Quá trình chuyển dịch sang năng lượng tái tạo đang thúc đẩy mạnh mẽ nhu cầu khoáng sản trên toàn cầu. Trước áp lực phải đẩy nhanh tiến độ thăm dò đồng thời bảo đảm an toàn và kiểm soát chi phí, ngành khai khoáng bắt đầu chú ý nhiều hơn đến giải pháp giàn khoan tự động. Công nghệ này không chỉ giúp giảm rủi ro cho người lao động mà còn góp phần nâng cao hiệu quả trong hoạt động thăm dò.

Các công ty khai thác mỏ đang triển khai tự động hóa các giàn khoan thăm dò nhằm giảm chi phí và tăng hiệu quả quy trình. Ảnh: Parilov / Shutterstock

Tiến bộ công nghệ

Trước đây, khoan thăm dò phụ thuộc nhiều vào lao động thủ công, với thợ khoan trực tiếp thực hiện các công đoạn nâng, ghép nối và tháo lắp cần khoan, ống và lõi khoan trong điều kiện tiềm ẩn nhiều rủi ro. Hiện nay, sự phát triển của tự động hóa, robot và trí tuệ nhân tạo đang thay đổi đáng kể quy trình này.

Giàn khoan tự động có thể định vị đến các vị trí khoan được xác định trước, hoạt động với sự can thiệp tối thiểu của con người và xử lý dữ liệu địa chất theo thời gian thực. Công nghệ này giúp nâng cao độ chính xác, hạn chế lỗi từ con người và cải thiện hiệu quả vận hành.

Các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) như Boart Longyear và Epiroc đã phát triển hệ thống tự động hóa xử lý cần khoan và ống lõi, những khâu vốn nặng nhọc và nguy hiểm nhất. Boart Longyear hiện thử nghiệm hệ thống điều khiển mới cho mẫu LF160i tại Chile và Australia, thay thế bảng điều khiển thủy lực bằng màn hình kỹ thuật số và cần điều khiển điện tử. Nhờ đó, nhiều thao tác căn chỉnh, kết nối và định vị có thể tự động hóa, giảm đáng kể khối lượng công việc thủ công.

Công ty Boart Longyear đang thử nghiệm giàn khoan LF160i ở bang Arizona, Mỹ. Credit: Boart Longyear

Ngoài ra, các công ty công nghệ như Tribe Tech và XtremeX Mining Technology đang phát triển giàn khoan hoàn toàn tự động, không cần nhân viên trực tiếp trên bệ khoan. Đầu năm 2025, XtremeX công bố mẫu giàn khoan mới tích hợp hệ thống điều khiển tự động và nguồn điện lai, dự kiến thử nghiệm tại mỏ đồng Santa Cruz (Arizona, Mỹ), với mục tiêu đạt độ sâu khoan tới 2.000 mét.

Tính năng nổi bật

Các giàn khoan tự động hiện đại được trang bị nhiều công nghệ tiên tiến. Ứng dụng hệ thống định vị và lập bản đồ đồng thời (SLAM) giúp thiết bị hoạt động hiệu quả trong môi trường ngầm phức tạp, đặc biệt ở những khu vực chưa từng được thăm dò.

Một ví dụ khác là hệ thống AutoMine® Concept của Sandvik, có khả năng thực hiện toàn bộ chu trình khoan - từ lập kế hoạch, vận hành cho đến tự động quay về trạm sạc. Đây là bước tiến cho thấy tiềm năng của dây chuyền khai thác có mức độ tự động hóa cao hơn trong tương lai.

Lợi ích về an toàn và hiệu quả kinh tế

Việc áp dụng giàn khoan tự động mang lại lợi ích rõ rệt cả về an toàn và kinh tế. Công nghệ này giúp giảm nhu cầu lao động thủ công, rút ngắn thời gian khoan và cắt giảm chi phí vận hành, đồng thời góp phần giải quyết tình trạng thiếu hụt nhân công. Ở khía cạnh an toàn, việc loại bỏ sự can thiệp trực tiếp của con người trong các thao tác nguy hiểm giúp hạn chế tai nạn lao động. Xét về hiệu quả, giàn khoan có khả năng vận hành liên tục, tự điều chỉnh theo dữ liệu trong quá trình khoan và duy trì chính xác quỹ đạo khoan, từ đó nâng cao độ tin cậy và năng suất.

Thách thức trong triển khai

Dù sở hữu nhiều ưu điểm, giàn khoan tự động vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi. So với giàn khoan sản xuất, công nghệ tự động hóa trong khoan thăm dò phức tạp và tốn kém hơn do đòi hỏi độ sâu lớn và yêu cầu cao về phân tích địa chất.

Các doanh nghiệp thăm dò, vốn thường hạn chế về ngân sách, có xu hướng thận trọng, chưa sẵn sàng thay thế thiết bị đang vận hành ổn định cho đến khi công nghệ mới chứng minh được hiệu quả và tính kinh tế. Theo dự báo của các chuyên gia, giàn khoan hoàn toàn tự động có thể trở thành tiêu chuẩn trong vòng 3–5 năm tới, nhưng cũng có thể cần đến một thập kỷ để được ứng dụng rộng rãi. Tốc độ chuyển đổi trong ngành khai khoáng thường chậm hơn so với các lĩnh vực công nghiệp khác.

 Triển vọng phát triển

Trong thời gian tới, nghiên cứu và phát triển sẽ là yếu tố quyết định để khai thác hết tiềm năng của giàn khoan tự động. Sự kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo, máy học và robot hứa hẹn cải thiện quy trình, giảm phát thải carbon và đáp ứng các mục tiêu bền vững của ngành khai khoáng.

Các doanh nghiệp tiên phong trong triển khai công nghệ này không chỉ nâng cao lợi thế cạnh tranh, mà còn đáp ứng tốt hơn những yêu cầu nghiêm ngặt về môi trường. Lộ trình phát triển giàn khoan tự động có thể mở ra một giai đoạn mới cho ngành khai khoáng, nơi hiệu quả khai thác đi đôi với việc sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên hữu hạn của Trái đất./.