Qua điều tra vụ án, ngày 12-10, Cơ quan CSĐT Công an huyện Thủy Nguyên đã khởi tố vụ án hình sự giết người, gây rối TTCC, bắt giữ khẩn cấp đối với các đối tượng có liên quan là Nguyễn Văn Thành (tức Thành Ly), sinh 1983, ở thôn Bến Bính, xã Tân Dương; Bùi Quang Trọng (tức Trọng Kha), sinh 1992; Phạm Văn Bắc, sinh 1993, cùng ở thôn Áp Tràn; Lê Viết Toản, sinh 1986; Tống Văn Tiến, sinh 1986, cùng ở thôn Thầu Đâu, cùng xã Dương Quan. Ngày 15-10, Viện KSND huyện Thủy Nguyên ra Quyết định chuyển vụ án đến Cơ quan CSĐT CATP để điều tra theo thẩm quyền.

Trước tính chất nghiêm trọng của vụ án và tính phức tạp của các đối tượng đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới tình hình ANTT trên địa bàn, Giám đốc CATP đã chỉ đạo Phòng Cảnh sát Hình sự xác lập chuyên án mang bí số 108G để đấu tranh.

Tiếp đó, trong các ngày 15, 16 và 17-10, các đối tượng Nguyễn Xuân Trường (tức Trường Bốp, 1 tiền án về tội Hủy hoại tài sản), sinh 1998; Nguyễn Quang Hùng (tức Hùng Mỡ), sinh 2000; Bùi Văn Tiến, sinh 1999, cùng ở thôn Đình; Bùi Ngọc Bắc, sinh 2001, ở thôn Rúp, cùng xã Trung Hà; Bùi Văn Kiên (chủ hiệu cầm đồ Đức Vinh), sinh 1994, ở thôn 4B, xã Tân Dương; Bùi Đình Huy (tức Bùi Văn Duy), sinh 1991, ở thôn 5, xã Hoa Động; Nguyễn Văn Linh, sinh 1994, ở thôn 2, xã Hoàng Động, cùng huyện Thủy Nguyên đến Cơ quan CSĐT CATP đầu thú.

Theo Thiếu tá Khúc Thanh Tuấn, Đội trưởng Đội 8, Phòng Cảnh sát Hình sự (đơn vị chủ công của Ban chuyên án), qua tài liệu điều tra, kết hợp với lời khai của các đối tượng, xác định nguyên nhân của vụ việc xảy ra từ việc hai nhóm đối tượng có mâu thuẫn trong hoạt động điều hành nhân viên nữ cho các quán karaoke trên địa bàn huyện Thủy Nguyên. Sau đó, chúng đã nhiều lần đàm phán thương lượng, nhưng không thành công dẫn đến việc thách thức giao chiến với nhau.

Nhóm thứ nhất do Trọng Kha  cầm đầu, nhóm thứ hai do Nguyễn Văn Tuấn (tức Tuấn Soái, 1 tiền án về tội Gây rối TTCC), sinh 1985, ở 2 Cù Chính Lan, quận Hồng Bàng và Thành Ly cầm đầu. Chiều cùng ngày 10-10, Thành Ly dẫn một số đối tượng trong nhóm đến nhà trọ của Trọng Kha ở thôn Bấc Vang, xã Dương Quan đàm phán, nhưng không gặp ai nên tối đó, Thành Ly đã gọi điện chửi nhau với Trọng Kha và hẹn điểm hai nhóm đánh nhau tại khu vực ngã ba Vsip.

Theo đó, nhóm của Trọng Kha đã chuẩn bị sẵn hung khí là vỏ chai, kiếm, giáo chọc và tập hợp đông đủ các đối tượng, trong đó có: Trọng Kha; Hoàng Huy Hợp; Lê Viết Toản; Phạm Văn Bắc; Tống Văn Tiến; Nguyễn Văn Linh. Nhóm của Tuấn Soái cũng chuẩn bị sẵn kiếm, giáo hàn dao bầu (riêng Thành Ly đem theo 1 khẩu súng ngắn) và tập hợp được một số đối tượng, trong đó có: Tuấn Soái, Thành Ly, Bùi Văn Kiên,  Trường Bốp, Hùng Mỡ, Bùi Đình Huy, Bùi Văn Tiến, Bùi Ngọc Bắc.

Khoảng 22h45’ngày 10-10, khi nhóm của Tuấn Soái đang tụ tập tại hiệu cầm đồ Đức Vinh của Bùi Văn Kiên, ở tỉnh lộ 359, thuộc thôn 3, xã Thủy Sơn thì thấy nhóm của Trọng Kha đi xe máy mang theo hung khí kéo đến.

Ngay lúc đó, Thành Ly cầm súng ra ngoài nổ một phát, khiến nhóm của Trọng Kha bỏ chạy tán loạn về nhiều phía. Lập tức, nhóm của Tuấn Soái dùng các hung khí chuẩn bị sẵn, đuổi đánh nhóm của Trọng Kha.

Lúc này, anh Hoàng Huy Hợp chạy  vào siêu thị Lan Chi ở gần đó, bị Nguyễn Xuân Trường cầm kiếm và Bùi Đình Huy cầm giáo đuổi theo. Khi anh Hợp chạy vào khu bán đồ ăn nhanh trong siêu thị, bị Duy dùng giáo đánh ngã xuống nền nhà.

Tiếp đó, Nguyễn Xuân Trường dùng kiếm chém tiếp vào chân anh Hợp rồi mới bỏ đi. Anh Hợp được mọi người đưa đi cấp cứu, nhưng tử vong do mất máu cấp.

Ngày 20-10, căn cứ vào tài liệu điều tra, Cơ quan CSĐT CATP đã ra quyết định khởi tố bị can và tạm giam 12 đối tượng nêu trên về các hành vi giết người và gây rối TTCC để tiếp tục điều tra, truy bắt các đối tượng có liên quan còn đang lẩn trốn.

Khắc Đoàn