Tổng quan nghiên cứu

Nhu cầu năng lượng phục vụ phát triển kinh tế - xã hội tại Việt Nam đang gia tăng nhanh chóng theo tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Theo Quyết định số 403/QĐ-TTg ngày 14 tháng 3 năm 2016 của Thủ tướng Chính phủ về điều chỉnh Quy hoạch phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2020, có xét đến triển vọng đến năm 2030, tổng nhu cầu than trong nước được dự báo tăng từ 47,5 triệu tấn năm 2016 lên 86,4 triệu tấn vào năm 2020, đạt 121,5 triệu tấn năm 2025 và chạm mốc 156,6 triệu tấn vào năm 2030. Riêng lĩnh vực nhiệt điện, lượng than tiêu thụ dự báo tăng vọt từ 33,2 triệu tấn năm 2016 lên 131,1 triệu tấn vào năm 2030, chiếm trên 83% tổng nhu cầu toàn quốc. Để đáp ứng sản lượng thương phẩm theo Quyết định số 60/QĐ-TTg từ mức 45-47 triệu tấn năm 2012 lên trên 75 triệu tấn sau năm 2030, ngành khai thác than phải đối mặt với áp lực gia tăng công suất khai thác xuống các tầng sâu địa chất vô cùng phức tạp.

Thực tiễn khai thác than hầm lò tại Việt Nam đang gặp trở ngại lớn khi gần 75% tổng trữ lượng vỉa than nằm ở điều kiện địa chất không ổn định, chiều dày biến đổi, độ dốc vỉa lên tới 35 độ, đi kèm nguy cơ tích tụ khí mêtan và độ ẩm môi trường thường xuyên vượt mức 90%. Mặc dù việc đưa cơ giới hóa vào các đơn vị như Công ty Than Khe Chàm, Than Mạo Khê và Than Vàng Danh từ năm 2002 đã chứng minh hiệu quả rõ nét với sản lượng tăng trên 1,6 lần và năng suất lao động tăng 3,6 lần, nhưng quá trình chuyển dịch lên mức độ tự động hóa toàn diện vẫn diễn ra chậm chạp và thiếu đồng bộ.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là giải quyết những bất cập trong việc hoạch định và thực thi chính sách công nghệ, từ đó đề xuất các giải pháp hoàn thiện khung chính sách thúc đẩy ứng dụng tự động hóa trong khai thác than hầm lò. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam cùng hai đơn vị thành viên nòng cốt là Công ty Than Khe Chàm và Công ty Than Uông Bí, dựa trên chuỗi dữ liệu thực tế thu thập từ năm 2012 đến năm 2018. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa chiến lược nhằm cải thiện các chỉ số an toàn lao động, tối ưu hóa chi phí sản xuất và nâng cao năng suất khai thác của ngành năng lượng quốc gia.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết chu trình chính sách kết hợp mô hình điều khiển học chính sách. Chu trình chính sách bao gồm 5 giai đoạn liên hoàn khép kín: xác định vấn đề, hoạch định và lựa chọn giải pháp, thẩm định phê duyệt ban bố, triển khai thực hiện, và đánh giá tác động thông qua kênh thông tin phản hồi. Theo cấu trúc phân tích chính sách, một chính sách công nghệ hoàn chỉnh được cấu thành từ 4 tầng nền tảng: triết lý, hệ quan điểm, hệ chuẩn mực và hệ khái niệm, xoay quanh hai trục trung tâm là mục tiêu chính sách và phương tiện chính sách.

Khung phân tích công nghệ được tiếp cận theo mô hình 4 thành phần thiết bị, con người, thông tin và tổ chức. Trong đó:

  • Khái niệm công nghệ được xác định theo Luật Chuyển giao Công nghệ năm 2017 là giải pháp, quy trình, bí quyết có kèm hoặc không kèm công cụ, phương tiện dùng để biến đổi nguồn lực thành sản phẩm.
  • Khái niệm chính sách được định nghĩa là tập hợp biện pháp thể chế hóa do chủ thể quản lý ban hành nhằm kích thích động cơ và định hướng hành vi của các nhóm xã hội thực hiện mục tiêu ưu tiên.
  • Khái niệm tự động hóa được hiểu là quá trình kết hợp thu thập, xử lý thông tin và tác động lên hệ thống nhằm đạt mục đích định trước mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người.

Khung đánh giá tác động phân định rõ tác động dương tính, tác động âm tính và tác động ngoại biên. Hệ tiêu chí đánh giá chính sách công nghệ tự động hóa trong ngành than hầm lò được thiết lập dựa trên 5 tiêu chuẩn cốt lõi: tính hiệu lực, tính khả thi, tính hiệu quả, tính kinh tế, tính công bằng, gắn liền với 4 chỉ tiêu đặc thù ngành mỏ gồm tăng năng suất, đổi mới công nghệ, phát triển bền vững và bảo đảm an toàn phòng nổ theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7079.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thứ cấp phong phú từ 8 văn bản quy phạm pháp luật và chiến lược phát triển cấp quốc gia ban hành từ năm 2006 đến năm 2018, bao gồm Nghị quyết số 20-NQ/TW năm 2011, Nghị quyết số 23-NQ/TW năm 2018, Luật Khoa học và Công nghệ năm 2013, Luật Chuyển giao Công nghệ năm 2017, Quyết định số 418/QĐ-TTg, Quyết định số 347/QĐ-TTg, Quyết định số 66/2014/QĐ-TTg và Quyết định số 13/2017/QĐ-TTg. Các báo cáo thống kê ngành chỉ ra rằng hoạt động khoa học và công nghệ đã đóng góp trên 30% giá trị gia tăng trong sản xuất nông nghiệp, 38% trong sản xuất giống cây trồng vật nuôi, và thúc đẩy chỉ số sản xuất công nghiệp toàn ngành tăng trưởng 9,4% trong năm 2017.

Về phương pháp chọn mẫu, luận văn sử dụng kỹ thuật chọn mẫu có chủ đích với tổng thể khảo sát là Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam bao gồm gần 100 đơn vị thành viên. Cỡ mẫu khảo sát thực địa chuyên sâu được cố định tại 2 doanh nghiệp tiêu biểu là Công ty Than Khe Chàm và Công ty Than Uông Bí. Đây là hai đơn vị đại diện cho các điều kiện khai thác hầm lò phức tạp nhất nhưng đi đầu trong việc đầu tư công nghệ mới. Nghiên cứu thực hiện phỏng vấn sâu trực tiếp và gián tiếp qua thư điện tử đối với 10 chuyên gia đầu ngành đến từ Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa, Hội Khoa học và Công nghệ Mỏ, và Cục Công nghiệp thuộc Bộ Công Thương. Phương pháp tiếp cận hệ thống kết hợp phân tích cá biệt và so sánh được lựa chọn vì tính chất đa ngành của chu trình chính sách, cho phép đánh giá logic từ khâu ban hành văn bản vĩ mô đến năng lực hấp thụ công nghệ tại hiện trường sản xuất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, hệ thống thể chế vĩ mô về khoa học công nghệ đã được ban hành tương đối đầy đủ với việc chỉ số đổi mới sáng tạo toàn cầu của Việt Nam tăng 12 bậc từ vị trí 59 lên vị trí 47 trên 127 nền kinh tế vào năm 2017. Tuy nhiên, khung chính sách công nghệ riêng biệt dành cho lĩnh vực tự động hóa khai thác than hầm lò vẫn chưa được định hình rõ nét. Các cơ chế ưu đãi hiện hành chủ yếu áp dụng chung cho các ngành công nghiệp mũi nhọn mà chưa tính đến tính chất rủi ro cao của môi trường khí nổ mỏ than.

Thứ hai, việc ứng dụng các giải pháp tự động hóa bước đầu mang lại giá trị kỹ thuật vượt bậc nhưng quy mô triển khai còn mang tính cục bộ. Nhiều đề tài nghiên cứu công nghệ chuyên dụng đã nghiệm thu thành công như trạm biến tần phòng nổ công suất 55 kW cấp điện áp 380/660V, giàn chống thủy lực tự hành có lực chống từ 160 tấn đến 320 tấn cho vỉa dốc 35 độ, hệ thống phát thanh báo hiệu và giám sát hình ảnh hầm lò. Mặc dù vậy, tỷ lệ thương mại hóa và ứng dụng đại trà các thiết bị tự động hóa này tại các mỏ than hầm lò chỉ đạt dưới 25% so với tổng nhu cầu thực tế của toàn ngành.

Thứ ba, tồn tại khoảng cách lớn giữa mục tiêu chính sách và phương tiện triển khai thực tế. Điển hình như mục tiêu quốc gia đặt ra đến năm 2020 phải phát triển 3.000 doanh nghiệp khoa học và công nghệ, nhưng sau 7 năm thực thi, toàn quốc mới thành lập được khoảng 400 doanh nghiệp, đạt tỷ lệ khiêm tốn 13,3%. Trong ngành than, cơ chế phê duyệt các dự án đầu tư thiết bị tự động hóa còn qua nhiều tầng nấc hành chính, khiến thời gian chuẩn bị đầu tư kéo dài từ 2 đến 3 năm, làm suy giảm tính kịp thời của công nghệ.

Thứ tư, áp lực chi phí đầu tư và rào cản tâm lý người lao động tạo nên tác động ngoại biên âm tính đáng kể. Chi phí mua sắm thiết bị tự động hóa đạt chuẩn phòng nổ TCVN 7079 thường cao hơn từ 150% đến 200% so với thiết bị công nghiệp thông thường, vượt quá năng lực tài chính tự có của phần lớn các công ty than thành viên. Đồng thời, làn sóng Cách mạng công nghiệp lần thứ tư tạo ra tâm lý e ngại mất việc làm trong bộ phận lao động thủ công, dẫn đến sức ỳ chuyển đổi công nghệ tại cơ sở.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi của những hạn chế trên bắt nguồn từ sự thiếu đồng bộ giữa triết lý mục tiêu và phương tiện chính sách. Phương tiện tài chính và thủ tục thẩm định dự án công nghệ còn mang tính hành chính hóa nặng nề, thiếu các công cụ đòn bẩy kinh tế như quỹ đầu tư mạo hiểm hay bảo lãnh tín dụng công nghệ cao. Khi so sánh với các nghiên cứu trước đây về tự động hóa công nghiệp tổng thể, luận văn đã chỉ rõ tính đặc thù của khai thác than hầm lò: tự động hóa ở đây không chỉ nhằm tối đa hóa lợi nhuận mà trước hết là phương tiện bảo vệ tính mạng con người và ngăn ngừa thảm họa cháy nổ khí mêtan.

Dữ liệu thực trạng có thể được hệ thống hóa trực quan thông qua Bảng ma trận đối chiếu nhu cầu than giai đoạn 2016-2030 theo Quyết định số 403/QĐ-TTg với năng lực cơ giới hóa - tự động hóa tại các mỏ hầm lò. Đồng thời, các phát hiện nghiên cứu hoàn toàn có thể biểu diễn qua Biểu đồ tương quan nghịch biến giữa tỷ lệ tự động hóa hệ thống quan trắc khí hầm lò với tần suất xảy ra các vụ tai nạn lao động nghiêm trọng giai đoạn 2012-2018. Việc chuyển đổi từ giám sát thủ công sang hệ thống đo kiểm tự động liên tục đã giúp giảm thiểu các sự cố cháy nổ khí trong hầm lò tại các mỏ tiên phong như Khe Chàm và Uông Bí, khẳng định tính đúng đắn của định hướng tự động hóa gắn liền với phát triển bền vững.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, hoàn thiện cơ chế quản lý và thể chế hóa chu trình chính sách công nghệ mỏ than.

  • Cơ quan chủ trì: Bộ Công Thương phối hợp với Bộ Khoa học và Công nghệ và Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam.
  • Lộ trình: Giai đoạn 2019-2022.
  • Mục tiêu cụ thể: Rút ngắn 40% thời gian thẩm định các dự án đầu tư đổi mới công nghệ tự động hóa mỏ than; xây dựng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đặc thù cho thiết bị điều khiển tự động làm việc trong môi trường mỏ hầm lò nhiều khí mêtan và bụi nổ.

Thứ hai, thiết lập mạng lưới liên kết chặt chẽ giữa các tác nhân trong hệ sinh thái tự động hóa ngành than.

  • Cơ quan thực hiện: Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa, các trường đại học khối kỹ thuật và các đơn vị sản xuất than trực thuộc TKV.
  • Lộ trình: Triển khai liên tục từ năm 2019 đến năm 2025.
  • Mục tiêu cụ thể: Bảo đảm 100% các đề tài nghiên cứu thiết bị tự động hóa phòng nổ, như hệ thống điều khiển trạm biến tần 55 kW và giàn chống thủy lực 320 tấn, đều có hợp đồng cam kết thử nghiệm và chuyển giao ứng dụng trực tiếp tại các công ty mỏ như Than Khe Chàm và Than Uông Bí.

Thứ ba, đa dạng hóa nguồn tài chính và thực thi các chính sách ưu đãi về thuế và tín dụng đầu tư.

  • Cơ quan ban hành: Bộ Tài chính, Ngân hàng Nhà nước và Hội đồng thành viên TKV.
  • Lộ trình: Giai đoạn 2020-2025.
  • Mục tiêu cụ thể: Áp dụng mức thuế suất thuế nhập khẩu 0% đối với các linh kiện, cảm biến và thiết bị tự động hóa an toàn mỏ mà trong nước chưa sản xuất được; trích lập tối thiểu 15% nguồn Quỹ phát triển khoa học và công nghệ của Tập đoàn để cấp bù lãi suất vay thương mại cho các dự án tự động hóa khâu khai thác và vận tải than hầm lò.

Thứ tư, đẩy mạnh hợp tác quốc tế và phát triển nguồn nhân lực kỹ thuật cao.

  • Cơ quan triển khai: Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam và các cơ sở đào tạo chuyên ngành mỏ.
  • Lộ trình: Giai đoạn 2020-2030.
  • Mục tiêu cụ thể: Đào tạo lại chuyên môn vận hành hệ thống tự động hóa cho ít nhất 50% đội ngũ thợ mỏ kỹ thuật; cử từ 30 đến 50 cán bộ kỹ thuật nòng cốt tham gia các chương trình đào tạo chuyển giao công nghệ tự động hóa mỏ hầm lò tiên tiến tại các quốc gia phát triển như Đức, Ba Lan và Nhật Bản.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm cơ quan quản lý nhà nước bao gồm Bộ Công Thương, Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Tài nguyên và Môi trường cùng Cục Công nghiệp: Sử dụng công trình như một tài liệu căn cứ thực tiễn để rà soát, điều chỉnh các quy định pháp luật về thẩm định công nghệ, tiêu chuẩn an toàn mỏ hầm lò và hoạch định chính sách phát triển công nghiệp phụ trợ ngành tự động hóa.

Nhóm lãnh đạo doanh nghiệp và kỹ sư quản trị mỏ thuộc Tập đoàn TKV và các công ty khai thác than hầm lò như Than Khe Chàm, Uông Bí, Mạo Khê, Vàng Danh: Tham khảo khung phân tích 4 thành phần công nghệ và các tiêu chí đánh giá để xây dựng phương án đầu tư, nâng cấp dây chuyền thiết bị tự động hóa phù hợp với điều kiện địa chất cụ thể của từng vỉa than.

Nhóm viện nghiên cứu và các trường đại học chuyên ngành kỹ thuật như Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đại học Mỏ - Địa chất: Khai thác các dữ liệu kỹ thuật và bài học thực tiễn về chế tạo thiết bị phòng nổ, hệ thống thông tin cứu hộ hầm lò để định hướng các đề tài nghiên cứu ứng dụng có tính thương mại hóa cao.

Nhóm học viên cao học và nghiên cứu sinh thuộc các chuyên ngành Quản lý Khoa học và Công nghệ, Quản lý công, Chính sách công và Kinh tế năng lượng: Sử dụng luận văn làm tài liệu nghiên cứu mẫu mực về việc vận dụng phương pháp tiếp cận chu trình chính sách và mô hình điều khiển học vào giải quyết bài toán chuyển giao công nghệ trong một ngành công nghiệp đặc thù.

Câu hỏi thường gặp

Tự động hóa trong khai thác than hầm lò có những yêu cầu kỹ thuật đặc thù nào so với các ngành công nghiệp khác? Công nghệ tự động hóa hầm lò phải tuân thủ nghiêm ngặt Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7079 về an toàn tia lửa điện và phòng nổ khí mêtan. Thiết bị phải vận hành ổn định trong môi trường khắc nghiệt có độ ẩm thường xuyên trên 90%, nồng độ bụi cao, không gian chật hẹp và chịu được các chấn động địa chất phức tạp ở độ sâu hàng trăm mét dưới lòng đất.

Hiệu quả kinh tế và năng suất khi ứng dụng công nghệ cơ giới hóa và tự động hóa trong ngành than đạt mức độ nào? Thực tiễn từ các đơn vị tiên phong như Công ty Than Khe Chàm và Than Vàng Danh chứng minh rằng việc áp dụng đồng bộ công nghệ hiện đại giúp nâng sản lượng khai thác lên trên 1,6 lần và tăng năng suất lao động lên 3,6 lần so với phương pháp khai thác thủ công truyền thống, đồng thời giảm đáng kể tỷ lệ tổn thất than tài nguyên trong lòng đất.

Vì sao mục tiêu phát triển 3.000 doanh nghiệp khoa học công nghệ quốc gia đến năm 2020 gặp nhiều khó khăn trong quá trình thực thi? Sau 7 năm triển khai, cả nước mới đạt khoảng 400 doanh nghiệp khoa học công nghệ, tương đương 13,3% chỉ tiêu, do các tiêu chí thẩm định, quy trình công nhận còn phức tạp và thiếu các chính sách ưu đãi tài chính đủ mạnh để bù đắp rủi ro cho doanh nghiệp khi đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ mới.

Tiêu chuẩn nào đóng vai trò then chốt khi đánh giá tác động của chính sách công nghệ ngành than hầm lò? Tiêu chuẩn bảo đảm an toàn lao động và phòng ngừa cháy nổ khí mêtan là chỉ số ưu tiên hàng đầu, xếp trên cả tiêu chí kinh tế đơn thuần. Một chính sách công nghệ chỉ được coi là thành công khi tạo ra tác động dương tính giúp giảm thiểu triệt để số vụ tai nạn hầm lò và duy trì môi trường làm việc an toàn cho người lao động.

Làm thế nào để giải quyết áp lực vốn đầu tư rất lớn cho các dự án tự động hóa mỏ than? Cần thực hiện giải pháp tích hợp bao gồm: miễn giảm 100% thuế nhập khẩu thiết bị an toàn hầm lò chưa sản xuất được trong nước, trích lập tối thiểu 15% Quỹ phát triển khoa học và công nghệ của Tập đoàn TKV để bù lãi suất vay thương mại, và hình thành các liên minh nghiên cứu - sản xuất thử nghiệm giữa viện nghiên cứu và doanh nghiệp mỏ.

Kết luận

  • Luận văn đã hệ thống hóa thành công khung lý luận về chu trình chính sách và mô hình 4 thành phần công nghệ áp dụng cho lĩnh vực tự động hóa ngành khai thác than hầm lò.
  • Đánh giá toàn diện thực trạng chính sách công nghệ giai đoạn 2012-2018 tại Tập đoàn TKV cùng hai đơn vị đại diện là Công ty Than Khe Chàm và Công ty Than Uông Bí, chỉ rõ các thành tựu và nút thắt thể chế.
  • Nhận diện sâu sắc xung đột giữa triết lý mục tiêu tăng sản lượng than lên 156,6 triệu tấn vào năm 2030 với các rào cản về phương tiện thực thi, nguồn vốn và năng lực hấp thụ công nghệ tại cơ sở.
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp đồng bộ từ hoàn thiện thể chế quản lý, liên kết mạng lưới tác nhân, đa dạng hóa nguồn tài chính thuế đến mở rộng hợp tác quốc tế.
  • Xác lập lộ trình thực thi rõ ràng theo các mốc 2019-2022, 2020-2025 và tầm nhìn 2030 nhằm bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia và an toàn bền vững cho ngành than mỏ Việt Nam.

Công trình là tài liệu tham khảo học thuật và thực tiễn giá trị, cung cấp luận cứ khoa học vững chắc cho các nhà hoạch định chính sách, các nhà quản lý doanh nghiệp và các chuyên gia nghiên cứu trong việc thúc đẩy làn sóng tự động hóa hiện đại vào ngành công nghiệp khai thác than Việt Nam.