Nghiên cứu này đã đánh giá ảnh hưởng của điều kiện khí tượng tới chất lượng không khí tại các mỏ lộ thiên sâu. Sự phân bố vận tốc không khí và cơ chế phân tán khí đã được đánh giá ở mỏ than lộ thiên sâu nhất Việt Nam (mỏ than Cọc Sáu-Quảng Ninh) dựa trên số liệu quan trắc và mô phỏng.
Journal of Mining and Earth Sciences Vol 62, Issue (2021) - 14 Effects of meteorological conditions on the air quality in deep open - pit mines in Vietnam Nam Xuan Bui 1,2,*, Hoang Nguyen Nguyen 3, Thao Qui Le 1,2 1,2, Changwoo Lee 3, Duc Van Faculty of Mining, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam Center for Mining, Electro - Mechanical Research, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam Department of Energy and Mineral Resources, College of Engineering, Dong - A University, Busan 49315, Korea ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: Received 15th Apr 2021 Accepted 23rd July 2021 Available online 31th Aug 2021 Air quality in open - pit mines is the big concern relating to the occupational safety and healthy, as well as the surrounding environment In the past years, management of the air quality in open - pit mines is challenge due to the limit of science and technology in the assessment of the effects of meteorological conditions and toxics in open - pit mines Therefore, this study assessed the effects of meteorological conditions on the air quality in deep open - pit mines The air velocity distribution and the dispersal mechanism of the air quality were evaluated at the Coc Sau open - pit coal mine (Vietnam) based on the measured and simulated datasets Two fixed stations were set up in the ground to monitor the wind direction, wind speed and the temperature to evaluate the stable of the actual ozone layer based on the Pasquill ozone layer The datasets were also used to analysis and 3D simulate to understand the air pollution mechanism in the Coc Sau open pit coal mine On the other hand, the change of the temperature in vertical was measured to determine the to determine the existence of a temperature inversion layer It is considered as the main reason for the air quality reduction and the natural air circulation in deep open - pit mines The findings indicated the existence of the temperature inversion layer and they are useful for proposing the artificial ventilation in deep open - pit mine, aiming to improve the air quality in open - pit mines The 3D simulations also revealed that the high dust and gas concentrations in open - pit mines are due to the stable of the ozone layer Keywords: Air quality, Deep open - pit mine, Meteorological condition, Simulation Copyright © 2021 Hanoi University of Mining and Geology All rights reserved _ *Corresponding author E - mail: buixuannam@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2021.62(4).01 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 62, Kỳ (2021) - 14 Ảnh hưởng điều kiện khí tượng tới chất lượng khơng khí mỏ lộ thiên sâu Việt Nam Bùi Xuân Nam 1,2,*, Nguyễn Hoàng 1,2, Changwoo Lee 3, Nguyễn Văn Đức 3, Lê Quí Thảo 1,2 Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam Trung tâm Nghiên cứu Cơ Điện Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam Department of Energy and Mineral Resources, College of Engineering, Dong - A University, Busan 49315, Korea THÔNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 15/4/2021 Chấp nhận 23/7/2021 Đăng online 31/8/2021 Chất lượng khơng khí khai thác mỏ mối quan tâm đặc biệt, có liên quan nhiều đến sức khỏe nghề nghiệp cộng đồng Việc quản lý chất lượng khơng khí khu vực khai thác gặp nhiều khó khăn hạn chế sở khoa học giải pháp khoa học - công nghệ việc đánh giá ảnh hưởng điều kiện khí tượng loại bỏ chế vật lý chất gây ô nhiễm không khí mỏ lộ thiên Do đó, nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng điều kiện khí tượng tới chất lượng khơng khí mỏ lộ thiên sâu Sự phân bố vận tốc khơng khí chế phân tán khí đánh giá mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam (mỏ than Cọc Sáu - Quảng Ninh) dựa số liệu quan trắc mô Hai trạm quan trắc cố định lắp đặt mặt đất để đo tốc độ gió, hướng gió nhiệt độ nhằm đánh giá độ ổn định lớp khí dựa lớp ổn định khí Pasquill Các liệu giám sát sử dụng để phân tích 3D mơ chế phân tán khí nhiễm Mặt khác, thay đổi nhiệt độ theo phương thẳng đứng mỏ đo để xác định tồn lớp nghịch đảo nhiệt độ Kết nghiên cứu cho thấy tồn lớp nghịch đảo nhiệt độ kết thí nghiệm sở để xem xét đề xuất giải pháp thơng gió học (nhân tạo) nhằm nâng cao chất lượng khơng khí mỏ lộ thiên sâu Mơ phát tán khơng khí theo mơ hình 3D thực tế mỏ phân bố vận tốc khơng khí chế phân tán khí CO nồng độ bụi khí cao mỏ phần ổn định khí Từ khóa: Chất lượng khơng khí, Điều kiện khí tượng, Mỏ lộ thiên sâu, Mơ © 2021 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu _ *Tác giả liên hệ E - mail: buixuannam@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2021.62(4).01 Khai thác mỏ ngành công nghiệp quan trọng,góp phần khơng nhỏ nghiệp cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước Tuy nhiên, nhu cầu ngày cao tiêu thụ Bùi Xuân Nam nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(4), - 14 than nước, mỏ lộ thiên Việt Nam phải nâng công suất, khai thác xuống sâu Một cách trực tiếp gián tiếp, hoạt động khai thác mỏ góp phần gây vấn đề nhiễm khơng khí tiểm ẩn nhiều mối nguy hiểm liên quan đến sức khỏe nghề nghiệp (Zunaira Asif Zhi Chen, 2016) Sự tập trung phát triển vào hoạt động khai thác lộ thiên năm gần nhằm đạt mục tiêu sản xuất ngày tăng làm trầm trọng thêm vấn đề nhiễm khơng khí (Partha Sarathi Panda Rajat Sahu, 2013) Hoạt động khai thác than nguyên nhân tạo nhiễm khơng khí phân tán mối quan tâm hàng đầu chất lượng khơng khí xung quanh hố sâu mỏ lộ thiên Cơ chế phân tán khơng khí bao gồm trình khuếch tán đối lưu Các chuyển động khí vận chuyển khuếch tán chất ô nhiễm thải từ nguồn khâu cơng nghệ khai thác lộ thiên như: khoan - nổ mìn, xúc bốc, vận tải, Nhiều nghiên cứu thực để tìm hiểu chế vận chuyển khuếch tán khơng khí mỏ lộ thiên Phương pháp theo dõi khí Richardson sử dụng để khảo sát đặc tính phân tán (Lewis Fry Richardson, 1926) Các quy mô chuyển động theo thời gian không gian giúp phân tán chất ô nhiễm khí cách trộn lẫn làm giảm nồng độ chất nhiễm xung quanh (D Bruce Turner, 2020) Torben Mikkelsen Morten Nielsen (2003) S.R Hanna, G.A Briggs nnk (1982) thảo luận khía cạnh khác phân tán thông số liên quan bị ảnh hưởng chủ yếu nguồn ô nhiễm, độ gồ ghề địa hình xung quanh, độ ổn định khí chênh lệch nhiệt độ Các chất gây ô nhiễm không khí tiềm ẩn hoạt động khai thác mỏ chất ô nhiễm dạng hạt, bao gồm hạt có đường kính khí động học tương đương nhỏ 10 µm (PM10) khí thải (CO, CO2, SO2, NOx) Những nguồn gây ô nhiễm tạo thành mối quan tâm mơi trường Đáng ý, hoạt động khai thác tạo nguồn ô nhiễm từ hoạt động khâu cơng nghệ khoan - nổ mìn, xúc bốc, vận chuyển đổ thải Các nguồn ô nhiễm làm giảm chất lượng khơng khí ảnh hưởng xấu đến hệ động thực vật sức khỏe người Các khí bụi gió vận chuyển quãng đường dài sau lắng đọng đất liền nước gây tác hại môi trường hệ sinh thái khác (L Morawska nnk., 2004) Nghiên cứu nhằm mục đích mơ tả tồn diện chế phân tán mỏ than lộ thiên sâu có xét đến yếu tố địa hình, nhiệt khí tượng dựa liệu quan trắc phân tích mơ 3D Sự ổn định lớp khí lớp nghịch đảo nhiệt độ thảo luận để hiểu chế phân tán Bên cạnh đó, để giúp hiểu rõ chế phân tán khí, mơ hình quy mơ đầy đủ 3D mỏ lộ thiên mô công cụ CFD CFD phương pháp động lực học chất lỏng khí Phương pháp cho phép phân tích trạng thái di chuyển dịng chất lỏng khí khơng gian Kết nghiên cứu độ ổn định lớp khí quyển, lớp nghịch đảo nhiệt độ phân tích CFD kỳ vọng cung cấp thông tin quan trọng cho chế phân tán chất ô nhiễm mỏ than lộ thiên sâu Kết sử dụng phần thông tin hữu ích để đưa cảnh báo nâng cao vấn đề phát thải tiềm ẩn cung cấp sở cho việc lập kế hoạch tương lai việc khai thác sâu lộ thiên (Sumanth Chinthala Mukesh Khare, 2011) Khu vực nghiên cứu phương pháp thực nghiệm Trong nghiên cứu này, mỏ than Cọc Sáu (Cẩm Phả - Quảng Ninh) mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam lựa chọn để đánh giá điều kiện khí tượng khu vực đáy mỏ mặt mỏ Vị trí địa lý, địa trạng mỏ minh họa Hình Mỏ than Cọc Sáu nằm phía đơng bắc thành phố Cẩm Phả, phía tây bắc giáp mỏ than Cao Sơn, phía tây giáp mỏ than Đèo Nai, phía đơng giáp khu Quảng Lợi phía nam cách Quốc lộ 18A khoảng km Mỏ Cọc Sáu nằm khu vực có địa hình ngun thuỷ cao với dãy núi Quảng Lợi phía đơng có đỉnh cao 350 m Phía tây dãy núi kéo dài từ Đèo Nai sang với độ cao 150 m Phía bắc phía nam địa hình thấp hơn, độ cao địa hình cao từ 70÷100 m Hiện nay, q trình khai thác lộ thiên, làm cho địa hình nguyên thuỷ bị biến đổi khai thác xuống sâu tới độ sâu - 250 m moong Thắng Lợi thời điểm thực nghiên cứu hồn tồn Địa hình mỏ thay moong, tầng đất đá bãi thải, đáy mỏ 4 Bùi Xuân Nam nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(4), - 14 Hình Vị trí mỏ than Cọc Sáu khoảng cách tới khu vực dân cư lân cận Để thu thập liệu khí tượng khu vực đáy mỏ mặt mỏ, phương pháp thực nghiệm đo đạc, lấy mẫu khơng khí thực Theo đó, trạm đo cố định trạm đo di động thiết lập để thu thập điều kiện khí tượng khu vực đáy mỏ mặt mỏ Trong đó, trạm cố định đặt đáy moong mức - 250 m mặt mỏ mức +195 m mức +105 m Thời gian thí nghiệm từ 18/5/2018 đến hết ngày 21/5/2018 Thời gian đo trạm đo cố định 24/7 Đối với trạm di động, thiết bị quan trắc khí tượng KANOMAX (Nhật Bản), nhiệt kế, ẩm kế gắn ô tô di chuyển từ đáy mỏ lên mặt mỏ lặp lại chu trình từ mặt mỏ xuống đáy mỏ Quá trình thu thập liệu từ trạm cố định minh họa Hình Để thu thập liệu, ba trạm quan trắc cố định lắp đặt Cụ thể, hai trạm quan trắc cố định lắp đặt mặt đất để đo tốc độ gió, hướng gió nhiệt độ để đánh giá độ ổn định lớp khí dựa lớp ổn định Pasquill Ngoài ra, đáy hố lắp đặt trạm quan trắc cố định thứ ba để đo nồng độ khí PM10 CO nhằm đánh giá phát tán khơng khí nhiễm hố Có thể thấy Hình (a) (b), trạm quan trắc cố định lắp đặt vị trí +105 m trạm quan trắc cố định thứ hai +195 m Về cảm biến giám sát, máy đo gió siêu âm Young 81000 (Yakunin, A G, 2017) sử dụng để thu thập liệu Cảm biến mơ hình trục, khơng có phận chuyển động với cảm biến Nó hồn tồn phù hợp để đo tốc độ gió yêu cầu phản hồi nhanh, độ phân giải cao đo gió ba chiều Thiết bị Young 81000 đo vận tốc gió ba chiều tốc độ âm dựa thời gian truyền tín hiệu âm siêu âm Nhiệt độ âm có nguồn gốc từ tốc độ âm thanh, hiệu chỉnh cho hiệu ứng gió chéo Chi tiết thơng số kỹ thuật mơ hình Young 81000 tìm thấy Bảng Như đề cập trên, để đánh giá phân tán khơng khí bị nhiễm (ví dụ, PM10 CO) mỏ, trạm quan trắc cố định thứ ba lắp đặt đáy mỏ ( - 250 m) Bùi Xuân Nam nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(4), - 14 (a) (b) Hình Các trạm cố định thu thập điều kiện khí tượng cho mỏ than Cọc Sáu mức - 250 m +195 m (a) Trạm đo cố định mỏ than Cọc Sáu; (b) Mặt cắt trạm đo cố định mỏ than Cọc Sáu Bảng Đặc tính cảm biến đo tốc độ gió nhiệt độ trạm đo cố định Đặc tính Khoảng Mức độ Mức độ đo xác thấp Tốc độ gió 0÷40 ±0,05 m/s 0,01 m/s (m/s) Hướng gió (độ) 0÷360 ±2÷5 độ 0,1 độ Tốc độ âm 300÷360 ±0.1% 0,01 m/s (m/s) Nhiệt độ (0C) - 50÷50 ±20C 0,010C Quá trình thu thập liệu, liệu khí tượng nghiên cứu này, minh họa Hình liệu thu thập ngày tóm tắt Bảng Trong Hình tốc độ gió khác thể màu khác Trong đó, tốc độ gió thấp mô tả màu xanh đậm Tốc độ gió lớn màu đỏ Dựa kết đo thấy tốc độ gió trung bình màu xanh Trong khí hướng gió hiển thị theo độ vòng tròn 360 độ Lớp ổn định khí tượng nghịch đảo nhiệt độ 3.1 Lớp ổn định khí Hình cho thấy biểu đồ gió hai trạm cố định mặt đất ngày thử nghiệm Có thể thấy, trạm cố định mức (+105 m), gió chủ đạo thổi từ bắc vào nam suốt ngày thử nghiệm Tốc độ gió 0,16÷3,34 m/s đo trạm này, Hình (a), (c), (e) (g) Tuy nhiên, tốc độ gió chủ yếu nằm khoảng 0,5÷1,0 m/s trạm quan trắc cố định đầu tiên, Hình 6 Bùi Xuân Nam nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(4), - 14 (a) Ngày tram đo số (+105 m) (b) Ngày tram đo số (+195 m) (c) Ngày tram đo số (+105 m) (d) Ngày tram đo số (+195 m) (e) Ngày tram đo số (+105 m) (f) Ngày tram đo số (+195 m) (g) Ngày tram đo số (+105 m) (h) Ngày tram đo số (+195 m) Hình Biểu đồ tốc độ gió hướng gió ngày thí nghiệm hai trạm đo cố định mặt khu vực mỏ Cọc Sáu Bùi Xuân Nam nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(4), - 14 Bảng Tổng hợp kết thí nghiệm hai trạm đo cố định mặt mỏ Nhiệt độ (0C) Thời gian thí Tốc độ gió theo phương U (m/s) Trạm đo nghiệm Lớn Trung bình Nhỏ Lớn Trung bình Nhỏ Min Ngày 1,20 0,30 - 3,12 40,29 32,50 29,85 1,08 0,30 - 3,27 40,65 31,97 29,61 Trạm đo số Ngày (+105 m) Ngày 1,21 0,16 - 3,01 39,39 31,87 27,45 Ngày 1,48 0,35 - 3,34 39,31 32,50 29,95 Ngày 1,21 - 1,45 - 4,50 33,01 30,01 28,83 1,68 - 1,26 - 5,41 34,89 30,36 28,61 Trạm đo số Ngày (+195 m) Ngày 1,61 - 1,06 - 4,67 36,17 30,57 26,99 Ngày 2,28 - 1,45 - 5,85 35,23 30,29 29,05 Ở trạm cố định thứ hai độ cao +195 m, tốc độ gió cao hơn, dao động từ 1,06÷5,85 m/s Ngồi ra, gió thổi từ đơng bắc sang tây nam trạm cố định thứ hai (+195 m) Tất liệu đo thu thập trạm cố định sử dụng cho phân tích số thảo luận phần sau Tính ổn định khí định nghĩa luồng khơng khí di chuyển lên xuống sau bị dịch chuyển theo phương thẳng đứng lượng nhỏ (John L Woodward, 2010) Nếu luồng khơng khí có xu hướng quay trở lại vị trí ban đầu sau tác động khí coi ổn định, luồng không khí tăng theo phương thẳng ln biến động biết điều kiện không ổn định Điều kiện trung lập luồng khí có xu hướng giữ nguyên vị trí sau di chuyển với biên độ Các cấp độ ổn định phụ thuộc vào nhiễu loạn nhiệt, ổn định tĩnh nhiễu học Rối loạn tĩnh liên quan đến thay đổi nhiệt độ với thay đổi độ cao, nhiễu loạn học phụ thuộc vào ảnh hưởng tốc độ gió độ nhám bề mặt địa hình Tốc độ thay đổi định nghĩa tốc độ mà nhiệt độ khí giảm tăng độ cao thay đổi,giúp xác định ổn định khí Điều kiện trung tính xác định tỷ lệ lệch đoạn nhiệt môi trường Năm 1961, Pasquill Gifford phát triển phương pháp phân loại lượng nhiễu động có khí coi phương pháp sử dụng phổ biến (Jitesh Kumar Mittal, 2015) Các lớp ổn định tầng mây để phân loại độ ổn định vùng khí theo tốc độ gió ngang, lượng xạ mặt trời độ che phủ phân đoạn mây Cuối cùng, Passquill Gifford phân loại nhiễu động khí thành6 lớp ổn định, đặt tên Bảng điều kiện khí tượng chúng liệt kê Bảng Trong số đó, lớp A coi lớp hỗn loạn không ổn định F - class lớp ổn định xáo trộn Nó ảnh hưởng đến chuyển động thẳng đứng khơng khí Bảng Lớp ổn định khí theo tác giả Pasquill (Ngoc Tuoc Do nnk., 2020) Lớp ổn định Lớp ổn định Định Định nghĩa khí khí nghĩa Rất khơng Trung A D ổn định tính Khơng ổn Ổn định B E định nhẹ Không ổn C F Ổn định định nhẹ Bảng Điều kiện khí hậu định nghĩa theo lớp ổn định tác giả Pasquill (Ngoc Tuoc Do nnk., 2020) Thời gian ngày Thời gian đêm Tốc độ xạ mặt trời (mây bao phủ) gió bề mặt Trung (m/s) Mạnh Nhẹ >50% 4,0 Định nghĩa Rất khơng ổn định Khơng ổn định Hơi khơng ổn định Trung tính Hơi ổn định Ổn định Rất ổn định Về vấn đề này, biến thiên nhiệt độ quan sát ngày Kết cho thấy, biến thiên nhiệt độ khoảng 0,64÷1,53 0C /100 m Dựa phân loại Bảng 5, độ ổn định bầu không khí phân loại thành cấp E F cho phép đo địa điểm nghiên cứu Kết tương tự phân loại dựa vào tốc độ gió Do lớp ổn định khí "hơi khơng ổn định" "ổn định" Sự phân tán chất ô nhiễm sinh mỏ không phân tán ngồi Dự kiến dẫn đến nồng độ khí CO bụi PM10 cao mỏ Đây quan sát thu trình nghiên cứu, Hình cho thấy nồng độ cao khí CO PM10 sau mặt trời lặn Có thể thấy lớp ổn định khí "hơi khơng ổn định" "ổn định" tồn lớp nghịch đảo nhiệt độ Hình (b) góp phần làm cho nồng độ khí CO PM10 cao Nồng độ CO tiếp tục tăng thời gian trôi qua, nồng độ PM10 gần không đổi Những kết chất ô nhiễm tạo hố không phân tán hiệu khỏi hố sâu hệ thống thơng gió hố (Bảng 6) Bảng Sự biến thiên nhiệt độ theo phương thẳng đứng mỏ Cọc Sáu Trước mặt trời mọc UAV UAV bay bay lên xuống Ngày 1,17 1,53 Ngày 0,68 0,84 Ngày 1,21 1,12 Ngày thí nghiệm Sau mặt trời lặn UAV UAV bay bay lên xuống 0,64 0,68 1,53 1,28 1,13 1,23 Mô phát tán không khí mỏ lộ thiên sâu Nhiều nghiên cứu sử dụng công cụ CFD mô môi trường ANSYS - FLUENT làphần mềm CFD tiếng giới Trong nghiên cứu này, phân tích CFD thực cách sử dụng ANSYS - FLUENT, thường nhiều nhà nghiên cứu sử dụng để nghiên cứu vấn đề khác dịng chảy khơng khí truyền nhiệt mơi trường mỏ (Vanduc 10 Bùi Xuân Nam nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(4), - 14 Nguyen nnk., 2018) Dựa quy mô thực địa điểm thử nghiệm Hình (b), bố cục hình học 3D để phân tích CFD minh họa Hình Điều kiện ban đầu mơ CFD trình bày Bảng Để đánh giá chế phân tán khí tác dụng cấp độ ổn định khí quyển, đề cập trên, 09 nguồn khơng khí nhiễm xác định dựa vị trí máy xúc xe tải địa điểm làm việc thực tế mỏ thời gian thí nghiệm Trên thực tế, mỏ lộ thiên cịn có khí khác như: mêtan (CH4), cacbon monoxit (CO), lưu huỳnh đioxit (SO2) nitơ đioxit (NO2) Tuy nhiên, chế phân tán khí lớp ổn định khí tương tự Do đó, nghiên cứu này, có khí CO sử dụng chất nhiễm dạng khí độc để đánh giá hành vi phát tán Về liệu đầu vào tốc độ gió để phân tích CFD phép đo vận tốc gió trạm cố định (+105 m) Hình (c) sử dụng thông số đầu vào vận tốc gió mặt mỏ Bảng Điều kiện đầu vào cho mô Thông số Biên giới đầu vào Biên giới tường Sức cản gió (k) Nhiệt độ biên Phương pháp chia lưới Mơ hình giải pháp Chức kích thước lưới Số lượng phần tử lưới Điều kiện mô Mơ hình mơ CFD Vận tốc gió Ma sát 0,014 kg/m3 370 C Phần tử tứ diện Mô hình nhiễu loạn (k - 𝜀) Khoảng gần độ cong 3.000.000 Thay đổi Hình Kết đo nồng độ ô nhiễm trạm đo cố định đáy mỏ mức - 250 m (a) Nồng độ CO (ppm); (b) Sự tập trung bụi mịn PM10 (ppm) Hình Mơ hình 3D cho mơ nguồn phát tán ô nhiễm mỏ than Cọc Sáu (a) Mô hình 3D mỏ Cọc Sáu cho mô phỏng; (b) Các vị trí máy xúc tơ nguồn phát tán ô nhiễm mỏ Bùi Xuân Nam nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(4), - 14 Hình cho thấy phân bố theo thời gian vận tốc khơng khí phân tích CFD Có thể quan sát thấy tốc độ thấp 0÷0,1 m/s chủ yếu đáy mỏ Trong Hình 8, tất phân bố thời gian từ 2÷24 tương tự Kết cho thấy vận 11 tốc phân bố đáy mỏ thấp nên khơng khí nhiễm sinh khơng bị phân tán khỏi hố sâu mỏ tồn đọng thời gian dài Hiện tượng thể rõ ràng Hình 9, nơi khí CO nồng độ cao gần đáy hố dù sau ngày (a) Sau tiếng (b) Sau tiếng (c) Sau tiếng 12 Bùi Xuân Nam nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(4), - 14 (d) Sau 16 tiếng (e) Sau 24 tiếng Hình Phân bố vận tốc khơng khí theo thời gian phân tích CFD Hình Sự tập trung khí CO kết mơ sau 24 Bùi Xuân Nam nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(4), - 14 Từ Hình 10, thấy vận tốc thấp đáy hố cho nguyên nhân làm cho nồng độ CO cao Nồng độ CO tiếp tục tăng xu hướng giống với liệu thí nghiệm, Hình (a) Các kết chất ô nhiễm sinh hố không bị phân tán khỏi hố sâu tình hình khí hậu gần hố cũ Dựa nghiên cứu này, khơng khí nhiễm hố phân tán hiệu thông gió tự nhiên tầng sâu Chính việc quy hoạch khai thác mỏ than lộ thiên Cọc Sáu tương lai có chiều sâu hơn, bụi khí ảnh hưởng không nhỏ đến người lao động Do đó, tác giả hy vọng kết thu nghiên cứu hữu ích cho giải pháp tiềm việc kiểm soát chất lượng khơng khí mỏ than lộ thiên sâu Kết luận Nghiên cứu nhằm đánh giá tác động điều kiện khí đến chất lượng khơng khí mỏ lộ thiên sâu Độ ổn định tầng khí mỏ Cọc Sáu, mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam, khảo sát tốc độ/hướng gió, biến thiên nhiệt độ theo phương thẳng đứng Với kết khí tượng thí nghiệm, phân tích 3D CFD thực để tìm hiểu chế loại bỏ chất nhiễm dạng khí Kết đưa cảnh báo nâng cao vấn đề phát thải tiềm ẩn tạo 13 sở cho việc lập kế hoạch tương lai Một số kết đáng kể tóm tắt sau: Lớp ổn định khí thí nghiệm ngày tịa mỏ Cọc Sáu lớp C vào ban ngày E F vào ban đêm Kết ngụ ý lớp ổn định khí trung tính vào ban ngày ổn định nhẹ ổn định vào ban đêm Những quan sát cho thấy chất ô nhiễm sinh PM10 khí độc khơng bị phân tán điều kiện khí Phương pháp đo độ biến thiên nhiệt độ thẳng đứng cho thấy tồn lớp nghịch đảo nhiệt độ Các lớp ổn định khí phân loại E F dựa phép đo độ biến thiên nhiệt độ theo phương thẳng đứng kết tương tự phân loại dựa tốc độ gió Vận tốc khơng khí thấp 0÷0,1 m/s nồng độ cao khí CO phân tích đáy hố phân tích CFD Kết tương đồng với kết thí nghiệm Điều thơng tin hữu ích cho mỏ lộ thiên sâu có kế hoạch xuống sâu cần phải có giải pháp để kiểm sốt chất lượng khơng khí cách hiệu Vì chất lượng khơng khí mỏ lộ thiên sâu có khả trở nên tồi tệ mỏ đào sâu hơn, nghiên cứu cung cấp kiến thức để hiểu chế phân tán chất nhiễm phát triển việc kiểm sốt chất lượng khơng khí hiệu có giải pháp kịp thời mỏ tiếp tục xuống sâu Hình 10 Sự tập trung khí CO đáy mỏ kết mô sau 12 Bùi Xuân Nam nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(4), - 14 14 Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ Bộ Giáo dục Đào tạo đề tài mã số B2018 - MDA - 03SP Đóng góp tác giả Bùi Xuân Nam Changwoo Lee lên ý tưởng, xây dựng đề cương, đọc thảo báo cho ý kiến góp ý; Nguyễn Văn Đức Lê Q Thảo thu thập số liệu, triển khai thực nghiệm; Nguyễn Hoàng xử lý số liệu viết thảo Tài liệu tham khảo Clive Grainger Robert N Meroney, (1993) Dispersion in an open - cut coal mine in stably stratified flow Boundary - layer meteorology 63(1) 117 - 140 Craig B Clements, C David Whiteman John D Horel, (2003) Cold - air - pool structure and evolution in a mountain basin: Peter Sinks, Utah Journal of Applied Meteorology 42(6) 752 - 768 D Bruce Turner (2020), Workbook of atmospheric dispersion estimates: an introduction to dispersion modeling, CRC press Jitesh Kumar Mittal (2015) Modelling the Dispersion of Dust Generated From Open Pit Mining John L Woodward (2010), Estimating the flammable mass of a vapor cloud, 21, John Wiley & Sons L Morawska, M R Moore Z D Ristovski, (2004) Impacts of Ultrafine Particles Australian Government Department of the Environment and Heritage Health Lewis Fry Richardson, (1926) Atmospheric diffusion shown on a distance - neighbour graph Proceedings of the Royal Society of London Series A, Containing Papers of a Mathematical and 110(756) 709 - 737 Physical Character Mark F Hibberd, (2003) Nocturnal dispersion meteorology in an urban valley Clean Air and Environmental Quality 37(4) 34 Ngoc - Tuoc Do, Won - Ho Heo Ngoc - Bich Nguyen (2020) Evaluating the Air Flow and Gas Dispersion Behavior in a Deep Open - Pit Mine Based on Monitoring and CFD Analysis: A Case Study at the Coc Sau Open - Pit Coal Mine (Vietnam) Proceedings of the International Conference on Innovations for Sustainable and Responsible Mining: ISRM 2020 - Volume Springer Nature, 224 Partha Sarathi Panda Rajat Sahu, (2013) Ambient air quality assessment in opencast metal mines S R Hanna, G A Briggs R P Hosker Jr, (1982), Handbook on atmospheric diffusion Technical Information Center, US Department of Energy DOE/TIC - 11223 Sumanth Chinthala Mukesh Khare, (2011) Particle dispersion within a deep open cast coal mine Air Quality - Models and Applications Torben Mikkelsen Morten Nielsen, (2003) Modelling of pollutant transport in the atmosphere MANHAZ position paper, Ris∅ National Laboratory Denmark Vanduc Nguyen, Dooyoung Kim, Wonho Hur Changwoo Lee, (2018) Experimental and CFD study on the exhaust efficiency of a smoke control fan in blind entry development sites Tunnel and Underground Space 28(1) 38 - 58 Yakunin, A G., (2017) 3D Ultrasonic Anemometer with tetrahedral arrangement of sensors In Journal of Physics: Conference Series (Vol 881, No 1, p 012030) IOP Publishing Zunaira Asif Zhi Chen, (2016) Environmental management in North American mining sector Environmental Science and Pollution Research 23(1) 167 - 179 ... đánh giá ảnh hưởng điều kiện khí tượng loại bỏ chế vật lý chất gây nhiễm khơng khí mỏ lộ thiên Do đó, nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng điều kiện khí tượng tới chất lượng khơng khí mỏ lộ thiên sâu Sự... khơng khí mỏ than lộ thiên sâu Kết luận Nghiên cứu nhằm đánh giá tác động điều kiện khí đến chất lượng khơng khí mỏ lộ thiên sâu Độ ổn định tầng khí mỏ Cọc Sáu, mỏ than lộ thiên sâu Việt Nam, khảo...2 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 62, Kỳ (2021) - 14 Ảnh hưởng điều kiện khí tượng tới chất lượng khơng khí mỏ lộ thiên sâu Việt Nam Bùi Xuân Nam 1,2,*, Nguyễn Hoàng 1,2, Changwoo