cổ phần Than Mạo Khê, Quang Hanh, Nam mẫu, Vàng Danh, Hà Lầm, … từ năm 2016 đến tháng 12 năm 2018 thuốc nổ nhũ tương an toàn hầm lò NTLT5 thuộc nhóm P5 đầu tiên do MICCO nghiên cứu và sản xuất thử trên dây chuyền của đề tài có các chỉ tiêu kỹ thuật tương đương với các sản phẩm của nước ngoài, mở ra hướng sản xuất quy mô lớn để thay thế hàng nhập khẩu.
Trong đó các chỉ tiêu kỹ thuật của thuốc nổ NTLT5 đạt được như sau:
| TT |
Chỉ tiêu kỹ thuật |
ĐVT |
Mức |
| 1 |
Khối lượng riêng |
g/cm3 |
1,05 ÷1,15 |
| 2 |
Tốc độ nổ |
m/s |
3.500 ÷ 4.200 |
| 3 |
Khả năng sinh công bằng con lắc xạ thuật (so với thuốc nổ ANFO chuẩn) |
% |
56 ÷ 61
(179÷196cm3) |
| 4 |
Độ nén trụ chì |
mm |
≥ 10 |
| 5 |
Khoảng cách truyền nổ |
cm |
2 |
| 6 |
Nổ an toàn trong môi trường có khí mêtan (Phương pháp B -TCVN 6570:2005) |
– |
10 lần không gây cháy nổ khí CH4 |
| 7 |
Phương tiện kích nổ |
– |
Kíp nổ số 8 |
| 8 |
Thời hạn sử dụng |
tháng |
06 |
| 9 |
Lượng khí độc sinh ra khi nổ (quy ra CO) |
lít/kg |
≤ 150 |
Thuốc nổ P5 (NTLT5) do MICCO nghiên cứu sản xuất có tính năng tương đương thuốc nổ an toàn cấp độ P5 thuốc nổ Powergel P501của hãng ORICA – Australia dùng để nổ mìn cho các mỏ hầm lò có nguy cơ cao về cháy nổ khí mê tan theo nhu cầu cấp thiết hiện nay:
Dây chuyền thiết bị sản xuất thuốc nổ nhũ tương an toàn dùng cho mỏ hầm lồ có độ thoát khí mê tan siêu hạng NTLT5 (thuốc nổ an toàn cấp P5)
Tổng công ty MICCO đã nghiên cứu thiết kế chế tạo được dây chuyền công nghệ sản xuất thuốc nổ an toàn hầm lò NTLT5 công suất 1.000 kg/giờ kết hợp với công đoạn đóng thỏi thực hiện tại hệ thống đóng thỏi thuốc nổ thuộc dây chuyền NTHL2 đã được đầu tư.
Sản phẩm sản xuất ra có giá thành thấp, thân thiện với môi trường, an toàn trong sản xuất, bảo quản và sử dụng tiện lợi;
Nguyên liệu để sản xuất có sẵn trong nước nên đã chủ động được nguyên liệu về số lượng và chất lượng đầu vào, kiểm soát tốt chất lượng sản phẩm.
Đề tài đã được Hội đồng KH&CN Nhà nước nghiệm thu và được Bộ Công Thương công nhận kết quả theo Quyết định số 4997/QĐ-BCT, ngày 27/12/2018.
Sản phẩm đã được công bố hợp quy và Bộ Công Thương cấp phép sản xuất thương mại.
Hiệu quả mang lại:
Hiện nay Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam đang đẩy mạnh khai thác than hầm lò. Việc khai thác hầm lò ngày một xuống sâu nhằm bảo vệ môi trường và công nghệ khai thác phải được hiện đại hóa, thuốc nổ an toàn hầm lò từ 5 năm gần đây sử dụng từ 4.000 đến 5.000 tấn/năm và có xu thế tăng lên. Các mỏ than hầm lò của Việt Nam tương đối phức tạp về mức độ thoát khí mê tan, việc thoát khí mỏ cao và khó lường, nguy cơ cháy nổ khí mỏ cao. Nguyên nhân cháy nổ có thể tiềm ẩn từ các thiết bị khai thác trong hầm lò và đặc biệt là khi sử dụng VLNCN để nổ mìn.
Với việc nghiên cứu sản xuất được thuốc nổ nhũ tương an toàn dùng cho mỏ hầm lò có độ thoát khí mê tan siêu hạng P5 (NTLT5) tương đương tiêu chuẩn chất lượng về thuốc nổ có độ an toàn cao nhất P5 của thế giới, nếu áp dụng kết quả của đề tài sẽ đáp ứng được yêu cầu nổ mìn ở các mỏ hầm lò có độ thoát khí cấp trung bình đến siêu hạng. Nhất là khi điều kiện nổ mìn với độ thoát khí mỏ lớn, phức tạp, xuống sâu cần thiết phải sử dụng loại thuốc nổ có độ an toàn cao hơn.
Thành công của công trình nghiên cứu sản xuất được thuốc nổ nhũ tương an toàn dùng cho mỏ hầm lò có độ thoát khí mê tan siêu hạng NTLT5 đã khẳng định được trình độ nghiên cứu KH&CN của đội ngũ cán bộ kỹ thuật của Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam đã làm chủ được công nghệ, tiết kiệm lớn về chi phí so với phải nhập khẩu công nghệ hoặc nhập khẩu sản phẩm từ các nước trên thế giới.
Về hiệu quả kinh tế xã hội, với sản lượng được sản xuất ra và tiêu thụ dự kiến hằng năm mỗi năm sẽ tiết kiệm khoảng 8,5 triệu USD so với nhập khẩu thuốc nổ.
Công trình có ý nghĩa về đảm bảo an toàn cho các mỏ hầm lò trong sản xuất than, cụ thể là hạn chế tối đa nguy cơ cháy nổ khí mê tan trong hầm lò khi nổ mìn và các mỏ hầm lò chủ động hơn trong kế hoạch sản xuất kinh doanh của mình.
