Phương án cải thiện chất lượng không khí tại đáy mỏ cọc sáu khi khai thác đến mức - 300

Mỏ than Cọc Sáu là một trong những mỏ than lộ thiên sâu nhất của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam. Hiện đáy mỏ đang ở mức -270 và dự kiến sẽ kết thúc khai thác mỏ ở mức - 300.

THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ PHƯƠNG ÁN CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ TẠI ĐÁY MỎ CỌC SÁU KHI KHAI THÁC ĐẾN MỨC -300 TS Đỗ Ngọc Tước, KS Hồ Đức Bình, ThS Đinh Thái Bình Viện Khoa học Công nghệ mỏ-Vinacomin Biên tập: TS Lưu Văn Thực Tóm tắt: Mỏ than Cọc Sáu mỏ than lộ thiên sâu Tập đồn Cơng nghiệp Than Khoáng sản Việt Nam Hiện đáy mỏ mức -270 dự kiến kết thúc khai thác mỏ mức -300 Trong trình khai thác, hoạt động thiết bị giới (máy xúc, tơ, máy khoan, máy gạt), khói bụi từ đất đá, bụi than, khí thải từ thiết bị sử dụng nhiên liệu (xăng dầu); khí từ vỉa than, từ trình nổ mìn,… hoạt động người lao động làm khơng khí đáy khai trường khu vực xung quanh bị ô nhiễm Một số tiêu tiệm cận giới hạn an toàn cho phép Từ đây, việc xây dựng giải pháp cải thiện chất lượng khơng khí đáy mỏ cần thiết cấp bách để khai thác an toàn, hiệu tối đa tài nguyên Trên sở kết đo đạc, kinh nghiệm giới, nhóm tác giả đề xuất giải pháp giảm thiểu bụi thơng gió cưỡng phù hợp với đặc điểm mỏ Cọc Sáu mỏ than lộ thiên sâu Tập đồn Cơng nghiệp Than Khống sản Việt Nam Mỏ có dạng sườn núi lòng chảo phân bố theo dọc Bắc Nam.Khí hậu mỏ mang nét đặc trưng vùng nhiệt đới gió mùa Đơng Bắc Việt Nam Mùa mưa thường từ tháng đến tháng Lượng mưa cao tháng khoảng 1.089 mm Số ngày mưa lớn mùa 103 ngày, lượng mưa lớn năm 3.076 mm Đến tháng 4/2019 đáy moong sâu mức -270 Diện tích bề mặt khai trường khoảng 340 với chiều dài mặt trung bình 1800 m, chiều rộng trung bình mặt 1200m; Chiều cao bờ mỏ 350m ÷ 530m số tầng khai thác từ 15 ÷ 25 Năm 2018 mỏ thực khoảng 20,285 trm3 đất 1,5 tr.tấn than Khi kết thúc khai thác cơng trình mỏ mức -300, diện tích mặt mỏ 390 ha; chiều dài mặt trung bình 2200 m, chiều rộng trung bình mặt 1400m; Chiều cao bờ mỏ từ 380m ÷ 560m số tầng khai thác từ 17÷ 27 tầng Hiện nay, mỏ sử dụng 18 máy khoan đường kính mũi khoan 200÷250mm; 22 máy xúc ЭКГ-4,0; 5A; 01 máy xúc ЭКГ- 10; 13 máy xúc thủy lực gàu ngược; 13 máy xúc tải; 33 máy gạt; 193 xe ô tơ tải trọng từ 36 ÷ 96 Càng khai thác xuống sâu, mỏ gặp nhiều khó khăn như: Bờ mỏ cao, độ khối, độ cứng tăng, lượng bùn nước chảy vào đáy mỏ lớn… Đặc biệt trình khai thác, thiết bị máy khoan, xúc, ô tô, máy gạt người lao động phải trực tiếp làm việc điều kiện chật hẹp, khói bụi từ đá, bụi than khí thải từ thiết bị sử dụng xăng, dầu…, nên chất lượng khơng khí đáy khai trường khu vực xung quanh bị ô nhiễm Chất lượng không khí khai trường thể nồng độ thành phần chính: bụi, metan (CH4), carbon dioxide (CO2), nitơ, oxit nitơ (NOx) oxit lưu huỳnh (SOx) (Alvarado et al.2015) Trong ảnh hưởng phải kể đến bốn thành phần: PM10, CO, NO NO2 Cuối tháng năm 2018 đoàn cán Trường Đại học Mỏ - Địa chất Việt Nam Đại học Đông A Hàn quốc tiến hành đánh giá chất lượng khơng khí khai trường mỏ Cọc Sáu Hệ thống UMS-AM Các cảm biến gắn vào UAV (máy bay khơng người lái) (hình 1), quỹ đạo bay xem hình Ngồi ra, nhóm nghiên cứu đo thông số nhiệt độ theo chiều thẳng đứng khai trường UAV bay theo qũy đạo từ trung tâm đáy mỏ lên cao 250m so với mực nước biển (Hình 3) Cơng tác đo nhiệt độ để xác định lớp đảo ngược khơng khí Cụ thể sau mặt trời lặn, bề mặt mỏ bắt đầu hạ nhiệt cách phát xạ sóng dài lớp khí gần bề mặt nguội thông qua dẫn nhiệt Khi bề mặt trở nên lạnh vào ban đêm, lớp bề mặt trở nên lạnh khơng khí nóng bị giữ lại mỏ Một lớp nóng dày hình thành mỏ khơng khí lạnh Sau thời KHCNM SỐ 6/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Hình Giám sát chất lượng khơng khí UAV Hình Qũy đạo UAV để đo chất lượng khơng khí khai trường Hình Qũy đạo UAV để đo thay đổi nhiệt độ theo chiều thẳng đứng Hình Bản đồ chất lượng khơng khí mức + 120m mỏ Cọc Sáu a) Phân bố CO, b) Phân bố bụi PM10, c) Phân bố NO, d) Phân bố nhiệt độ KHCNM SỐ 6/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN THÔNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ gian, khơng khí nóng di chuyển khỏi mỏ khơng khí lạnh bị mắc kẹt bên mỏ bên khơng khí nóng, dẫn đến hình thành đảo ngược Dưới ảnh hưởng lớp đảo ngược nhiệt độ tốc độ gió tự nhiên 3,2m/s khơng thể làm khuyếch tán nguồn ô nhiễm tập trung đáy mỏ Đây ngun nhân xem xét vấn đề thơng gió nhân tạo hay cưỡng Kết đo đạc chất lượng khơng khí chênh lệch nhiệt độ khai trường Cọc Sáu thể hình hình Qua kết đo đạc cho thấy chất lượng khơng khí tiệm cận giới hạn cho phép Tại ngày thứ hiệu ứng đảo ngược nhiệt độ xuất trước mặt trời mọc Tuy nhiên, tượng không phát rõ ràng ngày khác a) Kết đo chênh lệch nhiệt độ khai trường mỏ ngày thứ b) Kết đo chênh lệch nhiệt độ khai trường mỏ ngày thứ c) Kết đo chênh lệch nhiệt độ khai trường mỏ ngày thứ Hình Cấu hình nhiệt độ dọc phép đo UAV 10 KHCNM SỐ 6/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ Tại thời điểm ngày 25/3/2019, mức -260 thơng số khơng khí tiệm cận giới hạn an toàn cho phép theo TCVN 5509:2009 : Bụi toàn phần= 0,4/0,5mmg/m3; O2= 20,5/20,9%; COTB=18/20ppm Rõ ràng khai thác tới mức sâu -300, chất lượng khơng khí đáy mỏ bị ô nhiễm Để cải thiện chất lượng không khí mỏ cần sử dụng giải pháp để giảm lượng bụi PM 10 loại bụi khơng nhìn thấy, hít phải gây ảnh hưởng tới người lao động; giảm nồng độ thành phần CO, NO NO2, cụ thể là: Giảm lượng bụi khoan hệ thống gom bụi phận dẫn nước: Nghiên cứu IA cho thấy có 1,46 kg bụi phát sinh mét khoan máy khoan đường kính 250 mm Lượng bụi tăng tăng đường kính lỗ khoan độ cứng đá Có thể sử dụng phương pháp thu bụi phận dẫn nước giáp mũi khoan Các giải pháp kiểm soát bụi khoan tốt giúp loại bỏ bụi tới 97% Tăng độ bền mũi khoan gấp lần khoan khô Giảm lượng bụi nổ: Theo Kristiansen, 1995: Khi tăng đường kính khối nổ từ 76 mm lên 114 mm, cỡ hạt từ 0- mm tăng 53% Để đạt mục tiêu giảm phát sinh bụi cần lựa chọn đường kính lỗ khoan, sử dụng loại thuốc nổ thích hợp, thơng số vụ nổ, trình tự khởi nổ để đảm bảo cỡ hạt phù hợp Có thể sử sụng bua nước để phun nước, làm ẩm bụi làm giảm phân tán bụi Giảm lượng bụi vận chuyển: Phát thải bụi vận chuyển mỏ lớn Trong nghiên cứu trước đây, có tới 93% tổng lượng phát thải bụi từ hoạt động Như vậy, để giảm lượng bụi sử dụng tưới nước mặt đường trải Lignosulphonate lên mặt đường thu hút độ ẩm khí liên kết hạt đất với Thơng gió cưỡng bức: Khi đáy mỏ sâu -300 xuất lớp đảo ngược nhiệt độ cần sử dụng phương pháp thơng gió cưỡng Ngun tắc thơng gió mỏ than lộ thiên là: - Cung cấp lượng không khí cần thiết cho người làm việc; - Cung cấp vào mỏ lượng khơng khí đủ lớn nhằm hồ lỗng chất khí độc hại, khí cháy nổ xuống giới hạn tối đa cho phép đưa nhanh chúng khỏi mỏ; - Hồ lỗng nồng độ bụi khơng khí phát sinh trình khai thác mỏ xuống mức tối đa cho phép đưa khỏi mỏ Sử dụng sơ đồ thơng gió đẩy với vị trí quạt đặt vị trí 1/3 chiều cao bờ mỏ tính từ đáy mỏ mức -190 (Hình 7) Kết luận: - Khi đáy mỏ sâu, chất lượng khơng khí khai trường mỏ ngày ô nhiễm Khi xuất lớp đảo ngược nhiệt độ ngăn cản phát tán khơng khí phía ngồi ảnh hưởng trực tiếp tới người thiết bị làm việc Đặc biệt loại bụi PM 10 thông số CO, NO NO2 - Kết khảo sát mỏ Cọc Sáu cho thấy Hình Sự khác biệt bụi phát sinh với vụ nổ sử dụng bua nước không sử dụng bua nước KHCNM SỐ 6/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN 11 THÔNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ Hình Sơ đồ bố trí quạt thơng gió mỏ lộ thiên thành phần khơng khí mỏ đạt giới hạn Khi khai thác xuống -300, cường độ khai thác lớn, mật độ thiết bị tập trung nhiều gia tăng thành phần PM10, CO, NO NO2 - Để cải thiện chất lượng khơng khí đáy mỏ cần giảm thiểu lượng bụi khâu công nghệ: Khoan, nổ, xúc bốc, vận tải giải pháp sử dụng thiết bị thu gom bụi, phận dẫn nước, sử dụng bua nước với thơng số lỗ mìn phù hợp, tưới nước trải Lignosulphonate lên mặt đường - Sử dụng thơng gió cưỡng với quạt gió đặt mức -190 để hòa lỗng khơng khí khai trường./ Tài liệu tham khảo: Bui Xuan Nam, Lee Changwoo, Use of unmanned aerial vehicles for monitoring the air quality of open-pit mines, Korea, 2018 Attalla, M., Day, S., Lange, T., Lilley, W., & Morgan, S (2007) NOx Emissions from Blasting in Open Cut Coal Mining in the Hunter Valley Retrieved from ACARP: Newcastle, Australia Berie, H T., & Burud, I (2018) Application of unmanned aerial vehicles in earth resources monitoring: focus on evaluating potentials for forest monitoring in Ethiopia European Journal of Remote Sensing, 51(1), 326-335 doi:10.1080/2 2797254.2018.1432993 Bitkolov, N Z (1969) Wind and Temperature of quarry atmospheres FizikoTekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh(5), 66-7 Methods on improvement of air quality at Coc Sau mine bottom in the exploitation level of -300 Dr Do Ngoc Tuoc, Eng Ho Duc Binh, MSc Dinh Thai Binh Vinacomin – Institute of Mining Science and Technology Abstract: Coc Sau coal mine is one of the deepest open-pit coal mines of Vietnam National Coal Mineral Industries Holding Corporation Limited Currently, the mine bottom is at -270 and it is expected to finish mining at level of -300 During the mining process, due to the operation of mechanized equipment (excavators, trucks, drills, scrapers), dust from rock, coal dust, emissions from fuel-powered equipment (Petroleum) and gases emitted from coal seams, from blasting process, etc., and due to workers’ activities which pollute the bottom of the mining site and the surrounding area Some targets are approaching the allowed safety limits From here, the development of solutions to improve the quality of the air at the mine bottom is necessary and urgent to safe and effective exploitation of the resources Based on the measurement results and experiences in the world, the authors propose solutions to minimize dust and forced ventilation in accordance with characteristics of the mine 12 KHCNM SỐ 6/2019 * CÔNG NGHỆ KHAI THÁC LỘ THIÊN ... 20,5/20,9%; COTB=18/20ppm Rõ ràng khai thác tới mức sâu -3 00, chất lượng khơng khí đáy mỏ bị nhiễm Để cải thiện chất lượng khơng khí mỏ cần sử dụng giải pháp để giảm lượng bụi PM 10 loại bụi khơng nhìn... đáy mỏ mức -1 90 (Hình 7) Kết luận: - Khi đáy mỏ sâu, chất lượng khơng khí khai trường mỏ ngày ô nhiễm Khi xuất lớp đảo ngược nhiệt độ ngăn cản phát tán khơng khí phía ngồi ảnh hưởng trực tiếp... độ bụi khơng khí phát sinh q trình khai thác mỏ xuống mức tối đa cho phép đưa khỏi mỏ Sử dụng sơ đồ thơng gió đẩy với vị trí quạt đặt vị trí 1/3 chiều cao bờ mỏ tính từ đáy mỏ mức -1 90 (Hình 7)