Cỗ máy mang cái tên đầy uy lực “Gangtie Jiliang” – tạm dịch là “xương sống thép” – được thiết kế để làm điều mà chưa thiết bị nào từng làm được: khoan thẳng xuống lòng đất, từng km một, tiến sâu vào lõi hành tinh.
Được quảng bá là máy khoan đầu tiên trên thế giới có khả năng đào giếng trục toàn mặt với độ sâu vượt quá 1.000 mét trong đá cứng, Gangtie Jiliang nặng khoảng 500 tấn và rộng 8,1 mét. Theo tờ Nhật báo Khoa học và Công nghệ, cỗ máy này trông giống một “tàu sân bay ngầm” hơn là thiết bị khai khoáng thông thường.
Được phát triển bởi Tập đoàn Xây dựng Đường sắt Trung Quốc, “quái vật công nghiệp” này đã chuyển từ giai đoạn lắp ráp sang vận hành thực tế và hiện đang được triển khai tại một dự án quặng sắt ở tỉnh Liêu Ninh, đông bắc Trung Quốc.
Nhiệm vụ của nó là khai mở kho báu khổng lồ nằm sâu dưới lòng đất. Theo các chuyên gia, trữ lượng khoáng sản sâu trong lòng đất của Trung Quốc lớn gấp đôi so với những gì đã được xác nhận gần bề mặt.
Ví dụ, một ước tính năm 2018 của Cơ quan Khảo sát Địa chất Trung Quốc cho thấy trữ lượng antimon ở độ sâu tới 2.000 m lớn gấp 5,3 lần trữ lượng đã biết. Nguyên tố này đóng vai trò quan trọng trong pin, chất bán dẫn và hợp kim kim loại.
Đối với chì, kẽm và vàng, tài nguyên sâu dưới lòng đất ước tính gấp khoảng 4 lần. Trong khi đó, vonfram – kim loại cực kỳ quan trọng cho ngành hàng không vũ trụ và quốc phòng – có trữ lượng ở sâu gấp khoảng 3 lần so với gần bề mặt.
Tỷ lệ 3:1 tương tự cũng áp dụng với lithium, đất hiếm và than đá.
Trong nhiều thế kỷ, con người đã khai thác các tài nguyên này ở gần bề mặt, nhưng nguồn dễ khai thác hiện đã cạn kiệt.
Không giống các phương pháp đào giếng sâu khác, Gangtie Jiliang được thiết kế riêng để xử lý đá cứng. Máy sử dụng một đầu cắt tròn khổng lồ bao phủ toàn bộ đường kính giếng, khoan thẳng đứng từ mặt đất giống như một chiếc máy khoan điện khổng lồ.
Trưởng nhóm thiết kế Ding Zhangfei cho biết dự án đã vượt qua nhiều thách thức kỹ thuật lớn và đạt được nhiều bằng sáng chế.
Một trong những khó khăn lớn nhất là xử lý khối lượng đất đá khổng lồ sau khi khoan. Khác với máy khoan đường hầm ngang, máy khoan thẳng đứng phải đối mặt với lực hấp dẫn khiến vật liệu tích tụ ngay trước đầu cắt. Trong gần 6 tháng, nhóm nghiên cứu thử nhiều giải pháp nhưng không thành công.
Bước đột phá đến từ một lần dạo bộ trong công viên đầm lầy ở Trường Sa, khi họ nhìn thấy guồng nước “long cốt” cổ xưa. Lấy cảm hứng từ thiết bị tưới tiêu hơn 2.000 năm tuổi của Trung Quốc, các kỹ sư đã phát triển hệ thống vận chuyển đất đá thẳng đứng thông minh với cấu trúc tương tự.
Hệ thống này mỗi giờ có khả năng vận chuyển tương đương 10 xe tải hoạt động cùng lúc.
Việc đào sâu tới hàng km cũng đi kèm áp lực địa chất cực lớn và áp suất nước cao. Nếu không được gia cố ngay lập tức, thành giếng có thể biến dạng hoặc sụp đổ – hiện tượng được gọi là “lời nguyền an toàn” trong xây dựng sâu.
Sau khi hợp tác nghiên cứu với nhiều viện khoa học trong nước, nhóm đã phát triển công nghệ gia cố thành giếng theo thời gian thực.
Ông Ding cho biết trong tương lai, Gangtie Jiliang sẽ được ứng dụng rộng rãi hơn, giúp Trung Quốc “giành lợi thế công nghệ” trong lĩnh vực khai thác sâu dưới lòng đất.
Tầm quan trọng của các dự án này đã được nhấn mạnh trong một nghiên cứu năm 2022 đăng trên tạp chí Chinese Academy of Engineering. Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng khi tài nguyên nông cạn kiệt, ngành công nghiệp buộc phải khai thác ở độ sâu vượt 1.000 mét để duy trì tăng trưởng.
Hiện Trung Quốc đã xây dựng hơn 40 giếng than và gần 20 giếng khai thác kim loại sâu hơn 1.000 m, trong đó có 7 giếng vượt 1.500 m.
Để giảm thiểu rủi ro nghề nghiệp từ phương pháp khoan nổ truyền thống, các nhà khoa học kêu gọi phát triển thiết bị tự động hóa tiên tiến, an toàn hơn.
Ngoài khai khoáng, cỗ máy này còn có thể đóng vai trò trong hạ tầng chiến lược. Các chuyên gia năng lượng Trung Quốc đề xuất xây dựng mạng lưới ngầm tại miền tây để bảo vệ cơ sở năng lượng và quốc phòng quan trọng.
Họ cho rằng những tài sản chiến lược này nên được đặt sâu dưới lòng đất, nơi an toàn hơn và khó bị phát hiện hơn.
Theo SCMP
