Phần 1 của bài giảng Phòng ngừa hiểm họa khai thác hầm lò khi khai thác xuống sâu (Trình độ cao học) cung cấp cho học viên những nội dung về: đặc điểm khai thác hầm lò khi xuống sâu và các hiểm họa từng xảy ra trên thế giới và Việt Nam; phòng ngừa các hiểm họa về khí Mêtan trong khai thác mỏ hầm lò;... Mời các bạn cùng tham khảo!
v BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH - - BÀI GIẢNG CAO HỌC PHÒNG NGỪA HIỂM HỌA KHAI THÁC HẦM LÒ KHI KHAI THÁC XUÔNG SÂU QUẢNG NINH-202 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH BÀI GIẢNG CAO HỌC PHÒNG NGỪA HIỂM HỌA KHAI THÁC HẦM LÒ KHI KHAI THÁC XUỐNG SÂU Ngành đào tạo: Kỹ thuật mỏ TS Nguyễn Văn Thản LỜI GIỚI THIỆU Trong ngành cơng nghiệp khai thác than, khống sản tiềm ẩn nhiều nguy gây an toàn lao động, đặc biệt khai thác than hầm lò xuống sâu Mơi trường khai thác than hầm lị mơi trường đặc biệt nguy hiểm có xuất chất khí độc, hại dễ cháy nổ tồn lòng đất (CO, CH4 ), nhiệt độ khơng khí mỏ hầm lị có xu hướng tăng dần theo chiều sâu khai thác, vấn đề bụi than phát sinh trình khai thác vận chuyển than làm tăng mức độ nguy hiểm mơi trường mỏ lầm lị Nếu để xảy cố liên quan đến cháy, nổ khí mê tan bụi than, hậu vô vùng nghiêm trọng việc xử lý tốn kinh tế, thời gian Do đó, phịng ngừa hiểm họa khai thác hẩm lò khai thác xuống sâu việc đảm bảo an tồn sức khỏe, tính mạng cho người lao động hầm lò cần đặt lên hàng đầu Học phần phòng ngừa hiểm họa khai thác hầm lò khai thác xuống sâu bố cục thành bài, với nội dung sau: Bài 1: Đặc điểm khai thác hầm lò xuống sâu hiểm họa xảy giới Việt Nam Bài 2: Phòng ngừa hiểm họa khí Mêtan khai thác mỏ hầm lị Bài 3: Phòng ngừa hiểm họa cháy mỏ khai thác mỏ hầm lò Bài 4: Phòng ngừa hiểm họa nhiễm độc khai thác mỏ hầm lò Bài 5: Phòng ngừa hiểm họa khác thường gặp khai thác mỏ hầm lò Bài : Cơng tác ứng cứu có hiểm họa xảy Mặc dù tác giả có cố gang khơng tránh khỏi sai sót q trình biên soạn nội dung môn học Tác giả mong nhận ý kiến đóng góp hữu ích bạn đọc để tác giả tiếp tục hồn thiện giảng mơn học Xin trân trọng cảm ơn! MỤ C L Ụ C ĐÈ MỤC Lời giới thiệu TRANG Mục lục Bài 1: Đặc điếm khai thác hầm lò xuống sâu hiểm họa xảy giới Việt Nam 1.1 Đặc điểm chung khai thác hầm lò xuống sâu 1.2 Các hiểm họa xảy khai thác hàm lò giới 1.3 Các hiểm họa xảy khai thác hầm lò Việt Nam 2.2 Bài Phòng ngừa họa khí Mêtan khai thác mỏ hầm lị 2.1 Ngn gơc dạng tơn khí mêtan vỉa Độ chứa khí vỉa than cách xác định 2ề3 Phòng ngừa hiểm họa cháy nổ khí mêtan 11 2.4 Phịng ngừa hiểm họa khí than Bài 3: Phòng ngừa hiểm họa cháy mỏ khai thác mỏ hầm lò 3.1 Khái quát chung 3.2 Nguyên nhân cháy mỏ 12 3.3 Phòng ngừa hiểm họa cháy mỏ khai thác Bài 4: Phòng ngừa hiểm họa nhiễm độc khai thác mỏ hầm lị 4.1 Thành phần khơng khí mỏ 18 4.2 Tính chất loại khí hàm lượng cho phép chất khí mỏ hầm lị 4.3 Các chất khí độc nổ mỏ 67 4.4 Phòng ngừa hiểm họa nhiễm độc khai thác mỏ hầm lò Bài 5: Phòng ngừa hiểm họa khác thường gặp khai thác mỏ hầm lò 5.1 Khái quát chung 5.2 Phòng ngừa hiểm họa bục nước, bục bùn khai thác hầm lò 74 5.3 Phịng ngừa hiêm họa q trình đào lò, khai thác 5.4 Phòng ngừa hiêm họa thiêt bị điện, vận tải công tác nơ mìn 17 17 17 67 67 70 76 76 76 80 84 Bài 6: Công tác ứng cứu có hiêm họa xảy 90 6.1 Các trang thiêt bị dùng cho đội câp cứu 90 6.2 Tô chức công tác thủ tiêu cố, cấp cứu mỏ Tài liêu tham khảo 111 • 115 BÀI ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC HẦM LÒ KHI XUỒNG SÂU VÀ CÁC HIỂM HỌA TỪNG XẢY RA TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM l l Đặc điểm chung khai thác hầm lò xuống sâu Đặc điểm chung khai thác hầm lò xuống sâu mỏ hầm lị gặp nhiều khó khăn hiểm họa so với mức nơng Các khó khăn kể đến điêu kiện khai thác mỏ xuống sâu phức tạp cơng tác mở vỉa, thơng gió, vận tải, lại, cơng tác nước đặc biệt công tác điều khiển áp lực mỏ Các hiểm họa có xu hướng tăng cường độ, số lượng tính chất mức độ khai thác xuống sâu Khi khai thác mỏ xuống sâu gặp số khó khăn hiểm họa sau đây: Phương án mở vỉa thường lựa chọn mở vỉa giếng đứng, phương án mở vỉa giếng nghiêng chiều dài giếng chính, giếng phụ lớn, lực vận tải thông qua giếng nghiêng hạn chế sơ với giếng đứng, dẫn đến đầu tư xây dựng mỏ kéo dài thời gian suất đầu tư lớn, làm ảnh hưởng đến hiệu đâu tư mỏ ảnh hưởng trực tiêp đến hiệu kinh tế người lao động Công tác thơng gió gặp khó khăn đường lị có chiều dài lớn, sơ đồ thơng gió phức tạp, chất lchí sinh nhiều diện lộ than đất đá lớn khả phát sinh nhiệt độ đất đá xung quanh đường lò khu vực khai thác ngày tăng xuống sâu, lực đáp ứng quạt gió hạn chế ảnh hưởng trực tiếp đên cơng tác thiết kế, tính tốn lựa chọn, sơ đồ, hệ thống thơng gió thiết bị thơng gió mỏ, làm ánh hưởng trực tiếp đến điều kiện làm việc người lao động Công tác vận tải phúc tạp khó khăn chiều dại đường lị lớn ảnh hưởng đên công tác vận tải, lại trình khai thác mỏ Đường lị dài hệ thơng thiêt bị vận tải nhiều, công suất thiết bị phải lớn, việc điều hành công tác vận tải ngày phức tạp giảm hiệu suất thiết bịế Ngồi ra, tác lại khó khăn phải vặn chuyên lại quãng đường lớn nhiều thời gian, ảnh hưởng đến suất sức khỏe người lao động Hiểm họa khí no có nguy cao hơn, theo ngun lý xuống sâu hàm lượng khí mê tan vỉa than có xu hướng tăng cao, với nguy khí bất ngờ khả dự báo khó khăn mức nơng, kết hợp với khó khăn cơng tác thơng gió làm tăng nguy cháy nơ khí mỏ Nguy cháy mỏ tăng lên theo nguyên lý xuống sâu nhiệt độ đất đá lớn, kết hợp với khó khăn thơng gió làm tăng nguy phát sinh cố cháy mỏ Nguy bục nưóểc, bục bùn điêu khiên áp lực mỏ tăng xuống sâu, khả tăng tàng trữ nước, bùn đất đá nguyên khối khu vực khai thác có xu hướng tăng làm tăng nguy bục nước, bục bùn trình khai thác mỏ Đặc biệt nguy sập dổ lò áp lực mỏ ngày lớn Các hiểm họa xảy khai thác hầm lò giới Một số vụ tai nạn cháy nơ khí mê tan giới bảng 1.1 Bảng 1.1: Tổng hợp sổ vụ nổ khí mêían giới TT Tên nước Nhật Bản 1.3 Thời gian Số vụ Tên mỏ ( Bể than) Sô người chết 1945-1985 405 1965 Yamono Trung Quôc 1942 Benshi 2003 2005 ' 2006 Mỹ 5/4/2010 Ưpper Big Branch New Zeaỉand 19/11/2010 Thô Nhĩ Kỳ 13/5/2014 Manisa Nga 8/5/2010 Kemerovơ 25/2/2016 Sevemaya 28/2/2016 Sevemaya 1908 Đôn bát Bỉ 1907 Agrapee Nr.2 Tây Đức 1908 Ham Vestíali Nam Tư 1965 Kakan Các hiêm họa xảy khai thác hầm lò Việt Nam 1956 237 1527 2297 6000 4746 29 29 301 60 30 270 124 335 129 Tống hợp vụ tai nạn cháy nổ khí mê tan Việt Nam thể bảng 1.2 Bảng 1.2 Tống hợp số vụ cháy nổ khí mêtan Việt Nam TT Tên mỏ Thời gian Sô người chết Cơng ty than Mạo Khê Xí nghiệp than Si Lại Xí nghiệp than 909 Cơng ty than Thông Nhât Công ty than Khe Chàm Công ty 86 Hà Ráng - Hạ Long 11/1/1999 19/12/2002 19/12/2002 6/3/2006 8/12/2008 2/7/2012 3/4/2016 19 11 Số người bị thương 12 BÀI PHÒNG NGỪA CÁC HIỂM HỌA VỀ KHÍ MÊTAN TRONG KHAI THÁC MỎ HẦM LÒ 2.1 Nguồn gốc dạng tồn khí mêtan vỉa Q trình hình thành than phân hủy biên chất loại thực vật tạo số lượng khí lớn Mỗi than Antraxil than Bitum tạo xấp xỉ 340 m3 765 m3 khí Mêtan Khối lượng khí tạo từ q trình than hóa tăng lên theo ti than, phẩn lớn lượng khí ngồi khơng khí q trình biến chât vật chât phân hủy Lượng khí giũ’ lại than thay đổi từ nhỏ đến lớn 25 m3 /tấn, thông thường lượng khí lăng theo tuổi than độ sâu vỉa than Khi tạo thành than, khí C02 chiếm thê tích lớn so với khí CH4 Tuy nhiên, ảnh nước ngâm, khí C02 hịa lan với nước trình chon vùi dưỡi long đất nên khí Meetan thành phần khí than chiêm từ 80 95% thê tíchề Ngồi ra, cịn có loại khí Êtan, Prơpan, Butan, Carbon điơxit, Hyđrơ, Ôxy, Nitơ, v.v Khi chưa có thay đổi áp suất vỉa than, khí Meetan chủ yếu tồn dạng hâp thụ bê mặt hạt than ốn định Tuy nhiên, trình khai thác than, áp suất khí vỉa bị biến động dịch động, biến dạng đất đá, khí Mêtan tách khỏi bề mặt hạt than khơng gian đường lị qua hệ thống khe nút tự nhiên nứt nỏ hoạt động khai thác mị gây Dịng khí khuếch tán qua khe nút hạt than nhỏ, sau di chuyến phía khe nút gồm khe nứt khe nứt phụ hình 2ếl Khả khí hay tơc độ khí Mêtan vỉa than phụ thuộc váo câu trúc khe nứt, độ nứt nẻ độ thẩm thấu khí than Hình 2.1: cấu trúc khe nứt lỗ rỗng khối than Các dạng tàng trữ khí mêtan vỉa than: Dạng tự do: Khi áp suất khí vỉa cao khí mê tan lấp đầy vào khe nứt có vỉa, áp suất khí đạt đến hàng chục at Dạng khơng tự (dạng liên kết): Trạng thái dính vào bê mặt vật răn, phân tử CH4 bám bề mặt than, - đất đá tác dụng lực liên kết phân tử, dạng tàng trữ chủ yếu Trạng thái bị hâp thụ vào vật răn Trạng thái liên kết hố học phân tử khí phân tử vật rắn Các yếu tố ảnh hưởng đến tàng trữ CH4 vỉa than Độ biến chất than: Khi độ biến chất than lớn lượng mêtan tạo thành than lớn khả chứa khí mê tan vỉa tăng Chiều sâu khai thác: Khi khai thác xuống sâu tàng trữ khí mê tan tăng Cấu trúc địa chất khu vực: Phụ thuộc vào kẽ nứt, đứt gãy 2.2 Độ chứa khí vỉa than cách xác định Mức độ nguy khí mê tan có ảnh hưởng lớn cơng tác khai thác than hầm lị nhiêu tnrờng hợp có ảnh hưởng mang tính định đến việc lựa chọn mơ hình khai thác mỏ, mơ hình hệ thơng thơng gió, chọn quạt, phương pháp mở vỉa chuấn bị Chính vậy, việc đánh giá mức độ nguy khí mê tan vùng khoáng sàng hay mỏ than hầm lị có ý nghĩa to lớn, giúp cho người làm công tác mỏ đưa biện pháp, giải pháp ngăn ngừa hiểm hoạ cháy nổ áp dụng trang thiết bị, phương pháp khai thác phù hợp với mức độ nguy hiểm khí mê tan đánh giáẽ Việc dự báo độ khí mê tan vào khu vực khai thác cho mức khai thác tương lai thực cơng việc quan trọng, ảnh hưởng đến việc định lựa chọn phương pháp thơng gió, phương pháp chuẩn bị khai thác, nhiều có ảnh hưởng mang tính định tồn mỏ Đe tính tốn dự báo độ khí cần thiết phải tính tốn dự báo độ chứa khí mức sâu Dưới nêu phương pháp tính tốn dự báo độ chứa khí độ khí thường hay sử dụng: Phương pháp tính tốn dự báo độ chứa khí tự nhiên Theo nhà khoa học thuộc mỏ thử nghiệm Barbara thuộc Viện Mỏ Trung ương Ba Lan (GIG) độ chứa khí tự nhiên xuống sâu dự báo phương pháp nội suy 2.2 Trên sở hạ tầng thơng số độ chứa khí tự nhiên xác định mức vỉa vào xu hướng thay đổi độ chứa khí tự nhiên theo chiều sâu dự báo độ chứa khí tự nhiên mức sâu 2.2.2 Phương pháp tính tốn dự báo độ khí mê tan vào đường lị Trên giới có phương pháp dự báo độ khí mê tan thơng dụng bao gồm: Phương pháp nước Tây Âu theo: Shulza, Wintera, Stuffkena Pattei Skyego Phương pháp thống kê Liên Xô (cũ) Phương pháp Viện Skoczynski (CHLB Nga) Phương pháp dựa vào đồ đồng đẳng độ chứa khí tự nhiên Phương pháp dự báo độ khí vào lị chợ mỏ thử nghiệm Barbara (Ba Lan) Dưới mô tả sơ phương pháp thông dụng sử dụng phương pháp theo mỏ thực nghiệm Barbara (Ba Lan) Điểm mấu chốt phương pháp xác định nguồn gốc xuất khí CH vào đường lị khai thác Khí CH4 xuất từ than khấu, từ mặt gương lò chợ, từ lò chuẩn bị (lò chân lò đầu) từ vỉa lân cận IC = (K, + K2 + K3 + ICO Trong đó: K - X Lượng khí CH4 ra, (m3 /phút); K| - Lượng khí CH4 thoát từ than khấu, (nrVphút); K2 - Lượng khí CH4 xuất từ bề mặt lộ gương lị chợ, (m3 /phút); K3 Lượng khí CRị xuất từ đường lò chuẩn bị, (m3 /phút); K4 - Lượng khí CH4 xuất từ vỉa lân cận, (m3 /phút) Lượng khí CH4 từ than khấu đuợc tính cơng thức: Trong đó: PE - Tiến độ lò chợ, (m/ngày-đêm), - Chiêu dài lò chợ, (m); mw - Chiều dày than khai thác, (m); y - Trọng lượng tích than, (tấn/m3); Wo, Wk - Độ chứa khí than gương độ chứa khí cịn lại, (m3 /T) Trong cơng thức lấy giá trị 0,8 Wo Khí CH4 từ bề mặt lộ gương: WE2 = (mwlgp) Trong đó: gp - Cường độ xuất khí từ bề mặt lộ gương, (m3 /m2 phút) Giá trị hệ sổ cường độ xuất khí xác định theo thị riêng Khí CH4 từ đường lò chuẩn bị (K3) trường hợp khai thác khấu đuổi cần tính dựa vào phương pháp tính tốn dự báo độ khí CH4 vào đường hầm lò đào thanệ Đối với hệ thống khai thác khấu giật, đại lượng K3 nhỏ vì: khơng có khí mê tan xuất từ than khấu gương lị chuẩn bị, khơng có khí mêtan xuất bề mặt gương lị chn bị; lượng khí mê tan xuât từ thành đường lò chuẩn bị nhỏ đường lò đào xong thời gian lâu Do đó, bỏ qua đại lượng phương pháp khấu giật Lượng khí CH4 xuất từ vỉa lân cận chiếm tỉ trọng lớn tổng lượng khí CH4 vào đường lị khai thác (lò chợ) Đại lượng tỷ lệ thuận với bề mặt lộ trần (tức tích số chiều dài lò chợ tiến độ lò chợ) với độ chứa khí vỉa, chiều dày vỉa tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ vỉa lân cận đến vỉa khai thác Ngồi ra, cịn phụ thuộc vào phương pháp điều khiển đá vách Khái niệm “khoảng cách biếu kiến” hiểu hiệu số khoảng cách thực tế chia cho chiều cao khấu lò chợ khai thác Đối với hệ thống khai thác phá hoả toàn phần, lấy toàn chiều cao khấu; hệ thống khai thác chèn lò, lấy giá trị dịch động vách thực tế Thực tế khai thác chèn lò thuỷ lực cát, lấy giá trị 20% chiều cao khấu, chèn lị khơ lấy giá trị 35 - 40% chiều cao khấu Khí mê tan khí vơ nguy hiểm ngành khai thác than hầm lị Khí mê tan ln ln đường lị với nhiều hình thức khác bị ảnh hưởng nhiều yếu tố phức tạp, cần thiết phải nghiên cứu độ khí mê tan, dự báo độ khí mê tan có nhận thức đăn vê nguy hiểm, cách phịng chống cháy, nố khí mê tan cơng tác mỏ Trên giới có nhiều phương pháp nghiên cứu độ khí dự báo độ khí mê tan vào Irong đường lị nước Nga, Ba Lan, nước Tây Âu, Nhật Tuy nhiên để áp dụng cách hiệu phương pháp vào ngành mỏ Việt Nam cần phải xem xét cách tỉ mỉ Qua nghiên cứu cho thây việc áp dụng phương pháp dự báo độ khí mê tan vào đường lò Ba Lan phù hợp với mỏ hầm lò Việt Nam Thời gian qua Trung tâm An tồn Mỏ - Viện Khoa học Cơng nghệ Mỏ áp dụng phương pháp cho hâu hêt mỏ hâm lị Tập đồn Than - Khống sản Việt Nam, phục vụ công tác phân loại mỏ sở để có giải pháp, biện pháp phịng chống cháy nơ khí mê tan, đảm bảo sản xuât “An toàn - Tăng trưởng - Hiệu quả” 2.3 Phịng ngừa hiểm họa cháy nổ khí inctan Hiện tượng nơ khí mêtan: Nơ khí mêtan tượng nổ lặp nghĩa nổ nô lại nhiều lần vị trí, tượng nổ ngừng nồ điều kiện gây nổ khơng cịn Ề Điểu kiện gây no khí mêtan: Điều kiện để xảy vụ cháy nổ khí mê tan hội tụ đồng thời yếu tố: Hàm lượng lượng khí mê tan khoảng ~ 15%; Khí ơxy; Nguồn lửa * Hàm lượng khí mêtan Khi hàm lượng khí mêtan khơng khí khoảng 15% với áp suất nhiệt độ tiêu chuẩn, có nguồn lửa hỗn hợp mê tan khơng khí nổ nổ mạnh khoảng 7,5 11% Khi hàm lượng mêtan nhỏ 5% lớn 15% điều kiện bình thường khơng nổ mà cháy, q trình cháy liên tục có đủ ơxy tắt khơng có nguồn lửa 10 yêu cầu lựa chọn nguyên liệu, lựa chọn tro nhà máy điện làm nguyên liệu Sẽ giảm giá thành, đồng thời thực công tác sử dụng lại chất thải công nghiệp, giảm thiểu tác hại với môi trường Tro nhà máy điện q trình đốt lị, sản phẩm khói thải có lẫn bụi hay cịn gọi tro bay, khói bay; Nhưng thực tế tro nhà máy điện bao gồm tro xỉ thải từ trình đốt gọi xỉ lò Tro bay thường có đường kính hạt 0,045 (mm), tác dụng giống sét vàng đất đỏ, nên sau thành hịa trộn thành bùn q trình vận chuyển dễ dàng, khơng làm tắc ống Do xỉ lị có đường kính thường lớn 0,045 (mm) nên dùng tro bay có lẫn xỉ 16 q trình vận chuyển bùn dễ làm tắc đường ống, cần có chất xúc tác tăng độ huyền phù, khống chế lưu động dung dịch bùn b) Tham so chủ yếu bơm bùn nước bl Hệ số lấy bùn: K Đối với vỉa than có góc dốc vỉa nhỏ, hệ số lấy bùn có giá trị K = 1,5 -ỉ- 33%, thông thường thiết kế chọn hệ số lấy bùn K = %, tùy thuộc vào tình trạng thực tế đám cháy lựa chọn giá trị hệ số lấy bùn lớn tương ứng b2) Tỷ lệ đất, tro nước Tỷ lệ đất, tro nước đóng vai trị trọng dung dịch bùn nước, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hiệu công tác bơm bùn nước Căn vào góc dốc vỉa than, phương thức lựa chọn bơm bùn nước, đối tượng cân xử lý cháy, thời điêm bơm bùn nước, hệ thống đường vận chuyển bùn nước để lựa chọn giá trị tỷ lệ tương ứng cho điều kiện cụ thể Khi bơm bùn nước vào khu vực đất đá phá hỏa phía sau lò chợ chọn tỷ lệ đất, tro nước từ : đến 1:5, thông thường thiết kế chọn tỷ lệ đất, tro nước 1: b3) Tính tốn lượng bùn nước bơm vào mỏ hầm lò Theo kinh nghiệm cúa Trung Quốc, áp dụng cơng thức theo kinh nghiệm tính tốn cho gương lị chợ dài: „ KGA(S +1) ổ„ = — V - (m /h) rj Trong đó: Qw - Lượng bùn nước cần bom vào mỏ, (mVh); K - Hệ số bơm bùn nước, k = %; G - Sản lượng than khai thác ngày đêm mỏ, (T); - Tỷ lệ nước đất, = ề 4; A - Hiệu suất tạo thành bùn nước, chọn A = 0,9; Ỵt - Trọng lượng thể tích than, (T/m3); T - Thời gian bơm bùn ngày vào mỏ, thiết kế lấy T = 24 (h); Tuy nhiên, tùy theo tiên độ khai thác lò chợ đê lựa chọn thời gian T cho phù họp, có thê lựa chọn T = ] (h) giá trị thích hợp vào kêt áp dung thực tế b4) Số đường vận chuyển bùn nước 48 Sô đường vận chuyển bùn nước lượng bùn vận chuyển đường ống có lực chuyến động, với đường ống vận chuyển tổng chiều dài N = — (m /h) H Trong đó: N - Số đường vận chuyển bùn nước; L - Tồng chiều dài đường vận chuyển bùn nước, (m); HSố đường vận chuyển bùn nước thường lấy từ -í- số đường vận chuyển bùn nước lớn nhỏ khơng có lợi, q to bùn nước ống dễ lang đọng kết tủa, nhỏ dễ phá vỡ đường ống phá hỏng van điều khiển Căn kết tính tốn để chọn số đường vận chuyển bùn nước phạm vi hợp lý 3.3.3.9 Phương pháp sản xuất bùn nước a) Phương thức vận chuyên bủn nước Phương thức vận chuyển bùn nước có hai loại phương thức sử dụng áp lực tĩnh áp lực động bơm bùn Phương thức sử dụng áp lực tĩnh bơm bùn lợi dụng chênh cao điểm sản xuất bùn điểm cần bơm bùn nước, thông qua hệ thống đường ống vận chuyến, thông qua lỗ khoan, thực vận chuyển bùn tới khu vực cẩn bơm bùn, sau thơng qua lỗ khoan đường ống đặt khu vực đất đá phá hỏa để bơm bùn nước vào khu đất đá phá hỏa Khi yêu cầu áp lực tĩnh bơm vận chuyến bùn thỏa mãn toàn chiều cao áp lực cần thiết, thiết kê nên lựa chọn áp dụng phương thức vận chuyển bùn theo áp lực tĩnh 49 Phương thức sử dụng áp lực động bơm bùn nhờ áp lực máy bơm tạo để vận chuyển bùn đến vị trí cần thiết thông qua hệ thông đường ông b) Lựa chọn đường ong bơm bìm nước * Tính tốn chọn đường kính ống bơm bùn Đường kính giới hạn đường ống bơm bùn nước xác định theo công thức sau: -ii/2 Ổ D, = , 2,92 hlĩi l ĩ\ hlĩl ĩrh 0,25 Y7 10(W; \" ( ẢV2 h Ĩ hzh / = 2gD2 + V Y\ í , lOOO^ư^l 1 — 0,2 log — ■ n =5 V n ề Trong đó: Dị - Đường kính giới hạn đường ống bơm bùn (đường kính trong), (m); Q Lưu lượng dịng bùn nước, (m3 /s), lấy Q = 0,02278 (m3 /s); Yi - Trọng lượng nước, Ỵi = (T/m3); y2 - Trọng lượng bùn nước, Ỵị = 1,13 (T/m3); y3 - Trọng lượng nguyên liệu pha trộn bùn nước, y3 = 2,4 -ỉ- 2,5 (T/m3); thường lấy y3 = 2,45 (T/m3); n - hệ số lấy từ 4,6 -ỉ- 4,7, thường lấy n = 4,65; WỊ - Tốc độ cuối đường ống, thường chọn Wị =0,0167 (m/s); w2 - Tốc độ cuối đường ống, thường chọn w2 = 0,0876 (m/s); i - Giá trị tốn thất mét chiều dài đường ống bơm, (m); X - Hệ số sức cản nước, đường kính Dị = 100 mm X = 0,026; đường kính ống Dị = 150 mm X = 0,035; V - Vận tốc bùn đường ống, V = 1,7 -ĩ- (m/s); g - Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2); D2 - Đường kính ống lựa chọn sử dụng thực tế, (mm); d - Đường kính cỡ hạt vật liệu pha trộn bùn, (mm); r \ - Hệ số bám dính clìuyển động bùn ống, T| =0,01; 50 ~ * Tốc độ bùn nhỏ ống Tốc độ bùn đường ống: V = - AQ-Ũ- - (mỉs) 360(W2 V - Tốc độ thực tế bùn đường ống dẫn, (m/s); Qg- Lượng bùn cho giờ, (m3 /h); D - Đường kính ống dẫn, (m) Tốc độ bùn phải lớn tốc độ nhỏ Đường kính ống phù hợp với yêu câu Các đường ống nối với đầu nối nhanhỂ c) Hệ sô dân bùn lựa chọn bơm Hệ số dẫn bùn: N = £L/£H Trong đó: ỴL - Tổng chiều dài đường ống (m); ỵu - Tổng chiều cao từ vị trí đặt máy bơm đến vị trí đặt ống dẫn bùn thấp nhất, (m) Theo quy phạm quy định, hệ số dẫn bùn phải đảm bảo từ -r , lớn 16 Khi lớn, cần phải tăng áp lực bơm; dễ sảy cố bị rò bùn, võ ống bơm, phải lắp đặt van vị trí cần thiết, thiết kế, hệ số dẫn bùn nằm quy định, đảm bảo yêu cầu d) Phương pháp bơm bùn Các để lựa chọn phương pháp bơm bùn gồm: Thời gian khai thác lò chợ; Chiều dài đường lò thới gian tồn đường lị; Vị trí cần bơm bùn; Chu kỳ tự cháy than; Sơ đồ khai thông mở vỉa, hệ thông khai thác, sơ đồ công nghệ khai thác lựa chọn áp dụng cho mỏ có vỉa than tự cháy Để hạn chế xảy tượng ơxi hóa than, theo điều kiện thực tế mỏ đế lựa chọn phương pháp bơm bùn: chọn phương pháp khai thác bơm bùn thực song song lựa chọn phương pháp bơm bùn trước khai thác dl) Phương pháp khai thác bơm bùn thực song song Khi sử dụng phương pháp này, đường ống bơm bùn lắp đặt trôn sẵn Các đường ống bơm bùn bố trí dọc theo dọc hệ thống đường lị vỉa than, ống ống nhánh rẽ đường ống thường liên kết ống cao su chịu lực Trong đất đá phá hỏa phía sau lị chợ lắp đặt sẵn đượng ống, thường sử dụng loại ống thép có lỗ, sau thu hồi than hạ trân, đá vách sập đồ thực bơm bùn di chuyên theo tiên độ khâu gương lò chợ Sau khai thác xong cánh, ống dẫn bùn lăp đặt tường chắn cách ly, bơm bùn để hình thành nên đai bùn phòng hộ bao bọc lấy phá hỏa d2) Phương pháp bơm bùn trước khai thác Phương pháp sử dụng lỗ khoan bơm bùn Sau khai thác xong mức, trước tiến hành khai thác mức cần thực bơm bùn cho toàn phần phá hỏa mức khai thác trên, nhằm đảm bảo mức không bị nguy hiểm than tự cháy khai thác mức 3.3.3.10 Một số lưu ý sử dụng phương pháp bơm bùn a) Phương pháp phòng chống trào bủn sử dụng bơm bùn phòng chống cháy Thiết kế khai thác quy định rõ phương pháp bố trí đường lị, kích thước trụ than, hệ thống bơm bùn, hệ thống thoát nước, vị trí tường chống cháy, thứ tự khai thác Khi lập kế hoạch sản xuất, đồng thời lập kế hoạch bơm bùn, xác định địa điểm, thời gian, tiến độ, nồng độ, lượng bơm bùn Đối với trụ than phải tăng cường cơng tác phịng chống cháy Khi bơm bùn phòng chống cháy, để phòng cố trào bùn, cần làm theo yêu cầu sau: Trong trình bơm bùn phải có người quan sát tình trạng bùn, có tượng nước trào lị chợ nhiều, dừng bơm bùn Trước bơm bùn cần làm tốt cơng tác nước, đảm bảo hệ thống nước thơng st Lượng bùn bơm đều, nghiêm cấm lúc to lúc nhỏ; bơm gần đầy, giảm lượng bùn theo thực têế Khi bơm phải có người quan sát đồng hồ áp lực, áp lực lớn (ống rung rị nước, bùn), phải mở van an tồn, giảm áp lực, ngừng công tác bơm bùn Trong trình bơm, nghiêm cấm người vào khu vực bơm bùn, phạm vi 15 (m), phải có biên báo Trước tiên hành đào lò, khai thác khu vực vị trí bơm bùn, phải làm rõ tình trạng tích nước, nêu phát nước tích nhiều, càn tiến hành tháo nước, trước tháo nước, nghiêm cấm làm cơng việc phía b) Phương pháp chơng tăc bủn nước q trình bơm Trong q trình bơm bùn, lượng nước chia làm phận: Nước rửa đường ông trước bơm bùn, nước q trình bơm nước bơm rửa đường ơng sau q trình bơm Bơm rửa đường ống thực bơm tăng áp, lượng nước rửa khoảng 30 (mVh), tốc độ nước 1,66 (m/s)* Khi bơm bùn, bơm với tỉ lệ 1: 3, lưu lượng 22,5 (nrVh) Thoát nước trình bơm bùn chủ yếu sử dụng rãnh nước Do đường lị dọc vỉa khu khai thác phải có rãnh nước đảm bảo cho cơng tác nước, rãnh có lắp lưới lọc, ngăn vật liệu có kích thước lớn rơi vào rãnh, đảm bảo nước thơng suốt Khi xây tường chắn tạm thời, chân tường chắn cần để ống cống dùng thoát nước bơm bùn Sau khai thác xong cánh lò chợ, cần tiến hành cách ly lò chợ Trên 52 tường chắn cần để lỗ quan sát, lỗ bơm bùn, lỗ nước Mục đích dùng để quan sát tình trạng khu cách ly, bơm bùn cần thiết nước tích phá hỏa Tính tốn quy cách rãnh thoát nước: cần vào lượng nước thoát khai thác, lượng nước thoát thực sử dụng phương án bơm bùn để tính toán thiết kế lựa chọn độ dốc rãnh thoát nước, kích thước rãnh nước, cho đảm bảo lượng thoát nước rãnh phải lớn tổng lượng nước thoát khu vực c) Bơm bùn mặt đất Theo q trình khai thác lị chợ, mặt đất hình thành khu vực sụt lún, cần quan sát tình hình sụt lún mặt đất, cần thiết tiến hành bơm bùn chắn lấp, chống nước mưa ngấm xuống lò, gây nguy hiểm cho lò chợ 3.3.3.11 Đặc tính chất keo tạo bọt Chất keo tạo bọt chống cháy thường dùng để bơm ép vào khu vực than nứt nẻ mạnh khu vực đường lị rỗng nóc, lợi dụng đặc điểm đặc biệt keo, sau vào than, làm giảm nhanh chóng hoạt tính phân tử ôxi, bao bọc lấy than, đồng thời làm nhiệt độ than nhanh chóng khuếch tán; Chất keo lấp đầy nứt nẻ than, làm giảm lượng khơng khí cách ly than với khơng khí; Chất keo vào vùng tự cháy, nhanh chóng hút nhiệt, đẩy nhanh trinh khuếch tán nhiệt than cuối đạt mục đích dập cháy Khi bề mặt than xuất hiện tượng tăng nhiệt, thơng qua lỗ khoan bơm ép bùn, bùn pha keo, hóa chất keo khác vào phía sâu Có thể đạt mục đích dập cháy Các vật liệu keo chống cháy vừa sử dụng mặt đất, vừa sử dụng lò, thường sử dụng với vỉa than dễ tự cháy xử lý khu vực có nhiệt độ cao Bọt tồng hợp chia thành hai loại, bọt tổng hợp thường bọt tổng hợp trộn khí trơ Bọt tồng hợp thường chủ yếu làm giảm nhiệt độ bề mặt nguồn nhiệt, tác dụng phòng chống cháy kém; bọt tổng hợp trộn khí trơ vừa làm giảm nồng độ ơxi, lại có tác dụng dập tắt nguồn nhiệt, hiệu tương đối cao 3.3.3ế 12 Giải pháp sử dụng chất tạo bọt nhằm cách ly than với khơng khí, phịng chống cháy mỏ a Công nghệ phủ lớp cách ly lên thành lị phương pháp phun hóa chất Sử dụng máy bơm hoá chất, phun (bắn) phủ lên thành đường lị lớp bọt hố chất có chiều dày gần (cm), đủ để bịt kín tồn đường lò với thời gian dài đề phòng khả rị khơng khí loại khí mỏ 53 Hình 3.27.ề Cơng nghệ phú lớp cách ly lên thành lị phương pháp phun hóa chất Giải pháp xây dựng tường chắn cách ly hóa chất tạo bọt lị dọc vỉa: Đồng thời với q trình làm tường cách ly lò chợ luồng phá hỏa, vị trí theo phương lị dọc vỉa vận tải lị thơng gió xây dựng tường chắn Hai tường chắn hai lò dọc vỉa kết hợp với tường chấn luồng phá hỏa lò chợ ngăn hồn tồn gió cung cấp cho lị chợ tiêp xúc với phần than cịn sót luồng phá hỏa khai thác Hình 3.28: Bơm, trám thànli đường lị hóa chất tạo bọt lị dọc vỉa Ưu điểm: Bảo đảm hiệu bịt kín 54 Sử dụng đơn giản, có khả thi cơng nhanh có nguy đe doạ xuất cố phá huỷ hệ thống thơng gió mỏ Giảm khối lượng lao động chi phí vận tải vật tư thấp b) Cách ỉy thành đường lộ (trảm, trét) phương pháp sử dụng hóa chất tạo bọt Trám thành lị sử dụng bọt hố chất tiến hành sau: nén bọt vào lỗ khoan khoan trước đó,, với đường kính 042 (mm) chiều dài ^ (m), cách (m) khoan hai lỗ khoan cách (m) xem hình vẽ 3.29 Nén bọt vào lô khoan sử dụng máy bơm súng Phương pháp trám, mô tả đảm bảo bịt kín tồn thành đường lị có nhiều kẽ nứt khối than nguyên, hiệu chống ro khơng khí loại khí mỏ khác f ă • ■ iễ - ^ V Hình 3.29: Cách ly thành dường lò (trám, trét) phương pháp sử dụng hóa chất c) Cách ly khoảng khơng gian khai thác bang phương pháp sử dụng hóa chất tạo bọt Bọt hoá chất đưa vào vùng sập đổ nhờ máy bơm súng bắn Thành phần hoá học bơm máy bơm chảy vào đường ống đến súng bắn phun bắn vào khoảng không gian khai thác vùng sập đổ Nhờ có hệ số tạo bọt cao tính chât kêt dính tốt hố chất, hỗn hợp hố chất tạo bọt thấm vào khu vực đá sập đố Chúng lấp đầy khoảng trống có đất đá sập đổ tạo thành “tường bảo vệ” ngăn khoảng không gian khai thác có khả ngán ngừa rị loại khí vào khoảng khơng gian lị chợ khai thác Đe cách ly khoảng không gian khai thác đạt hiệu quả, cần phải làm utirờng bảo vệ” dọc theo suốt chiều dài gương khấu, theo chu kỳ xác định theo điều kiện mỏ - địa chất cụ thể 55 Hình 3.30: Cách ly khoảng khơng gian khai thác phương pháp sử dụng hóa chất Giải pháp xây dựng tường chăn cách ly hóa chất tạo bọt dọc theo chiều dốc lò chợ luồng phá hóa sau: Theo thời gian khấu gương lị chợ, sau tháng tiến hành xây dựng tường cách ly nhân tạo băng hóa chất dọc theo chiêu dốc lị chợ vị trí luồng phá hỏa (khoảng cách tưòng chấn theo phương phụ thuộc vào tốc độ tiến gương lò chợ sau khoảng khoảng thời gian định theo tính tốn) Cơng việc tiên hành sau: Khi lò chợ bắt đầu khai thác (kể thời gian tiến hành khai thác để thực công tác phá hỏa ban đầu) khoảng thời gian theo tính tốn, tạm dừng cơng tác khai thác lị chợ, thực cơng tác làm tường chăn cách ly thứ nhất, vị trí tường cách lv luồng bảo vệ (luồng phá hỏa) lò chợ Tường chăn cách ly thứ hai (và tiếp theo) xây dựng vị trí tương tự sau thời gian khai thác Hình 3.3Lề Tường chắn cách ly lò dọc vỉa vận tải tường chắn cách ly dọc lị chợ í heo huớtig dốc luồng phá hỏa Ưu điểm: Bảo đảm cách ly thời gian dài hiệu vỉa than có nguy tự cháy khoảng không gian khai thác hạn chế việc khí mêtan (CH4) vào vùng khu vực lị chợ cơng tác Sử dụng đơn giản, phương pháp thi cơng cách ly nhanh Có khả thi cơng mà khơng phải dừng khai thác lị chợ Tăng mức độ an toàn lao động (loại trừ xuất nổ cháy đột ngột) Giảm khối lượng công việc so sánh với phương pháp khác Chi phí vận tải thấp (vì khối lượng vật liệu cần vận chuyển khơng lớn) d) Bịt kín lèn chặt khôi nguyên đá mỏ xung quanh cửa ngăn giỏ băng phương pháp sử dụng hóa chất tạo bọt Tất cửa ngăn gió cần tuân thủ điều kiện phải cách ly triệt đê với 56 khu vực khai thác đường lò khơng sử dụng nữaẽ Cửa ngăn gió phát huy hiệu quả, khơng bị rị gió Cơng nghệ để làm kín cửa chắn gió gồm khoan lỗ khoan với đường kính 042 (mm) chiều dài gần 1,5 (m) đường biên cửa chan gió Theo kinh nghiệm thực tế khoảng cách lỗ khoan từ -M ,5 (m), khoảng cách phụ thuộc vào mức độ kẽ nứt khối than nguyên Tại lỗ khoan tiến hành bơm ho chất tạo vào, tạo xung quanh cửa chắn gió lớp khơng thẩm thấu, loại trừ khả thấm thấu không khí ưu điểm: Sử dụng đơn giản, cơng tác thi công nhanh Bảo đảm cách ly cao, nâng cao mức độ an tồn lao động Khối lượng cơng việc phải thực ít, chi phí vận tải thấp (khối lượng vận tải phải vận chuyển không nhiều)ẻ Hạn chế thẳm thấu kliơng khí qua cơng trình cách ly hoạt động với chi phí thấp Hình 3.32: Bịt kín lèn chặt khối nguyên đá mỏ xung quanh cửa ngăn gió phương pháp sử (lụng hóa chất e) Bền hóa chống rị rỉ khí phương pháp sử dụng hóa chất tạo bọt Keo hố chất tạo bọt có khả gây phản ứng mơi trường nước Yeu tố ảnh hưởng tốt tính chất tạo bọt nó, tiếp xúc với nước tãng thể tích lên Nhờ có tính chất này, keo sử dụng để loại trừ (khắc phục) rò rỉ khí đường lị mỏ Đe bền hố chống lại rị rỉ khí, xung quanh khu vực rị rỉ khí khoan lỗ khoan có 042 (mm), chiều dài từ 2,0 -r-2,5 (m) số lượng lỗ khoan phụ thuộc vào kích thước khu vực rị rỉ khí Sau bơm hóa chất tạo bọt vào lỗ khoan, keo hoá chất tạo bọt thấm thâu vào khe nứt trương nở, đông cứng lại bít kín khe nứt, hạn chế việc rị rỉ khí vào đường lị Ưu điểm: Việc rị rỉ khí ảnh hướng đến mơi trường làm việc công nhân, làm giảm suất lao động tăng cố máy móc thiết bị Hạn chế rị rỉ khí cải thiện điều kiện làm việc cố máy móc thiết bị giảm 57 Hình 3.33: Ben hóa (trát) khối than để chống lại rị rì khơng khỉ khí mê tan phương pháp sử dụng hóa chất tạo bọt f) Cách ly vừng sụt lở biện pháp sử dụng hóa chất tạo bọt Cách ly vùng sụt lở khả chống lại rò rỉ khí từ khoảng khơng gian vùng sụt lở, biện pháp dùng bọt hoá chất Tiến hành cách ly đơn giản khơng địi hỏi phải chuẩn bị kỹ càng, hạn chế tối thiểu rị khơng khí vào vùng sụt lở rị khí vảo lị chợ Phun bọt trực tiếp vào khoảng trống lớn dàn chống với Chỉ giai đoạn đầu trình phun hấp thụ nhiều vật tư (bọt) khơi lượng công việc lớn Khi chuyển dịch dàn chống, lớp bọt hố chất gắn chặt với phía sau khơng bị phá huỷ, cịn kẽ nứt xuất khoảng không gian dàn chống Phun lại lần đơn giản khơng địi hỏi nhiều thời gian Ưu điểm: Loại trừ khả rò loại khí, trước hết loại khí: CH4 , co, NO, N02, S02, H2S bầu khơng khí mỏ, Hạn chế rị khơng khí qua khoảng khơng gian khai thác giảm đáng kê xuất cháy Hình 3.34: Cách ly vùng sụt lở biện pháp sử dụng hóa chất g) Sử dụng vật liệu nhâu tạo bang hóa chất tạo bọt thay thê trụ than bảo vệ, cũi lợn đê trì bảo vệ đường lò chuản bị Trong hệ thống khai thác cột dài theo phương, để trì đường lò vận tải phân tầng khai thác mức làm thơng gió cho khai thác phân tầng dưới, thơng thường phải để lại trụ than bảo vệ Trường hợp lị vận tải sử dụng lại bảo vệ cũi lợn Phương pháp có nhược điểm: Tổn thất than phải để lại trụ than bảo vệ lớn Trường hợp sử dụng cũi lợn làm tăng chi phí gỗ, mặt khác tiết diện đường lị thường bị thu hẹp khơng đảm bảo an toàn Đối với khai thác khu vực vỉa than có tính chất tự cháy, phương án nêu không hạn chế được, không đảm bảo an toàn cho khai thác 58 r Đe khắc phục nhược điếm trên, đảm bảo khai thác có hiệu người ta sử dụng vật liệu nhân tạo bàng hoá chất tạo bọt thay trụ than bảo vệ, cũi lợn * để trì bảo vệ đường lò chuẩn bị đế ngăn cách khu vực khai thác 3.3.3.14 Nguyên lý đặc điếm kỹ thuật phòng chổng cháy mỏ hầm lò khí Nitơ a) Đặc điểm phương pháp phịnẹ chống cháy mỏ nitơ điều kiện bình thường, nitơ chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, trơ tồn dạng phân tử N2, có tính chất hố học kết cấu phân tử ổn định, khó kết hợp với vật chất khác để xảy phản ứng hoá học, nitơ loại khí trơ dùng cơng tác phịng chống cháy tốt Khí nitơ vừa dập tắt lửa trần cách nhanh chóng có hiệu quả, lại vừa phịng cháy khai thác vỉa than có tính tự cháy Trong thành phần khơng khí, nitơ chiếm 78% thể tích nên sử dụng khí nitơ phịng chống cháy khai thác mỏ hầm lò ngày trọng có ưu điểm là: khối lượng cơng việc khơi phục nhỏ, không làm tôn hại đến hệ thống thiết bị khác mỏ Những năm gần đây, Việt Nam, công nghệ khai thác than 'phương pháp hạ trần thu hồi than phát triển nhanh chóng, phương pháp khai thác có nhược điểm khối lượng than lưu lại khu vực đất đá phá hoả phía sau lị chợ lớn, làm tăng mức độ nguy xuất lượng than tồn với diện tích lớn, dễ dẫn đến tượng than tự cháy, điểm lị chợ khu vực đất đá phá hoả sâu phía Trường hợp này, áp dụng bơm nitơ dập cháy mang lại hiệu qưả rõ rệt Trong sơ đồ công nghệ khai thác cột dài theo phương, điều khiển đá vách phương pháp phá hoả tồn phần, tình hình tự cháy than khu vực đất đá phá hoả phía sau lị chợ chia thành đới, hình 3.35 * Hình 3.35: Sơ đồ phân chìa đới khu vực đất dả phả hoả phía sau lờ chợ 1- Đường lị gió thải; 2- Đường lị cấp gió sạch; 3- Gương lị chợ; 4- Khu vực đât đá phá hoả I - Đới làm lạnh: Trong đới này, cho dù điều kiện tích tụ than mang tính tạm thời có khả hình thành cố cháy than có tính tự cháy Nhưng tiếp giáp với khơng gian khai thác lị chợ, than đất đá vách phía lị chợ vừa sập đổ trạng thái tích tụ rời rạc, lỗ hổng nhiều cịn lớn, cường độ rị gió lớn, khơng có điều kiện tích tụ làm tăng nhiệt độ, thời gian tiếp xúc khơng khí than cịn ngan, thơng thường khơng thể phát sinh tự cháy, nên chiều rộng đới tính từ lị chợ vào phía khoảng -ỉ- (m) II - Đới ơxi hố: Khơng gian đới kéo dài khoảng 25 -ỉ- 60 (m), tính từ đới khơng tự cháy vào phía khu vực đất đá phá hoả lò chợ Trong đới này, đât đá phá hoả than sập đô nén chặt, mức độ ngăn cản gió lớn, mức độ rị gió giảm xuống, luồng khơng khí có dạng dịng chảy lưu động, xảy q trình ơxi hố than sinh nhiệt, 59 nhiệt lượng tích tụ làm nhiệt độ tăng lên, khả dẫn đến tự cháy than đới tăng cao III - Đới thiếu ôxi: Đới tiếp giáp phía sau với đới tự cháy, đới đất đá phá hoả than ngày nén chặt, tượng rị gió từ luồng gió hẳn, điều kiện cung cấp ôxi để phát sinh tự cháy khơng cịn nữa, cho dù đới II than tự cháy, mở rộng đến đới xảy cháy thiếu ơxi Độ rộng ba đới nói định tình trạng nén ép thực tế đât đá phá hoả sau sập đổ, độ dài lị chợ, áp lực thơng gió hai đầu lò chợ tốc độ tiến gương lò chợ ba đới ln ln dịch chuyển phía trước theo tiến độ khấu lò chợ, thoả mãn điều kiện L/v > t, than tồn phía sau giới hạn bên phải đới II có khả xuất hiện tượng tự cháy Trong đó: L - Là khoảng cách từ lò chợ đến giới hạn bên phải đới II, (m); V - Tốc độ khấu gương lò chợ, (m/tháng); t - Thời gian ủ nhiệt vỉa than khai thác, (tháng) Bơm nitơ dập cháy tiến hành đóng kín khu vực cháy mỏ hầm lò, Nitơ dạng dung dịch nên có khả vận chuyển trực tiếp tới điểm cháy vào đới tự cháy II, đông thời có thê hạn chế tượng rị gió đẩy chất khí khu vực cháy, đế nitơ chiếm đầy khơng gian khu vực cháy Sử dụng khí nitơ q trình dập cháy có đặc điêm tác dụng sau: Có thể khống chế khả xảy phản ứng ơxi hố chất khí khu vực cháy hàm lượng khí ơxi khu vực cháy giảm rât nhiều Do trình bom khí nitơ xuất áp lực, khu vực cháy có áp lực tăng làm giảm khả rị gió vào khu vực cháy, tạo thành áp lực cho khu vực phòng chống cháy, hạn chế ngăn cản dịng khơng khí vào khu vực cháy, nên đảm bảo độ trơ hoá nitơ khu vực phịng chống cháy Nhiệt độ dung dịch khí nitơ bơm vào thấp, thường -195,8°c, làm giảm nhiệt độ khu vực clìáyề Có thể hấp thụ nhiệt lượng sinh q trình ơxi hố than, hiệu ứng làm lạnh tương đối Khi bơm khí nitơ vào khu vực cháy xây tường chắn cách ly, khu vực cháy cung cấp khí trơ nên có tác dụng hạn chế cố nổ Bơm nitơ để phịng clìống cháy làm trơ hố ơxi khu vực cháy, mức độ trơ hoá phụ thuộc vào lượng nitơ bơm vào, độ tinh khiết mức độ hạn chế lượng rị gió vào khu vực cháy lớn hay nhỏ Tạo thành áp lực cho khu vực phòng chống cháy, hạn chế ngăn cản dòng khơng khí vào khu vực cháy, nên đảm bảo độ trơ hố nitơ khu vực phịng chống cháy Căn nguyên lí khuếch tán chất khí, phân tử nitơ vượt qua thấm vào khu vực khai thác đới khe nứt, lỗ hống với bán kính khuếch tán tương đối lớn, phạm vi làm trơ hố tương đối rộng Bơm nitơ phịng cháy thực theo cách “bên ngồi khu vực khai thác, bơm từ bên ngồi, phịng cháy từ bên ngoài” Bơm nitơ dập lửa, tiêu diệt đám cháy nhanh chóng, cơng tác cứu hoả tương đối an tồn tin cậy 60 So với bơm dung dịch khác (như cát) bơm nước, bơm nitơ khơng làm nhiễm khu vực muốn phịng chống cháy, khơng gây ăn mịn, hư hỏng khơng phá huỷ tổng khai thác, thiết bị Cơng việc đóng mở, khơi phục khu vực cháy nổ an tồn, nhanh chóng kinh tế Có thể vận chuyển nitơ thơng qua hệ thống đường ống, q trình phịng chống cháy khơng làm phá huỷ thiết bị hệ thống đường lị, khơng làm ảnh hưởng nhiều đến điều kiện môi trường lị chợ Bản thân chất khí nitơ khơng độc, sử dụng tương đối an toàn, thuận tiện, phát có dấu hiệu cháy khu vực khai thác, cần mở hệ thống van, nhanh chóng bơm khí ni lơ vào khu vực phá hoả phía sau lò chợ Tốc độ dập lửa nhanh so với tốc độ dập lửa nước, cát, bùn b) Tác dụng phương pháp phòng chống cháy nỉtơ Bản chất phương pháp bơm vào khu vực cháy bơm vào đới ơxi hố khu vực đất đá phá hoả phía sau lị chợ lưu lượng nitơ định, làm cho hàm lượng ôxi khu vực giảm xuống mức -r 10%, nhăm đạt mục tiêu phòng cháy, dập lửa hạn chê tượng nơ khí Tác dụng cụ thê là: Loại trừ nguy nơ khí: Tới thời điêm đó, khu vực đất đá phá hoả phía sau lị chợ xuất cháy, nguy hiểm dẫn đến nổ hỗn hợp chất khí khu vực cháy Do hỗn hợp khí nổ có dạng hình tam giác, hàm lượng ơxi hỗn hợp chất khí giảm xuống 12 % có tính giảm thiểu nổ khí Nhưng giới hạn nổ hỗn hợp khí khơng định tỉ lệ loại khí có khơng khí mà phụ thuộc nhiệt độ áp lực hỗn hợp khí Khi nhiệt độ áp lực tăng cao làm tăng giới hạn nổ ngược lại Nếu hỗn hợp khí gia nhiệt đến 300°c, hàm lượng khí ơxi đạt 9% có khả phát sinh nồ Cho nên kết nghiên cứu Trung Quốc cho thấy hàm lượng giới hạn ơxi mức 5% gần có khả phịng ngừa nổ điều kiện, khơng cố nổ có khả xảy Nhưng hàm lượng ôxi thấp 10%, khả nổ hỗn hợp khí giảm cách rõ rệtỂ Xuất phát từ sở này, sau bơm nitơ vào khu vực cháy làm hàm lượng ôxi khu vực giảm thấp hàm lượng ôxi thấp 10 % giảm thiểu lớn khả phát nổ Tác dụng giảm thiểu rị gió: Đe rị gió vào khu vực đất đấ phá hoả phía sau lò chợ nguyên nhân chủ yếu tạo thành cháy tự nhiên Từ lí luận đây, khu vực đất đá phá hoả cần phải đưực đóng kín tồn đóng kín nửa, sau bơm nitơ tăng thêm thi tổng khối lượng hỗn hợp chất khí bơm vào khơng gian có khả giảm thiểu chênh lệch áp suất bên bên khu vực tường chắn cách ly, từ ảnh hưởng đến tác dụng rị gió khu vực bên tường cách ly khu vực bên tường chắn cách ly Neu tường chắn cách ly đường lị có khe hờ, khơng khí qua khe hở tường chắn tiến vào bên khu vực cách ly Đe phịng chống tượng rị gió qua tường chắn khơng gian trước sau tường chắn liên tục bơm nitơ với lượng cần thiết, làm cho khơng gian chúng hình thành áp lực chính, ngăn cản dịng khơng khí vào khu vực cách ly Tác dụng giảm nhiệt độ: Đối với khu vực đất đá phá hoả phía sau lị chợ có cô cháy mỏ nguyên nhân nội sinh (do than có tính tự cháy), nhiệt độ khu vực lớn nhiệt độ bên Khi sử dụng nitơ để dập lửa, dùng dung dịch nitơ hay dùng khí nitơ nhiệt độ nitơ thấp nhiệt độ chất khí khu vực cháy, dịch chuyển sau bơm thêm nitơ vào khu vực cháy phạm vi lớn, nên có tác dụng giảm nhiệt độ khu vực đất đá phá hoả rõ ràng 61 Phòng ngừa tượng tự chảy toả nhiệt than: Ba yếu tố khiến cho than tự cháy là: than có tính tự cháy; có điều kiện cung cấp ơxi liên tục; dễ dàng tích tụ nhiệt lượng Lượng gió rị vào đới ơxi hố khu vực đất đá phá hoả lị chợ sản xuất khơng đủ nhiệt lượng dẫn đến phát sinh phản ứng ơxi hố than nhiệt độ than dân dẩn tăng cao, thời điếm than tự cháy toả nhiệt Khi nhiệt độ đạt đên nhiệt độ giới hạn than, tốc độ ơxi hố tăng lên nhanh chóng, nhiệt lượng sản sinh lớn, lại làm tăng cao nhiệt độ than Khi đạt đến nhiệt độ băt cháy than xảy tượng than tự bốc cháy, bước vào trạng thái tự cháy Căn vào học thuyết ôxi hố than, lựa chọn bơm vào đới ơxi hố khu vực đất đá phá hoả phía sau lị chợ lượng nitơ định, hàm lượng ôxi đới giảm bót, thay đổi yếu tố khiến than tự cháy, làm cho hàm lưọng ôxi giảm xuống giá trị giới hạn than tự cháy, loại trừ tượng than tự cháy Giảm cường độ bốc cháy: Bất luận cháy nguyên nhân ngoại sinh hay nội sinh, xảy cháy, mỏ cần tiến hành bơm lượng nitơ định vào khu vực cháy, làm cho hàm lượng ôxi khu vực cháy từ 21 % giảm xuống 10 %, cường độ đám cháy dập tắt c) Ưu, nhược điếm cua phương pháp phịng chơng cháy băng nitơ Thực tiễn sử dụng nitơ phòng chống cháy mỏ than nước giới cho thấy, nitơ dập tắt đám cháy vói tốc độ nhanh có khả phịng cháy, vừa có khả dập lửa, có khả ngăn ngừa nổ khí, khơng làm nhiễm mơi trường thiết bị điện nhiều ưu điêm khác Nhược điểm phương pháp khí nitơ nhẹ so với khơng khí nên dễ dàng Vì vậy, tình sử dụng nitơ thiết sử dụng phối hợp biện pháp xây tường chắn đảm bảo khơng có tượng rị gió thu hiệu mong muốn d) Các tồn chủ yếu phương pháp phòng chống cháy mỏ nỉtơ sau: Nitơ khó lưu giữ khu vực phịng chống cháy, muốn trì thời gian dài phương pháp khơng hiệu bơm cát bơm bùn; tính ngăn cách ôxi bao bọc tồn bề mặt vật chưa cháy vật cháy tương đối Nitơ dập tắt đám cháy nhanh chóng thời gian dập tắt hoàn toàn khu vực cháy tương đối dài Vì vậy, đồng thời với dập lửa nitơ nên sử dụng biện pháp xử lí trực tiếp khác đế tăng thêm hiệu dập lửa Khi phòng cháy bơm nitơ, nita theo diện khai thác khu vực lân cận đất đá phá hoả phía sau lị chợ đi; dập tắt đám cháy bơm nitơ, nitơ qua hệ thống tường chan thoát Vì vậy, đồng thời với q trình phịng chống cháy mỏ phương pháp bơm nitơ, nên áp'dụng biện pháp xây dựng tường chắn ngăn cách đảm bảo tượng rị gió, đảm bảo lượng nitơ mức độ thấp Bản thân khí nitơ khơng độc, giới hạn có hại thể người Căn vào kết thực nghiệm, khai trường làm việc mỏ hầm lị, hàm lượng khí ơxi có giá trị giới hạn thấp 19%, địa điểm làm việc, nitơ khơng làm cho hàm lượng khí ơxi thấp giá trị giới hạn qui định Tóm lại, áp dụng kỹ thuật bơm nitơ phịng chống cháy mỏ hầm lị, khơng nên chủ quan, cần phát huy tính ưu việt 62 ... ngừa hiểm họa cháy mỏ khai thác mỏ hầm lò Bài 4: Phòng ngừa hiểm họa nhiễm độc khai thác mỏ hầm lò Bài 5: Phòng ngừa hiểm họa khác thường gặp khai thác mỏ hầm lò Bài : Cơng tác ứng cứu có hiểm họa. .. Các chất khí độc nổ mỏ 67 4.4 Phòng ngừa hiểm họa nhiễm độc khai thác mỏ hầm lò Bài 5: Phòng ngừa hiểm họa khác thường gặp khai thác mỏ hầm lò 5 .1 Khái quát chung 5.2 Phòng ngừa hiểm họa bục nước,... Ráng - Hạ Long 11 /1/ 1999 19 /12 /2002 19 /12 /2002 6/3/2006 8 /12 /2008 2/7/2 012 3/4/2 016 19 11 Số người bị thương 12 BÀI PHỊNG NGỪA CÁC HIỂM HỌA VỀ KHÍ MÊTAN TRONG KHAI THÁC MỎ HẦM LÒ 2 .1 Nguồn gốc dạng