Công cụ khai thác mỏ chạy bằng điện là một trong những công nghệ mới được áp dụng trong ngành khai thác mỏ, giúp giảm thiểu khí thải và tiết kiệm năng lượng. Công nghệ này cung cấp giải pháp sạch hơn, mát hơn và hiệu quả hơn thay cho các máy móc, thiết bị chạy bằng nhiên liệu diesel truyền thống, đặc biệt ở những địa điểm khai thác mỏ có nhiều thách thức.

Ý tưởng về một mỏ được vận hành hoàn toàn bằng điện nghe có vẻ như ở tương lai xa vời, nhưng thực ra nó lại gần hơn bạn nghĩ. Khi các công ty khai thác mỏ tăng cường tìm kiếm các giải pháp thông minh để đưa các nhiên liệu thay thế vào sử dụng, mục tiêu giảm phát thải của ngành khai khoáng thông qua điện khí hóa sẽ sớm trở thành hiện thực.

Dưới đây là một số công cụ khai thác mỏ chạy bằng điện hàng đầu đang được các công ty khai thác mỏ sử dụng một cách hiệu quả tại các cơ sở khai thác của mình.

1. Hệ thống thực tế ảo (VR)

VR có thể được sử dụng để tạo ra mô hình 3D của các mỏ dưới lòng đất, giúp các kỹ sư và nhà địa chất hình dung và nắm được bố cục của mỏ. Công nghệ này rất có ích cho việc lập kế hoạch và thiết kế các mỏ mới hoặc để xác định và ngăn ngừa các nguy cơ. Đồng thời, nó mang lại an toàn cho người lao động và cải thiện tính hiệu quả trên toàn mạng lưới khai thác.

Theo báo cáo “Thực tế tăng cường (AR) trong khai thác mỏ” của trang Công nghệ Khai thác mỏ, doanh nghiệp sử dụng AR dự kiến sẽ đóng góp tới 65% doanh thu AR vào năm 2030, đạt 150 tỷ USD. Hiện nay, các công ty công nghệ đổi mới hàng đầu thế giới, trong đó có Công ty Normet của Anh, đang tập trung đào tạo mô phỏng VR trong lĩnh vực thi công bê tông phun.

Một ứng dụng đào tạo mỏ VR phát triển bởi 4Experience, công ty chuyên cung cấp các ứng dụng VR, AR, 3D và AI đặc biệt cho các doanh nghiệp và tổ chức. Nguồn: 4Experience

2. Thang thủy lực

Thang điện được cơ giới hóa mang lại nhiều lợi ích cho quá trình khai thác mỏ, cho phép di chuyển nhanh hơn và hiệu quả hơn giữa các cấp độ của cơ sở khai thác. Người lao động có thể di chuyển một cách nhanh chóng và an toàn khi tiếp cận các khu vực có nhiều thách thức. Do đó, việc bảo trì, kiểm tra và sửa chữa cũng được thực hiện dễ dàng hơn.

Công ty Hedweld của Australia có một loạt các sản phẩm thang thủy lực dòng Safe-Away, cung cấp các hệ thống tiếp cận sáng tạo và công nghệ tiên tiến được thiết kế để cải thiện độ an toàn cũng như hiệu quả tại các khu vực khai thác mỏ và vận chuyển đất đá. Vận hành bằng thủy lực, các thang dòng Safe-Away có thể được gập lại gọn gàng trong khung khi máy san gạt đang hoạt động. Ngoài ra, thang còn được tích hợp một khung đặc biệt để lắp trực tiếp vào máy xúc đào.

Thang thủy lực tiện dụng và an toàn của Công ty Hedweld. Nguồn: Hedweld

3. Hệ thống thông gió

Hệ thống thông gió là bộ phận tiêu thụ điện năng lớn nhất trong các mỏ hầm lò - chiếm tới 50% năng lượng sử dụng.

Hệ thống thông gió chạy điện giúp các mỏ tiết kiệm chi phí năng lượng đồng thời hoạt động hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng không khí tại chỗ, cho phép kiểm soát tốt hơn, đặc biệt là trong các mỏ khai thác hầm lò. Các hệ thống này giúp loại bỏ các khí độc hại, bụi và khói được tạo ra trong quá trình khai thác mỏ, từ đó cải thiện môi trường làm việc cho thợ mỏ.

Stantec, một công ty thiết kế và kỹ thuật toàn cầu, đặt lĩnh vực trọng tâm khi xử lý thông gió cho các mỏ ngầm là sự an toàn cho thợ mỏ: đảm bảo luồng không khí đủ về số lượng và chất lượng. Hiểu rõ sự phụ thuộc lẫn nhau giữa hệ thống thông gió của mỏ, việc đạt được các mục tiêu sản xuất và hiệu quả năng lượng nên ngoài vấn đề an toàn, Stantec cũng tập trung vào tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính.

Hệ thống thông gió chạy điện của Stantec cho phép các mỏ tiết kiệm được chi phí năng lượng trong khi đảm bảo thợ mỏ nhận được không khí sạch ở bất cứ đâu và bất cứ khi nào họ cần. Nguồn: Stantec

4. Xe điện chạy pin

Xe điện chạy pin đang thay đổi cách tiến hành khai thác mỏ với lượng khí thải carbon ít hơn nhiều, đồng thời tạo ra môi trường làm việc an toàn hơn cho người lao động.

Điện khí hóa trong ngành khai thác mỏ còn mang lại nhiều lợi ích khác, chẳng hạn như giảm nhiệt và giảm tiếng ồn, tất cả đều có lợi cho sức khỏe của người vận hành.

Sandvik, công ty kỹ thuật Thụy Điển dẫn đầu thế giới về điện khí hóa trong khai thác mỏ, có hẳn một đội xe khai thác mỏ chạy bằng pin hỗ trợ hoạt động khai khoáng của công ty tại Canada. Điểm đặc biệt là đội xe của Sandvik được trang bị công nghệ pin tự hoán đổi nên không đòi hỏi xây dựng cơ sở hạ tầng điện, chẳng hạn như cần cẩu hoặc điểm sạc nhanh.

 Đội ngũ xe chạy bằng pin của Công ty Sandvik có khả năng thích ứng với các đòi hỏi khắt khe của các mỏ hầm lò. Nguồn: Sandvik

5. Xe tải chuyên chở

Xe tải điện không chỉ đảm bảo lượng khí thải ít hơn mà còn ít tiếng ồn hơn do chạy bằng điện. Xe tải điện cũng mang lại điều kiện làm việc an toàn hơn vì một số xe tải được trang bị công nghệ tự lái.

Xe tải điện có ưu thế chất tải nhanh hơn và đi lên - xuống dốc nhanh hơn. Ngoài ra, xe tải điện có kích cỡ nhỏ hơn trên mỗi công suất. Lấy ví dụ, xe tải điện tải trọng 50 tấn có kích cỡ bằng xe tải truyền thống 40 tấn. Điều này có nghĩa là với cùng một sản lượng đầu ra, có thể xây các đường hầm nhỏ hơn trong một mỏ hầm lò, đồng nghĩa với việc phải di chuyển ít chất thải hơn khi xây dựng mỏ và tiết kiệm được chi phí xây dựng hoặc phát triển mỏ.

Komatsu, một công ty đa quốc gia của Nhật Bản chuyên sản xuất các thiết bị xây dựng, khai thác khoáng sản và công nghiệp, sử dụng xe tải khai thác chạy điện cho cả hoạt động xây dựng và khai thác mỏ. Công ty cung cấp xe tải công suất từ 30 tấn đến 400 tấn để giúp khách hàng đáp ứng các mục tiêu năng suất của mình.

Xe tải khai thác chạy điện công suất 400 tấn của Komatsu. Nguồn: Komatsu

6. Băng tải

Băng tải điện và hệ thống băng tải điện hoạt động tương tự như các băng tải truyền thống được sử dụng trong khai thác mỏ. Các băng tải được cung cấp năng lượng bằng điện thay vì trọng lực và chuyên vận chuyển tải trọng lớn, nặng, cũng như tải trọng và các bộ phận nhỏ hơn. Các băng tải điện góp phần tăng cường hiệu quả sản xuất của một khai trường.

Torex, công ty khai thác vàng hàng đầu của Canada, đã đầu tư vào một loạt các thiết bị điện tại mỏ khai thác vàng của mình ở bang Guerrero, Mexico. Đặc biệt, Torex sử dụng một hệ thống băng chuyền chạy hoàn toàn bằng dây cáp điện để vận chuyển quặng tại mỏ khai thác của mình.

Hệ thống băng chuyền chạy hoàn toàn bằng dây cáp điện để vận chuyển quặng của Công ty khai thác vàng Torex. Nguồn: Torex

7. Máy nghiền

Máy nghiền điện không chỉ thân thiện với môi trường và tiết kiệm năng lượng hơn mà còn lãng phí ít năng lượng hơn trong quá trình hoạt động, từ đó giúp tiết kiệm chi phí theo thời gian. Ngoài ra, do máy nghiền điện vận hành êm hơn so với máy nghiền chạy bằng dầu diesel nên ô nhiễm tiếng ồn được giảm bớt, tạo môi trường làm việc tốt hơn cho người lao động.

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đối với các giải pháp bền vững, nhà sản xuất thiết bị khai thác mỏ Metso Outotec đang tiến hành một chương trình phát triển một loạt các máy nghiền và sàng gắn trên đường ray chạy bằng điện, với tổng vốn đầu tư là 21,7 triệu đô la Mỹ.

Các máy nghiền gắn trên đường ray chạy bằng điện của Metso Outotec. Nguồn: Metso

8. Máy khoan

Với việc sử dụng tự động hóa ngày càng tăng trong ngành khai thác mỏ, máy khoan điện có thể được tích hợp một cách dễ dàng do có khả năng vận hành từ xa. Điều này làm tăng độ an toàn cho người vận hành trong quá trình khai thác, nhất là ở các khu vực có nhiều nguy hiểm.

Tháng 4-2023, Skanska, một trong những tập đoàn xây dựng và phát triển dự án hàng đầu thế giới, bắt đầu thử nghiệm giàn khoan điện đầu tiên trên thế giới. Skanska đã hợp tác với nhà sản xuất động cơ BAUER Maschinen GmbH để đưa giàn khoan công suất cao, plug-in (cắm vào nguồn điện) vào hoạt động trong dự án đường sắt cao tốc HS2 của Vương quốc Anh. Động cơ điện của giàn khoan, eBG33, đã thay thế động cơ diesel ban đầu và được cung cấp năng lượng bởi trạm biến áp điện của riêng nó, loại bỏ sự cần thiết phải dựa vào máy phát điện chạy bằng nhiên liệu dự phòng.

Giàn khoan công suất cao, cắm vào nguồn điện đầu tiên trên thế giới - Bauer eBG33, giúp loại bỏ 1.200kg khí thải CO₂ mỗi ngày và giảm 50% tác động của tiếng ồn. Nguồn: Skanska

9. Máy đào (xẻng máy)

Máy đào chạy điện duy trì lực đào liên tục và có tuổi thọ khoảng 120.000 giờ. Điều này có nghĩa là máy đào chạy điện có thể hoạt động trong nhiều năm, phù hợp với các mỏ có tuổi thọ khoảng 20 năm.

Tập đoàn Liebherr, một trong những nhà sản xuất thiết bị xây dựng lớn nhất thế giới, cung cấp máy đào chạy bằng điện, bao gồm các mẫu R 9800 và R 9200, được sử dụng trong các hoạt động khai thác mỏ lộ thiên. Với hơn 30 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực máy điện, Liebherr đóng góp đáng kể vào việc giảm tác động đến môi trường của các hoạt động khai thác mỏ, cũng như khả năng mở rộng các dòng sản phẩm thiết bị điện.

Máy đào R 9800 của Tập đoàn Liebherr. Nguồn: Liebherr

10. Máy xúc lật

Máy xúc lật chạy bằng điện hoặc pin có nhiều ưu điểm như: không khí sạch hơn, ít tiếng ồn hơn và ít nhiệt hơn, đặc biệt là khi khai thác dưới lòng đất. Qua đó, tạo môi trường làm việc thoải mái hơn cho người vận hành, góp phần cải thiện sức khỏe và vấn đề an toàn dài hạn. Ngoài ra, chi phí vận hành thường thấp hơn so với máy xúc chạy bằng nhiên liệu diesel truyền thống.

Công ty thiết bị xây dựng của Mỹ, Caterpillar, là một trong những công ty cung cấp máy xúc lật hầm lò chạy bằng điện, được trang bị khả năng sạc nhanh và có khả năng tự động đào cho phép hoạt động bền bỉ và mạnh mẽ.

Máy xúc lật chạy bằng điện đầu tiên của Caterpillar, sử dụng pin lithium ion. Nguồn Australian Mining

Các công cụ khai thác mỏ chạy bằng điện được thiết kế để giúp các nhà khai thác mỏ thực hiện công việc nhanh hơn và an toàn hơn đồng thời giảm bớt tác động đến môi trường. Tuy nhiên, để tìm được công cụ phù hợp với nhu cầu, cần xem xét các yếu tố như quy mô mỏ, loại khoáng sản được khai thác cũng như các yêu cầu về hiệu suất và tiết kiệm năng lượng./.