12 HIỆN TƯỢNG CHÁY NỔ KHÍ MÊTAN VÀ BỤI THAN TRONG MỎ

Kể từ khi con người bắt đầu khai thác than đã phải đối mặt với hàng loạt hiểm họa, rủi ro có thể xảy ra, Mặc dù khoa học và công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ nhưng những hiểm họa này vẫn chưa được loại bỏ hoàn toàn, bằng chứng là tai nạn vẫn tiếp tục xảy ra tại các mỏ. Nổ khí mêtan và tiếp theo nữa là nổ bụi than là một trong những mối hiểm họa nguy hiểm nhất trong ngành công nghiệp khai thác mỏ. Khí mêtan là nguyên nhân của các tai nạn hầm mỏ lớn. Mêtan, với công thức hóa học là CH4 là một chất khí không màu, không mùi, không vị, dễ cháy và có thể tác dụng với không khí tạo ra sản phẩm dễ cháy nổ, khí mêtan là nguyên nhân của các tai nạn hầm mỏ lớn. Nổ khí mêtan và tiếp theo nữa là nổ bụi than là một trong những mối hiểm họa nguy hiểm nhất trong ngành công nghiệp khai thác mỏ gây thiệt hại đến người và tài sản mỏ. Mục đích của việc nghiên cứu: •Tìm ra các nguyên nhân dẫn đến hiện tượng cháy nổ khí mêtan và đề xuất các biện pháp phòng ngừa trong khai thác hầm lò, góp phần giải quyết được các vấn đề an toàn về khí mêtan trong hầm lò và giảm thiểu tai nạn lao động do cháy nổ. •Đưa ra các giải pháp thi công an toàn khi thi công các đường lò qua khu vực đất đá có khí bụi nổ cụ thể. •Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở khoa học và thực tiễn áp dụng cho các mỏ khai thác than hầm lò

NHÓM 12: HIỆN TƯỢNG CHÁY NỔ KHÍ MÊTAN VÀ BỤI THAN TRONG MỎ THÀNH VIÊN NHÓM 12 Đặng Anh Tuấn Vũ Anh Tuấn Đỗ Đại Sơn Phạm Thế Quang Nguyễn Văn Quý Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than MỤC LỤC Nhóm 12 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than MỞ ĐẦU Kể từ người bắt đầu khai thác than phải đối mặt với hàng loạt hiểm họa, rủi ro xảy ra, Mặc dù khoa học công nghệ ngày phát triển mạnh mẽ hiểm họa chưa loại bỏ hoàn toàn, chứng tai nạn tiếp tục xảy mỏ Nổ khí mêtan nổ bụi than mối hiểm họa nguy hiểm ngành công nghiệp khai thác mỏ Khí mêtan nguyên nhân tai nạn hầm mỏ lớn Mêtan, với công thức hóa học CH4 chất khí không màu, không mùi, không vị, dễ cháy tác dụng với không khí tạo sản phẩm dễ cháy nổ, khí mêtan nguyên nhân tai nạn hầm mỏ lớn Nổ khí mêtan nổ bụi than mối hiểm họa nguy hiểm ngành công nghiệp khai thác mỏ gây thiệt hại đến người tài sản mỏ Mục đích việc nghiên cứu: • • • Tìm nguyên nhân dẫn đến tượng cháy nổ khí mêtan đề xuất biện pháp phòng ngừa khai thác hầm lò, góp phần giải vấn đề an toàn khí mêtan hầm lò giảm thiểu tai nạn lao động cháy nổ Đưa giải pháp thi công an toàn thi công đường lò qua khu vực đất đá có khí bụi nổ cụ thể Kết nghiên cứu đề tài sở khoa học thực tiễn áp dụng cho mỏ khai thác than hầm lò Nhóm 12 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than CHƯƠNG I HIỆN TƯỢNG CHÁY NỔ KHÍ MÊTAN Mêtan, với công thức hóa học CH4 chất khí không màu, không mùi, không vị, dễ cháy tác dụng với không khí tạo sản phẩm dễ cháy nổ, khí mêtan nguyên nhân tai nạn hầm mỏ lớn Nổ khí mêtan nổ bụi than mối hiểm họa nguy hiểm ngành công nghiệp khai thác mỏ gây thiệt hại đến người tài sản mỏ Vì vậy, việc sâu nghiên cứu để tìm nguyên nhân từ tìm biện pháp phù hợp nhất, ứng dụng phòng ngừa nổ mêtan nhiều nhà khoa học nghiên cứu mỏ, người trực tiếp làm việc mỏ đặc biệt quan tâm I Nguồn gốc dạng tồn khí mêtan 1.1 Nguồn gốc khí mêtan Khí Mêtan vỉa than tạo thành thời gian chất hữu với than trình hình thành tạo than Trong trình oxy hoá từ thực vật, nhờ ôxy riêng nó, tạo nên sản phẩm khí sau: CH 4, CO2 , nước axit hữu dạng chất bốc Người ta thấy vi sinh vật, vi khuẩn đóng vai trò chủ yếu việc kích thích lên men thực vật Quá trình lên men thực vật giải phóng lượng lớn mêtan cacboníc, phân huỷ xenlulô tiến hành sau: 2C6H10O5 = 5CH4 + 5CO2 +2C 4C6H10O5 = 7CH4 + 8CO2 + 3H2O+C9H6O Lượng khí mêtan tạo phụ thuộc vào thành phần chất kích thích lên men điều kiện xaỷ trình lên men (nhất nhiệt độ áp suất) 1.2 Những dạng tồn khí mêtan Nếu sau tạo thành, trình thành tạo than, khí mêtan lên mặt đất Ngược lại, ta gặp mêtan nơi mà xảy trình lên men thực vật sản phầm khí sinh điều kiện thoát khí Theo kỷ nguyên địa chất, phần đáng kể khí mêtan đi, phần khác tác dụng áp suất đất đá, di động dạng khác đất đá xung quanh Trong đất đá khoáng sàng, mêtan tồn hai dạng sau: dạng tự dạng không tự Dưới dạng tự do, mêtan chiếm tất lỗ hổng lòng đất Theo Nhóm 12 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than M.Ianôscôi, lượng mêtan tự chiếm tỷ lệ -22% tổng số có dạng áp suất 50barơ (1barơ = 750,06mm Hg); 36% áp suất 100 barơ 65% 800 barơ Dưới dạng không tự (dạng liên kết) khí mêtan tồn theo ba kiểu sau: - Trạng thái dính vào bề mặt vật rắn Trong trường hợp này, phân tử khí dính bề mặt vật rắn tác dụng lực liên kết phân tử, tạo nên bọc khí Ở dạng liên kết khí xuất dễ dàng gần dạng tự - Trạng thái bị hấp thụ vào vật rắn: Ở trường hợp phân tử khí vào vật rắn, không tham gia phản ứng hoá học với phân tử vật rắn tạo thành dung dịch rắn Lượng khí mêtan bị hấp thụ vào vật rắn phụ thuộc vào độ kiên cố cấu trúc vật rắn nhỏ dần độ kiên cố vật rắn tăng - Trạng thái liên kết hoá học phân tử khí phân tử vật rắn 1.3 Các phương pháp xác định hàm lượng mêtan than Mặc dù công trình nghiên cứu vấn đề năm 19251930, người ta chưa tìm phương pháp nhất, xác hoàn thiện cho việc xác định hàm lượng mêtan than + Phương pháp thể tích: Phương pháp tiến hành cách đo thể tích CH hấp thụ bụi than lúc bão hoà sau chia thể tích cho trọng lượng mẫu than Sự hấp thụ mêtan đến mức bão hoà mẫu than tiến hành áp suất khí áp suất cao + Phương pháp trọng lực Phương pháp tiến hành cách cân mẫu than trước sau bão hoà việc hấp thụ mêtan nhờ cân đặc biệt Sự hấp thụ mêtan đến mức bão hoà mẫu than tiến hành áp suất lớn + Phương pháp phân tích Phương pháp sử dụng tính toán giải tích hàm lượng khí mêtan, dựa sở nhận xét sau: Có mối liên hệ hàm lượng mêtan độ biến chất than Thực chất đặc điểm độ biến chất than đánh giá qua hàm lượng chất bốc + Các phương pháp hỗn hợp Các phương pháp gồm: - Phương pháp trực tiếp: Tiến hành cách lấy mẫu than phủ kín mẫu (bằng nến vật liệu khác), hút hết khí mẫu nhờ bơm chân không nung nóng mẫu đo lượng khí thu Phương pháp áp dụng nơi mà áp suất khí khoáng sản nhỏ (1 -1,5 barơ) - Phương pháp phối hợp, tiến hành sau: thu khí xuất lỗ khoan đo thể tích cộng thêm lượng khí lấy mẫu than Tổng lượng khí thu Nhóm 12 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than đem chia cho trọng lượng than khoan - Phương pháp tính toán sở phân tích kỹ thuật Phương pháp có đặc tính giải tích nên dùng phương pháp trực tiếp không sử dụng, phương pháp việc phân tích kỹ thuật than II Các miền khí khoáng sàng tính độ thoát khí mêtan mỏ 2.1 Các miền khí Trong khoáng sàng, dịch chuyển chất khí tiến hành theo hai hướng sau: chất khí khoáng sàng chuyển dịch lên mặt đất, chất khí sinh hóa động vật chuyển dịch ngược lại theo hướng xuống Những dịch chuyển chất khí tạo lên miền định mà có chất khí chiếm ưu Hiện tượng phân chia chất khí gọi miền khí khoáng sàn, miền khí Lidin (Liên Xô cũ) Ở Liên Xô (cũ) bể than người ta xác định miền khí biểu diễn định luật tổng quát cho tất khoáng sàng than Người ta xác định bốn miền khí sau: - Miền khí hóa sinh khí mà nito cacbonic chiếm ưu Nito có mặt trao đổi chất khí với khí quyển, cacbonic (tối thiểu 20%) phân hủy chất hữu lại - Miền chất khí với nito chủ yếu (ít 80%) - Miền chất khí biến chất xác định theo hai điều kiện hàm lượng nito mêtan không vượt 50% độ sâu tăng lên, hàm lượng N giảm đi, CH4 tăng lên, xong lưu lượng mêtan tương đối không vượt 2m3/t.24h -Miền chất khí biến chất đặc trưng hàm lượng CH nhỏ 80%, hàm lượng tăng với chiều sâu 2.2 Độ thoát khí mêtan mỏ Lượng mêtan thoát mỏ (đường lò) nguy hiểm mỏ biểu thị hai dạng sau: - Độ thoát khí mêtan tuyệt đối - Độ thoát khí mêtan tương đối 2.2.1 Độ thoát khí mêtan tuyệt đối mỏ Là lượng mêtan thoát mỏ (đường lò) đơn vị thời gian(thường biểu thị m3/ngày) Độ thoát khí mêtan tuyệt đối mỏ, vỉa than khu vực xác định trung bình công ba kết đo ba ca làm việc, theo công thức: Nhóm 12 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than QCH4= ; [m3/ph] Trong đó: + Qi - lưu lượng không khí, đo thời điểm lấy mẫu không khí, m /ph + mi - Hàm lượng mêtan mẫu khí, % Nếu thong gió nhiều quạt, lưu lượng mêtan tuyệt đối mỏ xác định tổng lưu lượng mêtan tuyệt đối tất luồng gió lên quạt 2.2.2 Độ thoát khí mêtan tương đối mỏ Là lượng mêtan thoát mỏ (đường lò) chia cho than khai thác ngày đêm (thường biểu thị m3/t.24h) Độ thoát khí mêtan tương đối xác định theo quy định nhiều nước, sở ba kết đo độ thoát khí mêtan tuyệt đối tháng (đầu tháng, tháng cuối tháng) tính theo công thức: qCH4= ; [m3/t.24h] Trong đó: + QCH4max - độ thoát khí mêtan tuyệt đối lớn ba kết đo tháng, m /ph + n - số ngày làm việc tháng + T - sản lượng mỏ tháng, t Khi tính toán dự báo độ thoát khí mêtan tương đối mỏ thiết kế mức sâu mỏ khai thác, ta dùng công thức sau: qCH4= q0CH4 + ; [m3/t] Trong đó: + qCH4 - độ thoát khí mêtan tương đối độ sâu H (m); m3/t + q0CH4- độ thoát khí mêtan tương đối biết độ sâu H0 (m), m3/t ; mỏ thiết kế q0= 2…3m3/t + Hst- gradient độ thoát khí mêtan tương đối mỏ (m/m 3/t) chinh chiều dài theo phương thẳng đứng tương ứng với tăng độ thoát khí mêtan tương đối 1m 3/t Ở bể than Đôn-bát, Ku-zơ-bát, ka-ra-gan-da, Trung Á,… Đối với vỉa có góc dốc chất lượng than khác nhau, gradient độ thoát khí mêtan tương đối thay đổi khoảng (5-30)m/m3/t Nhóm 12 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than Theo quy định quy phạm kĩ thuật an toàn mỏ hầm lò than diệp thách Việt Nam độ thoát khí mêtan tương đối mỏ, mức, vỉa, cánh mỏ, khu vực khai thác xác định theo công thức: Q i= Trong đó: ni – số tháng làm việc nam đối tượng (khu khai thác, cánh mỏ, vỉa, toàn mỏ) tháng thứ i, m3/ph Đại lượng Ii xác định theo công thức đây: Ni - số ngày khai thác than thực tế tháng Ai – sản lượng than đối tượng theo tháng năm, Kf – hệ số tính đến độ tro than khai thác ảnh hưởng đến độ thoát khí tương đối, xác định theo công thức.8 - Độ thoát khí tuyệt đối trung bình khu khai thác ; Īkt = Ī5 – Īl + 0,835Ītk1 + Ītk2 + Ītk3 ; Trong đó: 0,835- hệ số tính đến tăng trưởng lượng khí mêtan từ mỏ lân cận việc tháo khí Ītk1, Ītk2, Ītk3 – lưu lượng khí mêtan hút thiết bị tháo khí vỉa lân cận, khoảng không khai thác vỉa khai thác, m 3/ph Īl- lưu lượng khí trung bình qua lò vận tải điểm 1, m3/ph Ī5- lưu lượng khí trung bình, thoát đường lò khu vực khai thác - Độ thoát khí tuyệt đối trung bình đường lò vỉa; Īv =Ī9 + Ī10 + ) Trong đó: Ī9 , Ī10 - lưu lượng khí trung bình qua đường lò vỉa - Độ thoát khí tuyệt đối trung bình mỏ Īm = Hệ số Kf xác định theo công thức: Kf = - độ tro trung bình thực tế than khai thác, % - độ trot rung bình vỉa, % 2.3 Phân loại mỏ theo khí mêtan Nhóm 12 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than Mỏ có khí mêtan mỏ mà người ta thấy có 0,2% CH4 theo thể tích,thậm chí thấy có lần chỗ dạng mà xác định phương tiện Theo có mặt mêtan số lượng lượng thoát khí người ta xác định mỏ theo khí mêtan Việc phân loại mỏ nhằm mục đích đánh giá xác mức độ nguy hiểm khí mêtan mỏ xác định biện pháp an toàn phù hợp Theo luật an toàn nhiều nước có cách phân loại mỏ theo khí mêtan sau: + Phân loại theo độ thoát khí mêtan tương đối + Phân loại mỏ theo hàm lượng mêtan luồng gió luồng gió mỏ + Phân loại theo độ chứa khí mêtan vỉa than Phân tích theo cách phân loại mỏ ta thấy cách có ưu điểm nhược điểm Nhiều nước giới sử dụng cách thứ để phân loại mỏ Luật an toàn Liên Xô ( cũ ) phân loại theo độ thoát khí mêtan tương đối thành loại bảng sau: Loại mỏ Độ thoát khí mêtan tương đối m³/t.24h I II III Siêu hạng Lớn 15 mỏ khai thác Đến 5-10 10-15 vỉa nguy hiểm khí xỉ khí Bảng 1.Phân loại mỏ có khí mêtan theo độ xuất khí tương đối Luật an toàn Rumani lại phân mỏ theo khí mêtan bảng sau: Đặc điểm Lượng khí CH4 xuất 24h chia cho sản lượng khai thác thời gian Loại mỏ theo lưu lượng mêtan tương đối m³/t I II III 0-5 Trên đến 10 Trên 10 đến 15 IV Trên 15 mỏ thoát dạng xỉ Bảng Phân loại mỏ theo khí mêtan Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia an toàn khai thác than hầm lò: QCVN:2011/BCT (ban hành kèm theo thông tư số 03/2011/TT-BCT ngày 15/02/2011 trưởng công thương) quy định mỏ hầm lò có khí mêtan phải xếp loại theo độ thoát khí mêtan tương đối bảng Nhóm 12 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than STT Loại mỏ theo khí mêtan I II III Siêu hạng Nguy hiểm khí bất ngờ Độ thoát khí mêtan tương đối mỏ m³/T _ngày-đêm 0,75 >0,5 ≥2 Bảng 10 Hòa loãng nồng độ mêtan vị trí mỏ Theo luật an toàn số nước, nồng độ khí mêtan bảng 11 Để đảm bảo qui định luật an toàn nồng độ khí mêtan trên, cần phải thực biện pháp sau: 8.1.1 Đảm bảo thông gió phù hợp Nước Nồng độ tối đa luồng Nồng độ mêtan mạng thông gió mỏ, % gió chung ,% Mỹ Tây Đức 0,75 1,00 Anh 1,25 Hà lan 0,5 Liên xô 0,75 Pháp 1,0 Ba lan 0,75 Tiệp khắc 1,0 1,5 vị trí làm việc Bỉ Ru-ma-ni 1,00 Không 2,0 ngoại lệ 3,00 Lớn 1,00 luồng gió thải khu lò thông gió lò chợ Nhóm 12 1-2 Tối đa ngoại lệ 1,80 Không vượt 0,25 luồng gió vào lò chợ, luồng gió khác 1,25 ngoại lệ 2,50 Không 1,5 ngoại lệ 2,0 Không 0,5 luồng gió vào lò chợ, 1,0 luồng gió khỏi khu 2,0 lò chuẩn bị số vị trí riêng lẻ khác Không 1,0 luồng gió vị trí làm việc, 1,5 lò chuẩn bị 2,5 trường hợp ngoại lệ luồng gió khu không vượt 1,0 Không 0,5 luồng gió vào nơi làm việc 2,0 ổ khí Đối với trường hợp đặc biệt:-1,0 luồng gió vào nơi làm việc 21 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than Bảng 11.Hàm lượng mêtan cho phép số nước Thông gió phù hợp nghĩa phải đảm bảo hòa loãng tất khí, cho vị trí làm việc nồng độ ôxy không khí không nhỏ 20% , nồng độ khí mêtan vị trí khác phải nhỏ quy định luật an toàn Muốn đảm bảo chế độ thông gió phù hợp, cần phải thực qui định sau: Đối với mỏ có khí phải dùng thông gió hút Thông gió đẩy cho phép tầng đầu mỏ có khí mêtan loại I loại II Thông gió đẩy- hút cho phép loại mỏ nào, với quạt đẩy quạt phụ hút, cho lò chợ phải tạo hạ áp suất Tất mỏ phải sử dụng thông gió nhân tạo Thông gió tự nhiên cho phép mỏ không nguy hiểm khí, đồng thời phải có quan có trách nhiệm duyệt Các thiết bị quạt cần có môtơ dự trữ, hoạt động nhờ nguồn lượng khác Ở mỏ có khí, trạm quạt phải trang bị hai quạt, quạt dự trữ Cần tạo lỗ tương đương mỏ lớn tốt ( 1,5m ) hạ áp suất lớn vào khoảng 150 300mm cột H2O Thông gió cục mỏ có khí phải thông gió đẩy Các quạt gió mỏ phải đặt mặt đất, đặt mỏ mỏ khí cần phân tích tỷ mỉ Gió phải đưa xuống mức thấp mỏ, thông gió chung mỏ phải thông gió với hướng lên, trường hợp mỏ có khí góc dốc vỉa lớn Việc thông gió chung mỏ với hướng xuống cho phép mỏ khí nổ mỏ loại I, đồng thời phải quan có trách nhiệm duyệt Gió thải gương lò chuẩn bị mức phải đưa vào luồng gió thải chung mỏ khu Cần ngăn ngừa quẩn gió trường hợp làm việc quạt phụ mỏ quạt cục Đối với trường hợp thông gió cục bộ, quạt phải đặt luồng gió sạch, cách luồng gió thải 10m, cho quạt hút tối đa 70% lượng gió đến vùng đặt quạt nhờ hạ áp chung mỏ Khi sử dụng nhiều quạt đặt dọc đường ống để thông gió cục bộ, phải ngăn ngừa hút gió bẩn chuyển dịch đường lò vào ống dẫn, đồng thời phải ngăn ngừa rò gió ống dẫn Đặc biệt đặt nối tiếp hai quạt cục để thông gió cho khu vực, khoảng cách hai quạt tối đa 1/3 chiều dài toàn đường ống Để điều chỉnh lượng gió luồng mỏ, cố gắng sử dụng cửa gió tốt Nhóm 12 22 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than Cần sử dụng hạ áp kế lưu lượng kế tự ghi đặt trạm quạt để theo dõi tình hình làm việc quạt 8.1.2 Kiểm tra khí mêtan Để theo dõi nồng độ khí mêtan đường lò, tất mỏ có khí phải tổ chức kiểm tra thường xuyên Nhiệm vụ kiểm tra thuộc nhân viên đo khí phòng thông gió an toàn, cho ca làm việc phải đo khí mêtan hai lần Ở mỏ thuộc loại III ngoại hạng khí mêtan, sử dụng máy đánh rạch combai máy làm việc, cần phải kiểm tra khí mêtan thường xuyên Đo khí mêtan dùng đèn dầu an toàn máy thiết bị đo giới thiệu Đối với mỏ ngoại hạng nguy hiểm khí, không dùng đèn dầu an toàn để đo mêtan Kết đo phải ghi lên bảng treo vị trí đo, đồng thời nhân viên đo khí phải làm báo cáo lên quản đốc ghi vào sổ đo khí mỏ Ngoài việc đo mêtan thường xuyên nhân viên đo khí, nhân viên kỹ thuật phải kiểm tra mêtan vào lò chợ Việc tổ chức kiểm tra mêtan tốt vị trí làm việc, giúp cho cán công nhân kịp thời sử dụng biện pháp có hiệu để ngăn ngừa nguy nổ khí 8.2 Các biện pháp loại trừ nguồn đốt cháy mêtan Để tăng mức an toàn chống nổ khí mêtan càn phải loại trừ nguồn đốt cháy Các biện pháp quan trọng nhằm loại trừ nguồn đốt cháy mêtan bao gồm: - Cấm lửa để hở, mỏ sử dụng đèn chiếu sáng cá nhân đèn ác qui đèn dầu an toàn Việc sử dụng máy hàn mỏ phép luồng gió sạch, trừ trường hợp mỏ ngoại hạng không hàn mỏ - Phải loại trừ đốt cháy mêtan tia lửa điện, cụ thể phải thực tất qui định dùng lượng điện mỏ có khí - Đối với đầu tầu với động đốt trong, làm việc mỏ có khí nổ phải trang bị thiết bị làm lạnh khí nước Trong mỏ loại I II, đường lò có gió qua, sử dụng tàu điện cần vẹt - Phải loại trừ đốt cháy mêtan nổ mìn Như ta biết, nổ mìn nguyên nhân gây nổ khí mêtan phần lớn trường hợp Ví dụ mỏ than Đôrtmunđ thống kê nguyên nhân nổ mêtan bảng VII-9 Việc nổ mìn tiến hành vị trí làm việc thông gió liên tục sử dụng thuốc nổ an toàn phương tiện an toàn Nhóm 12 23 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than Trước nạp thuốc nổ nổ mìn, hàm lượng mêtan vị trí nổ vùng xung quanh cách nơi nổ 20m, phải nhỏ 1% Khi hàm lượng mêtan nơi làm việc lớn 2% công tác phải dừng lại Công việc tiếp tục hàm lượng mêtan giảm xuống 1% Nguyên nhân 1940-1953 Số lần % Nổ mìn 23 Cháy nổ 10 Năng lượng điện Nguyên nhân khác Tổng số 1954- 1959 Số lần % 40, 17, 7,2 15,4 11,6 19,2 20 35,1 14 53,8 57 100,0 26 100,0 Bảng 12 Những nguyên nhân gây nổ khí mêtan lửa học Phải ngăn ngừa đốt cháy mêtan lửa học 8.3 Các biện pháp hạn chế hậu nổ mêtan Các biện pháp quan trọng trường hợp bao gồm: - Chia mỏ thành nhiều khu độc lập với việc thông gió riêng lẻ - Chia luồng gió thành nhiều luồng song song, không khí bẩn đưa đến giếng gió ngắn - Hạn chế cấm việc thông gió nối tiếp vị trí lao động - Đảm bảo tốt cách biệt luồng gió luồng gió bẩn, nhằm ngăn chặn quẩn gió luồng xảy nổ mêtan - Đảm bảo tiết diện đường lò để việc lại không bị cản trở - Tổ chức trang bị đại cho đội cấp cứu mỏ Tất công nhân cần trang bị bình tự cứu cá nhân - Xây dựng hầm trú ẩn nơi đông người làm việc có tính nguy hiểm nổ khí - Khi quạt gió quạt gió phụ ngừng làm việc khu, hoạt động phải ngừng lại, công nhân phải luồng gió mạch điện phải ngắt - Trang bị hiểu biết kỹ thuật tối thiểu cho công nhân tính chất khí mêtan bụi than biện pháp ngăn ngừa nổ khí, nổ bụi than phương pháp cấp cứu mỏ Nhóm 12 24 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than CHƯƠNG II BỤI THAN Bụi than hai loại bụi thuộc bụi mỏ gọi bụi gây cháy nổ hay bụi không gây độc, tức gây độc mà gây nổ nguyên nhân gây nên nhiều bệnh bụi phổi khác I Các yếu tố ảnh hưởng đến tính cháy nổ bụi than Tính nổ bụi than phụ thuộc vào loạt yếu tố Các yếu tố bao gồm: hàm lượng chất bốc, cỡ hạt bụi, độ tro, độ ẩm, thành phần thạch học, có mặt mêtan, tính chất cường độ nguồn nhiệt, 1.1 Hàm lượng chất bốc Bụi than có tính cháy nổ hàm lượng chất bốc than vỉa lớn 10- 15% ( tính theo trọng lượng so với khối than cháy, không kể độ ẩm, độ tro than) 1.2 Cỡ hạt bụi Tham gia vào vụ nổ bụi có cỡ hạt nhỏ 750 μm(0,75 mm) nổ mạnh hạt bụi có đường kính đến mm Các hạt bụi có đường kính 0.075 mm nguy hiểm nguy nổ Các hạt bụi nhỏ 10 μm nguy hiểm nổ 1.3 Sự có mặt mêtan Sự có mặt mêtan làm tăng tính nổ bụi than, cụ thể giảm giới hạn nổ bụi Ví dụ, giới hạn nổ bụi than 40 g/m3 , hỗn hợp với % mêtan giới hạn giảm xuống 40 - x 12 = 16 g/m3 Khi nồng độ mêtan 2,5 % giới hạn nổ - g/m 1.4 Độ tro bụi than Độ tro độ ẩm bụi than yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt thời gian gây nổ Độ tro cao cần nhiệt dộ đốt cháy bụi cao, giới hạn nổ nồng độ cần cao Bụi than không nổ kho độ tro 60 - 70% 1.5 Thành phần thạch học Yếu tố ảnh hưởng đến tính nổ bụi than chứa thành phần thạch học khác đước phá vỡ, đặc tính khác chúng (nồng độ khí, độ ẩm, trọng lượng riêng ) Vitrit thành phần nguy hiểm nhất, phuzit it nguy hiểm hơn, khả phá vỡ lớn so với vitrit, lại chứa hàm lượng chất bốc có độ tro lớn 1.6 Độ trơ bụi Nhóm 12 25 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than Độ trơ bụi làm giảm khả nổ Bụi than coi bui trơ (không nổ) độ ẩm 30% trở lên Yếu tố đặc tính quan trọng giai đoạn khởi nổ Trong thời gian lan truyền vụ nổ độ ẩm bụi không đóng vai trò đáng kể lượng nhiệt lớn tạo 1.7 Tính chất cường độ nguồn đốt cháy Yếu tố ảnh hưởng đến khởi đầu truyền vụ nổ mà có đặc trưng nhiệt độ, tốc độ lửa, độ mạnh lửa điều kiện phát sinh bụi khác đường lò Nguồn nhiệt mạnh giới hạn nổ bụi thấp, nên biện pháp phòng chống nổ bụi phải mạnh mẽ Khi nguồn nhiệt mạnh độ tro (bụi trơ) độ ẩm bụi cần phải tăng lên nhằm biến bụi có tính nổ thành bụi tính nổ so với trường hợp nguồn nhiệt thấp Các nguồn nhiệt nguy hiểm nổ khí mêtan nổ mìn Đó nguyên nhân tạo lên hỗn hợp không khí bụi nổ II Các điều kiện gây nổ bụi than Khi bụi than có tính nổ, để vụ nổ xảy cần có tham gia đồng thời điều kiện sau: - Nồng độ bụi - Nhiệt độ gây nổ - Oxy không khí 2.1 Nồng độ bụi Như giới thiệu phần nồng độ bụi gây nổ giao động khoảng từ 16 - 50 g/m đến 1700 - 2500 g/m3 không khí, chí đến 3000 g/m3 2.2 Nhiệt độ gây nổ Nhiệt độ đốt cháy bụi thân khô nhìn chung từ 700 đến 800°C Đối với than đá nhiệt độ nằm khoảng 750 – 800°C, than nâu sấy khô 575 - 750°C Thực tế người ta thấy nguồn lửa đốt cháy khí mêtan có khả đốt cháy bụi than Nồng độ oxy không khí Để đảm bảo vụ nổ bụi than xảy cần có oxy không khí Vì vậy, oxy vụ nổ không xảy III Hiện tượng hậu nổ bụi than 3.1 Hiện tượng nổ bụi than Nổ than tượng oxy hóa lượng tương đối lớn bụi than thời gian tương đối ngắn Quá trình biểu diễn sau: Bụi than + không khí => nước + CO + C + N2 + Qcalo Người ta phát vụ nổ bụi than vào năm 1803 mỏ WALLSEND (Anh), lan truyền từ cánh đến cánh mỏ Năm 1906 sảy vụ nổ bụi than mạnh, tham gia khí mêtan Tại mỏ COURRIERE (Pháp) Vụ nổ diễn phạm vi 110 km làm chó 1230 công nhân chết Nhóm 12 26 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than Trong điều kiện bình thường tốc độ lan truyền vụ nổ áp suất không khí tăng lên theo khoảng kể từ tâm nổ Sự lan truyền vụ nổ hiệu động lực chịu ảnh hưởng sức cản cục gặp phải tương tự vụ nổ khí mêtan Trong thời gian diễn vụ nổ, cần phần bụi cháy hoàn toàn, phần bụi lại chuyển phần thành bụi than cốc, tạo thành gợn cát đọng chống tường đường lò Các gợn cốc nhìn chung có dạng ô van, cốc hóa mạnh có dạng tam giác trình cốc hóa yếu Chiều dày gợn cốc đạt tới vài centimet Trong nghiên cứu vụ nổ, gợn cho thấy dấu hiệu tốt để xác định tâm nổ tốc độ truyền nổ Theo vị trí gợn cốc người ta xác định có tốc độ lan truyền nhỏ, gợn cốc hình thành phần chống đâu tốc độ lan truyền lớn đọng lại gợn cốc tập trung theo hướng vụ nổ, tốc độ lớn, lắng đọng nằm phía đối diện vụ nổ 3.2 Hậu nổ bụi than Cũng nổ khí mêtan, nổ bụi than tạo nhiệt độ cao, áp suất không khí lớn, khí độc ôxyt cacbon Nhiệt độ sinh nổ bụi với cháy hoàn toàn bụi than đạt tới 2300-2500°C, cháy bụi than không hoàn toàn nhiệt đạt 1300-1700°C Nổ bụi than nổ khí mêtan tạo áp suất không khí lớn làm đổ chống, làm sập đường lò, làm chất người Mặt khác, tạo nhiều ôxyt cácbon, gây nhiễm độc lớn người, có lan rộng toàn mỏ 3.3 Các biện pháp phòng chống nổ bụi than Phòng chống hạn chế bụi nổ than bao gồm hang loạt biện pháp Các biện pháp phân theo nhóm Cụ là: - Nhóm biện pháp phòng ngừa hình thành phát sinh bụi than - Nhóm biện pháp hạn chế giảm hiệu nổ bụi than 3.3.1 Các biện pháp phòng ngừa phát sinh bụi than Để phòng ngừa phát sinh bụi than áp dụng loạt biện pháp phòng chống bụi tất khâu công tác trình bày phần 3.3.1.1 Các biện pháp chống nổ bụi Các biện pháp chống nổ bụi than áp dụng với mục đích ngăn khả tung bụi vào không khí, giảm tính nổ bụi than phòng ngừa bốc cháy (1) Trơ hóa bụi than Biện pháp tiến hành với mục đích làm tang độ tro than bụi nhờ bổ sung bụi trơ ( đá vôi, đất sét…) vào bụi than Việc đưa bụi trơ vào lỗ khoan cần thực Nhóm 12 27 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than trước nổ mìn với khối lượng kg cho lỗ khoan mỏ khí nổ kg mỏ than có khí nổ mêtan Bụi trơ cần thỏa mãn điểu kiện sau: không chứa thành phần độc , không chứa kiềm tự do, hàm lượng silie tự phải thấp %, không hút ẩm, độ ẩm không vượt 1%, hàm lượng chất cháy phải nhỏ 1%, phải mịn ( lọt qua lướt 0,5 mm tối thiểu 50 % qua lưới 0,075 mm) Việc bổ sung bụi trơ cần tiến hành cho đảm bảo độ tro hỗn hợp bụi than bụi trơ 70% mỏ khí nổ 80% với mỏ có khí nổ (2) Sử dụng bua bụi trơ bên Biện pháp thực cách đặt bụi trơ số giá đỡ ngang miệng lỗi khoan Bụi trơ trộn với bụi than thời gian ngắn sau nổ mìn (3) Các biện pháp cố định bụi lắng đọng Các biện pháp tiến hành trung hòa với bụi than lắng đọng đường lò nhờ sử dụng nước có bổ sung chất giữ ẩm muối hóa nước muối hóa nước ( NaCl, CaCl2) ngăn cản việc bay bề mặt bụi lắng đọng cho chúng hút ẩm không khí mỏ Biện pháp hiệu rẻ trơ hóa bụi than Dung dịch nước muối NaCl nồng độ 10-25% phun xung quanh đường lò, gờ muối tạo làm ẩm lại sau khoảng thời gian đinh , tùy theo độ ẩm không khí mỏ lượng bụi lắng đọng biện pháp sử dụng mỏ than có độ ẩm tương đối không khí nằm khoảng 55- 75% (4) Phun tưới nước Biện pháp áp dụng nhằm ngăn cản khả tung buj lắng đọng dập bụi lơ lửng không khí Việc phun tới nước sử dụng điểm chuyển tải than bang tải , điểm rót tải than băng tải , điểm rót tải than từ lò chợ lên phương tiện vận tải khấu than nổ mìn, combai 3.3.1.2 Các biện pháp hạn chế giảm hậu nổ bụi than (1) Tạo vùng phun bụi trơ Biện pháp tiến hành sau : bắt đầu 4m từ gương lò người ta phun bụi trơ tất đường lò với chiều dài tối thiểu 200m Việc tái phun bụi trơ đoạn đường lò cần thực cho độ trơ than bụi lắng đọng đường lò lớn 70%-80% việc phun bụi trơ thực theo phương pháp thủ công khí Khi rắc bụi trơ thủ công người ta rắc bụi trơ từ túi Còn phun bụi khí người ta thường sử dụng thiết bị chuyên dùng Nhóm 12 28 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than Trên hình 8.32 giới thiệu thiết bị phun trơ kiểu OMK-1 liên xô cũ hình 8.33 sơ đồ hoạt động thiết bị (2) xây dung giá đựng bụ trơ Các giá chế tạo từ gỗ với nhiều kiểu khác đựng bụi trơ độ ổn định giá đựng bụi trơ đảm bảo cho không lật đổ dễ dàng điều kiện bình thường sau xảy bụi nổ than tác động sóng nổ lật đổ để tung bụi trơ toàn tiết diện đường lò Thông qua thực nghiệm người ta xác định vùng tối ưu đặt giá đựng bụi trơ có chiều dài 60-200m kể từ vị trí xảy bụi nổ Lương bụi trơ đựng mối giá đỡ tính toán theo không gian tự đường lò nói chung, định mức 200kg/ m mỏ có không khí 400 kg/m mỏ có khí nổ (3) giá đỡ chậu nước Biện pháp giống biện pháp dùng giá đựng bụi trơ Thay cho bụi chơ người ta sử dụng chậu nước Biện pháp thuận tiện , kinh tế hiệu Nhóm 12 29 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than KẾT LUẬN Trong trình thi công công trình khai thác mỏ ta nhận xuống sâu mức độ nguy hiểm nổ khí, bục khí khí bất ngờ gia tăng Việc nghiên cứu tượng nổ khí mêtan công trình mỏ hầm lò giúp hiểu rõ nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tượng đề xuất biện pháp phòng ngừa cháy nổ khí mê tan khai thác hầm lò, góp phần giải vấn đề an toàn khí mêtan hầm lò giảm thiểu tai nạn lao động cháy nổ khí • • • • • Thứ nhất, công tác thông gió phải trọng Thứ hai, tất hầm lò có khí mê tan phải sử dụng thiết bị điện phòng nổ phù hợp Thứ ba, công tác đo đạc kiểm soát khí đặc biệt quan trọng Thứ tư, cần tháo mê tan trước khai thác làm giảm mức độ cháy nổ khí vỉa có chứa khí nổ Thứ năm, việc đào tạo nâng cao ý thức phòng ngừa nguy cháy nổ khí mê tan cho cán công nhân trực tiếp lao động việc làm cần thiết Nhóm 12 30 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than TÀI LIỆU THAM KHẢO An toàn vệ sinh lao động khai thác mỏ hầm lò (PGS TS Trần Xuân Hà – PGS TS Đặng Vũ Chí – TS Nguyễn Văn Sung – TH.S Nguyễn Cao Khải – TH.S Nguyễn Văn Thịnh – TS Phan Quang Văn) Giáo trình kỹ thuật an toàn lao động mỏ hầm lò (Trường đại học Mỏ - Địa Chất PGS TS Trần Xuân Hà – TS Nguyễn Văn Sung – TH.S Phan Quang Văn) Một số nguồn tham khảo internet http://imsat.vn/admin/uploads/42932-Bai%207%20(Ba%20Lan).doc http://www.humg.edu.vn/vi/images/stories/attachments/article/2106/Luan%20an%20tom %20tat%20(Tieng%20Viet).pdf http://www.congthuonghcm.vn/index.php?mod=article&id=123 Nhóm 12 31 [...]... Khê Mỏ Tây Nam Đá Mài Suối Lại XN Than 909 Mỏ than Bố Hạ - Bắc Giang Thống Nhất Mỏ Khe Chàm Số người chết 7 6 3 Nổ khí Mêtan Nổ khí Mêtan Nổ khí Mêtan Nổ khí Mêtan Nổ khí Mêtan Nổ khí Mêtan Nổ khí Mêtan 19 7 6 5 4 8 11 Bảng 9 Các vụ cháy nổ khí mêtan điển hình ở Việt Nam VIII Ngăn ngừa nổ khí mêtan Như ở trên ta đã biết điều kiện gây nổ khí mêtan gồm có bốn điều kiện Vì vậy, các biện pháp ngăn ngừa nổ. .. Mỹ 124 270 335 82 53 1527 31 31 129 41 30 60 > 30 42 24 Bảng 8 Các vụ cháy nổ khí mêtan điển hình ở thế giới Nhóm 12 19 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan và bụi than TT Thời gian Tên Mỏ Ngun nhân 1 2 3 8/1993 1995 1996 Nổ khí Mêtan Nổ khí Mêtan Cháy khí Mêtan 4 1997 Cháy khí Mêtan 1 5 6 7 8 9 10 11 11/1/1999 19 /12/ 2002 12/ 2002 12/ 2002 4/2003 3/2006 12/ 2008 Mỏ Tân Lập – Hòn Gai XN 190 Cơng ty Đơng Bắc Mỏ. .. cứu ở mỏ Nhóm 12 24 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan và bụi than CHƯƠNG II BỤI THAN Bụi than là một trong hai loại bụi thuộc bụi mỏ nó còn được gọi là bụi gây cháy nổ hay bụi khơng chỉ gây độc, tức là nó khơng những gây độc mà còn gây nổ và là ngun nhân gây nên nhiều bệnh bụi phổi khác nhau I Các yếu tố ảnh hưởng đến tính cháy và nổ của bụi than Tính nổ của bụi than phụ thuộc vào một loạt các yếu tố Các... than đá nhiệt độ này nằm trong khoảng 750 – 800°C, còn đối với than nâu đã sấy khơ là 575 - 750°C Thực tế người ta thấy rằng các nguồn lửa đốt cháy khí mêtan cũng có khả năng đốt cháy bụi than Nồng độ oxy trong khơng khí Để đảm bảo vụ nổ bụi than có thể xảy ra cần có oxy trong khơng khí Vì vậy, khi khơng có oxy vụ nổ sẽ khơng xảy ra III Hiện tượng và hậu quả nổ bụi than 3.1 Hiện tượng nổ bụi than Nổ. .. hướng vụ nổ, còn khi tốc độ q lớn, sự lắng đọng sẽ nằm ở phía đối diện vụ nổ 3.2 Hậu quả nổ bụi than Cũng như nổ khí mêtan, nổ bụi than sẽ tạo ra nhiệt độ cao, áp suất khơng khí lớn, khí độc ơxyt cacbon Nhiệt độ sinh ra khi nổ bụi với sự cháy hồn tồn bụi than đạt tới 2300-2500°C, còn khi cháy bụi than khơng hồn tồn thì nhiệt đạt 1300-1700°C Nổ bụi than cũng như nổ khí mêtan tạo ra áp suất khơng khí lớn... khơng khí bằng 1/11≈ 9,1% theo thể tích thì gây nỏ mạnh Trong thực tế, mêtan khơng phải chỉ nổ ở nồng độ 9,1% mà nổ trong một giới hạn tương đối rộng Giới hạn nổ dưới của mêtan là 5 – 6% và giới hạn nổ trên là 14 – 16% Nhóm 12 15 O2 , % Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan và bụi than 22 hỗn hợp CH4 , không khí không tạo ra được 20 18 hỗn hợp nổ 16 14 12 hỗn hợp có thể nổ nếu thêm không khí sạch hỗn hợp khí nổ. .. hơn 12% thì mêtan khơng thể gây nổ, như vậy nồng độ oxy là điều kiện cần thiết để gây nổ mêtan VII Hiện tượng và hậu quả nổ khí mê tan 7.1 Hiện tượng nổ mêtan Nổ khí mêtan là một hiện tượng nổ lặp, nghĩa là nổ đi, nổ lại nhiều lần tại một vị trí Hiện tượng này được giải thích như sau: khi nổ mêtan, các chất khí dẫn nở rất lớn, làm cho nhiệt độ và áp suất ở xung quanh tâm nổ tăng lên nhanh chóng, đồng... ngừa nổ khí mêtan có thể chia thành 3 nhóm sau: Các biện pháp loại trừ sự tập trung nguy hiểm khí mêtan Các biện pháp loại trừ sự đốt cháy mêtan Các biện pháp hạn chế hậu quả nổ mêtan 8.1 Các biện pháp loại trừ sự tập trung nguy hiểm khí mêtan Hòa lỗng nồng độ mêtan trong các vị trí trong mỏ phải đảm bảo u cầu theo bảng sau: Nhóm 12 20 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan và bụi than STT Hàm lượng khí mêtan. .. suất khí này khơng sinh ra những thay đổi lớn về lưu lượng, theo thời gian, lưu lượng khí mêtan xuất ra gần như khơng đổi và cũng khơng lớn Nhóm 12 11 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan và bụi than Sự xuất khí, l/phút Khí mêtan xuất ra trong trường hợp này qua các kẽ nứt nẻ nhỏ và khơng nhìn thấy, đồng thời là lượng chính khí mêtan xuất ra trong một mỏ Sự tăng khả năng chứa mêtan và tính thẩm thấu đối với khí. .. nguy hiểm về nổ khí, bục khí và phụt khí bất ngờ càng gia tăng Việc nghiên cứu hiện tượng nổ khí mêtan trong các cơng trình mỏ hầm lò giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các ngun nhân chủ yếu dẫn đến hiện tượng và đề xuất các biện pháp phòng ngừa cháy nổ khí mê tan trong khai thác hầm lò, góp phần giải quyết được vấn đề an tồn về khí mêtan trong hầm lò và giảm thiểu tai nạn lao động do cháy nổ khí • • • • ... nổ 14 – 16% Nhóm 12 15 O2 , % Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than 22 hỗn hợp CH4 , không khí không tạo 20 18 hỗn hợp nổ 16 14 12 hỗn hợp nổ thêm không khí hỗn hợp khí nổ 10 2 10 12 14 16 18... – giới hạn nổ khí thành phần Khí nổ Mêtan Ơxyt cácbon Êtan Hidrơ Nhóm 12 Giới hạn nổ, % Dưới 5,0 12, 5 3,2 4,0 16 Trên 15,0 75,5 12, 5 74,0 Hiện tượng cháy nổ khí Mêtan bụi than Bảng 5: Giới hạn... oC 975 oC CH4,% 10 12 1.08s 1.15s 1.25s 1.30s 1.40s 1.64s 0.35s 0.36s 0.37s 0.39s 0.41s 0.44s Bảng 7: Thời gian gây nổ khí mêtan phụ thuộc vào nồng độ nhiệt độ Nhóm 12 17 0.12s 0.13s 0.14s 0.14s