3.1.1. Tình hình khai thác than trên thế giới
Hàng năm, trên thế giới có khoảng hơn 4,03 tỉ tấn than đƣợc khai thác, con số này đã tăng 38% trong vòng 20 năm qua [9]. Sản lƣợng khai thác tăng nhanh nhất ở châu Á, trong khi đó châu Âu khai thác với tốc độ giảm dần. Các nƣớc khai thác nhiều nhất không tập trung trên một châu lục mà nằm rải rác, năm nƣớc khai thác lớn nhất hiện nay là: Trung Quốc, Mỹ, Ấn Độ, Úc và Nam Phi. Hầu hết các nƣớc khai thác than cho nhu cầu tiêu dùng nội địa, chỉ có khoảng 18% than dành cho thị trƣờng xuất khẩu. Thống kê các năm cho thấy Trung Quốc luôn dẫn đầu và vƣợt xa các nƣớc khác. Năm 2009, sản lƣợng khai thác than của Trung Quốc là hơn 1,4 tỉ tấn và chiếm khoảng 46% sản lƣợng khai thác than toàn thế giới, xem hình 15. Lƣợng than khai thác trên toàn thế giới đƣợc dự báo tới năm 2030 khoảng 7 tỉ tấn. Với đà tăng trƣởng nhƣ hiện nay thì khi đó Trung Quốc sẽ chiếm khoảng hơn một nửa sản lƣợng toàn thế giới [9].
34
Than đóng vai trò sống còn với sản xuất điện và vai trò này sẽ còn đƣợc duy trì trong tƣơng lai. Khoảng 39% lƣợng điện sản xuất ra trên toàn thế giới là từ nguồn nhiên liệu này và tỷ lệ này sẽ vẫn đƣợc duy trì trong tƣơng lai (dự báo cho đến năm 2030). Lƣợng tiêu thụ than cũng đƣợc dự báo sẽ tăng ở mức từ 0,9% đến 1,5% từ nay cho đến năm 2030. Tiêu thụ than cho nhu cầu trong các lò hơi sẽ tăng khoảng 1,5%/năm trong khi than đƣợc sử dụng trong sản xuất điện tăng với mức 1%/ năm. Nhu cầu về than cốc, loại than đƣợc sử dụng trong công nghiệp thép và kim loại đƣợc dự báo tăng với tốc độ 0,9%. Thị trƣờng than lớn nhất là châu Á, trong đó nhu cầu chủ yếu đến từ Trung Quốc. Điển hình là năm 2009, Trung Quốc tiêu thụ hơn 1,4 tỉ tấn than, chiếm khoảng 50% tổng lƣợng tiêu thụ than trên toàn thế giới và vƣợt xa các nƣớc khác, xem hình 16. Một số nƣớc khác không có nguồn nhiên liệu tự nhiên phải nhập khẩu than cho các nhu cầu về năng lƣợng và công nghiệp nhƣ Nhật Bản, Đài Loan và Hàn Quốc. Không chỉ những nƣớc không thể khai thác than mới phải nhập khẩu mà ngay cả các quốc gia khai thác lớn nhất thế giới cũng nhập than. Nhu cầu nhập khẩu than còn để phục vụ cho dự trữ những nguồn than có chất lƣợng. Than sẽ vẫn đóng vai trò quan trọng, đặc biệt tại các khu vực có tốc độ tăng trƣởng cao. Tăng trƣởng của thị trƣờng than dành cho đốt lò hơi và than cốc sẽ mạnh nhất tại châu Á, nơi mà nhu cầu về điện, sản xuất thép, sản xuất xe hơi và nhu cầu dân sinh tăng cao theo mức sống ngày càng đƣợc cải thiện.
35
Hình 17. Cung cầu than trên thế giới phân theo châu lục [9].
Ngành than là một trong những ngành ít chịu ảnh hƣởng của suy thoái kinh tế toàn cầu hiện nay. Theo thống kê từ năm 2003 đến hết năm 2007, sản lƣợng khai thác than bình quân trên thế giới tăng khoảng 3,33%/năm, nhƣng nhu cầu sử dụng than tăng khoảng 4,46%/năm, đặc biệt khu vực châu Á và Australia có tốc độ tăng nhu cầu sử dụng than tới 7,03%/năm. Điều này chứng tỏ, nhu cầu sử dụng than ngày càng tăng lên, trong khi trữ lƣợng than đang giảm dần (bình quân 6,77%/năm trong giai đoạn 2003 - 2007) [9].
3.1.2. Tình hình khai thác than ở Việt Nam
Theo thống kê, giai đoạn 2003 - 2007, sản lƣợng tiêu thụ than của Việt Nam tăng 19,89%. Đặc biệt, nhu cầu tiêu thụ than của Việt Nam đƣợc dự đoán tăng trong những năm tiếp theo do trong thời gian vừa qua, Chính phủ đã phê duyệt quy hoạch xây dựng nhiều nhà máy nhiệt điện tại các địa phƣơng. Hiện tại than Việt Nam phục vụ cho các
36
hộ sản xuất chính là điện, xi măng, giấy, phân bón và phục vụ xuất khẩu. Ngành sản xuất điện tiêu thụ tới 32% sản lƣợng than – tính đến hết 7 tháng đầu năm 2009 [9].
Bên cạnh những yếu tố thuận lợi, ngành than Việt Nam cũng gặp một số khó khăn nhất định nhƣ: Công nghệ khai thác, rủi ro về mặt chính sách và môi trƣờng… Nguồn than khai thác chuyển dần từ khai thác mỏ lộ thiên sang khai thác mỏ than hầm lò. Dự kiến năm 2014, Tập đoàn than khoáng sản Việt Nam (TKV) sẽ đóng cửa hoàn toàn các mỏ than lộ thiên nên đòi hỏi doanh nghiệp phải đầu tƣ công nghệ và tập trung khai thác than ở các mỏ than hầm, lò.
Theo TKV, Việt Nam có trữ lƣợng than lớn, trong đó tỉnh Quảng Ninh khoảng 10,5 tỉ tấn, đã tìm kiếm thăm dò 3,5 tỉ tấn (chiếm khoảng 67% trữ lƣợng than đang khai thác trên cả nƣớc hiện nay), chủ yếu là than antraxit. Khu vực đồng bằng sông Hồng đƣợc dự báo có khoảng 210 tỉ tấn, chủ yếu là than Asbitum, các mỏ than ở các tỉnh khác khoảng 0,4 tỉ tấn. Riêng than bùn là khoảng 7 tỉ m3
phân bố ở cả 3 miền [9]. Hiện nay, TKV có khoảng 30 mỏ và các điểm khai thác lộ thiên, trong đó 5 mỏ có công suất từ 1 triệu tấn đến trên 3 triệu tấn/năm. Có khoảng 20 mỏ khai thác hầm lò trong đó 7 mỏ có công suất từ 1 triệu tấn trở lên là: Mạo Khê, Vàng Danh, Nam Mẫu, Hà Lầm, Mông Dƣơng, Khe Chàm, Dƣơng Huy. Tại Quảng Ninh tập trung khoảng 67% trữ lƣợng than toàn quốc, chủ yếu là antraxít, sản lƣợng than mỡ rất thấp (khoảng 200 ngàn tấn/năm). Quảng Ninh có 7 mỏ than hầm lò sản xuất với công suất trên dƣới 2 triệu tấn than nguyên khai/năm; chiếm hơn 45% tổng sản lƣợng khai thác than của TKV. Quảng Ninh có 5 mỏ lộ thiên lớn sản xuất với công suất trên 2 triệu tấn than nguyên khai/năm là: Cọc Sáu, Cao Sơn, Hà Tu, Đèo Nai, Núi Béo, cung cấp đến 40% sản lƣợng cho TKV [9].
Hình 18 cho thấy sản lƣợng khai thác than từ năm 1990 đến 2008 tăng lên đáng kể và dự kiến sẽ còn tiếp tục tăng hơn nữa [5]
37
Hình 18. Sản lƣợng khai thác than của Việt Nam giai đoạn 1990 - 2008
3.2. Thực trạng về cháy nổ khí mêtan trong các hầm lò khai thác than
Trong các hầm lò khai thác than, khí mêtan là thành phần chủ yếu của các hỗn hợp khí thiên nhiên đƣợc hình thành trong quá trình kiến tạo các vỉa than, tồn tại ở các dạng tự do chứa trong các khe nứt lỗ rỗng hoặc đƣợc hấp thụ trong than và khối đá bao quanh các vỉa than. Khí mêtan có khả năng cháy nổ nếu hàm lƣợng mêtan trong không khí đạt 5 - 15% và bị kích hoạt bởi một nguồn nhiệt đủ lớn nào đó.
Khí mêtan nổ tạo ra nhiệt độ rất cao gây cháy bỏng thân thể ngƣời làm việc và tạo ra áp suất lớn gây va đập cơ học, phá huỷ các thiết bị.
Đồng thời, sản phẩm của phản ứng cháy nổ khí mêtan là khí độc CO: Khi phản ứng cháy nổ xảy ra trong điều kiện thiếu ôxy sẽ tạo ra khí CO, đây là loại khí rất độc. Với nồng độ 0,08% con ngƣời sẽ tử vong sau 45 phút; nồng độ 1,28% sẽ tử vong sau 1-3 phút. Ngoài ra CO còn là khí cháy nổ: Ở nồng độ 12,5% ÷ 74% trong hỗn hợp không khí nó có khả năng phát nổ ở nguồn nhiệt 605o
C [3].
Các kết quả nghiên cứu và số liệu thống kê cho thấy trong các vụ nổ khí mêtan: * 10% chết do tác động va đập cơ học;
* 25% chết do bị cháy bỏng; * 65% chết do nhiễm độc khí CO.
Vì vậy quy phạm an toàn quy định hàm lƣợng khí CO trong bầu không khí mỏ không đƣợc vƣợt quá 0,0017% [11].
38
- Sau vụ nổ khí mêtan gây ra áp suất và nhiệt độ rất cao nên thƣờng dẫn đến một vụ nổ bụi than kèm theo một khi bụi than trong đƣờng lò đạt tiêu chuẩn nổ.
Hiện nay, hoạt động khai thác than ngày càng xuống sâu. Trong khi đó, độ chứa khí mêtan trong các hầm lò lại tăng theo chiều sâu khai thác. Càng xuống sâu áp suất không khí trong mỏ lớn nên áp suất khí mêtan trong vỉa cũng tăng, khối lƣợng khí hấp thụ trong vỉa than cũng ngày càng lớn theo chiều sâu. Mặt khác độ thẩm thấu khí của than ngày càng giảm, khi áp suất không khí trong mỏ tăng, mức độ nguy hiểm về nổ khí, bục khí và phụt khí bất ngờ càng gia tăng.
Từ khi bắt đầu khai thác than, con ngƣời 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 nhƣng những hiểm họa này vẫn chƣa đƣợc loại bỏ hoàn toàn, bằng chứng là tai nạn vẫn tiếp tục xảy ra tại các mỏ. Những rủi ro mang tính kỹ thuật có liên quan chặt chẽ đến việc sử dụng các máy móc, thiết bị dùng trong khai thác mỏ, đặc biệt là trong các điều kiện mỏ - địa chất phức tạp.
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.
3.2.1. Cháy nổ khí mêtan trong quá trình khai thác than trên thế giới
Khí mêtan đặc biệt nguy hiểm khi tiến hành khai thác than hầm lò nếu không tuân thủ quy trình kỹ thuật và quy phạm an toàn.
Tổng kết trong hơn một thế kỷ qua (từ năm 1900 đến năm 2014), trên thế giới có hàng trăm vụ nổ khí mỏ than làm chết hơn 30000 ngƣời (xem bảng 5). Theo thống kê, số vụ tai nạn do cháy nổ khí mêtan gây ra ở Trung Quốc chiếm gần 76% tổng số các vụ tai nạn xảy ra trên thế giới (tổng hợp từ nhiều nguồn).
39
Bảng 5. Một số thảm họa cháy nổ khí mêtan đã diễn ra trên thế giới.
TT Nƣớc Năm Số ngƣời chết 1 Trung Quốc Từ 2005 - 2010 18 815 2 Nhật từ 1949-1985 1956 3 Thổ Nhĩ Kỳ 2014 300 4 Nga 1997 67 2007 149 2010 60 5 Ba Lan 1974 34 6 Ukraina 2007 88
3.2.2. Cháy nổ khí mêtan trong quá trình khai thác than ở Việt Nam
Ở Việt Nam, tính từ năm 1990 đến năm 2014 đã xảy ra 26 vụ cháy nổ khí mêtan làm 66 ngƣời thiệt mạng và hàng chục ngƣời bị thƣơng, đồng thời gây tổn thất nặng nề về tài sản [2].
Điển hình là vụ nổ khí mêtan tại Công ty than Mạo Khê xảy ra vào ngày 11/01/1999 khiến 19 công nhân thiệt mạng.
Ngày 19/12/2002, tại Mỏ than Suối Lại và Xí nghiệp than 909 Hồng Thái Quảng Ninh đã xảy ra 2 vụ nổ khí liên tiếp làm chết 11 công nhân.
Ngày 06/03/2006, tại công trƣờng đào lò 3 - khu Yên Ngựa Công ty than Thống Nhất lại xảy ra một vụ nổ khí mêtan làm 8 ngƣời chết.
Ngày 08/12/2008, tại Công ty than Khe Chàm đã xảy ra vụ nổ khí mêtan gây thiệt hại về vật chất lên tới hơn 2 tỉ đồng, làm 11 ngƣời chết và 24 ngƣời bị thƣơng.
40
Ngày 2/7/2012 tại Công ty TNHH MTV 86 - Tổng Công ty Đông Bắc đã xảy ra vụ cháy nổ khí mêtan làm 04 ngƣời thiệt mạng.
Ngày 29/10/2013 tại Công ty Khai thác Khoáng sản Kim Bôi – Hòa Bình đã xảy ra cháy nổ khí mêtan làm 02 ngƣời thiệt mạng.
Ngày 15/01/2014 tại mỏ than Đồng Vông đã xảy ra vụ cháy nổ khí mêtan làm 06 ngƣời thiệt mạng.
Theo thống kê cho thấy số vụ nổ khí mêtan ở Việt Nam mặc dù chỉ chiếm 5% trong tổng số các vụ tai nạn nhƣng số ngƣời thiệt mạng trong các vụ tai nạn này lại rất lớn, chiếm đến 20%.
3.3. Tổng quan tình hình phòng chống cháy nổ khí mêtan3.3.1. Tình hình phòng chống cháy nổ khí mêtan trên thế giới 3.3.1. Tình hình phòng chống cháy nổ khí mêtan trên thế giới
Phòng chống những hiểm họa cháy nổ khí mêtan trong các hầm lò khai thác than không thể thành công nếu chỉ sử dụng một yếu tố, một biện pháp duy nhất. Điều cần thiết để phòng chống thành công là áp dụng hệ thống các giải pháp kết hợp với nhau có thể mang lại kết quả khả quan.
Sau đây chúng ta tìm hiểu tình hình phòng chống cháy nổ khí mêtan ở hai quốc gia điển hình là Ba Lan và Nhật Bản, là những nƣớc đã và đang hỗ trợ Việt Nam trong công tác an toàn khai thác than.
a, Ba Lan
Hệ thống các giải pháp phòng chống cháy nổ khí mêtan trong các hầm lò khai thác than của ngành than Ba Lan bao gồm [9]:
- Lập và ban hành quy phạm an toàn để quản lý ngành công nghiệp khai thác khoáng sản.
- Thành lập một đơn vị giám sát việc tuân thủ theo quy phạm tại các mỏ. - Đào tạo cán bộ và giám sát viên.
41
- Trang bị cho các mỏ các thiết bị thích hợp tự động giám sát, cảnh báo các hiểm họa có thể xảy ra; trang bị cho cán bộ, công nhân những thiết bị cá nhân cần thiết.
- Sử dụng các thiết bị phù hợp với các điều kiện của từng mỏ.
- Tiếp tục phổ biến kiến thức về những hiểm họa và phƣơng pháp phòng ngừa cho cán bộ, công nhân mỏ, không ngừng tìm kiếm những cách thức mới để phòng chống hiểm họa cháy nổ khí mêtan.
Ngành than Balan đã áp dụng một loạt các biện pháp bắt buộc nhằm phòng chống cháy nổ khí mêtan tại các mỏ than hầm lò, bao gồm:
- Áp dụng hệ thống thông gió hiệu quả thông qua các quạt thông gió chính và quạt cục bộ.
- Tháo khí mêtan trƣớc khi khai thác, trong khi khai thác, tháo cả các nguồn khí tích tụ đã lâu và các vỉa lân cận.
- Giám sát khí liên tục bằng hệ thống quan trắc, cảnh báo khí tự động và sử dụng thiết bị đo khí cá nhân.
- Lập dự báo trƣớc về khả năng thoát khí mêtan cho từng lò chợ khai thác, tùy thuộc vào tốc độ khai thác than bằng phần mềm hỗ trợ đặc biệt (phần mềm đang đƣợc thử nghiệm tại một số mỏ) [9].
b, Nhật Bản
Ngành than Nhật Bản đã tổng kết công tác an toàn trong khai thác than hầm lò với quan điểm về kỹ thuật an toàn chặt chẽ nhƣ sau [5]:
* Quan điểm “5W & 1H”:
- When? (Vấn đề sẽ bắt đầu khi nào?) - Where? (Vấn đề sẽ bắt đầu ở đâu?)
- Who? (Ai sẽ là nạn nhân của những vấn đề này?) - What? (Hậu quả của những vấn đề này là gì?) - Why? (Tại sao vấn đề xảy ra)
42
Cùng với “5W & 1H”, điều kiện địa chất và các điều kiện khí tƣợng tại công trƣờng kết hợp để đƣa ra các yếu tố giúp mỏ than hoạt động an toàn hơn.
* Tăng cường quy phạm an toàn.
Quy phạm an toàn mỏ than Nhật Bản đã đƣợc sửa đổi hơn 50 lần sau khi đƣợc thực thi lần đầu tiên và tổng các điều trong quy phạm ban đầu là 397 điều tăng lên đến 878 điều trong quy phạm gần đây nhất. Sự gia tăng này xuất phát không chỉ từ điều tra tai nạn mà còn từ sự phát triển công nghệ mới nhƣ “Hệ thống quan trắc trung tâm” cũng nhƣ khái niệm mới về an toàn nhƣ “bảo vệ môi trƣờng”. Các yêu cầu pháp lý trong công tác quản lý an toàn tại các mỏ than của Nhật Bản thể hiện trong bảng 6.
Bảng 6. Các yêu cầu pháp lý trong công tác quản lý an toàn tại các mỏ than của Nhật Bản
Luật an toàn mỏ
Ngăn ngừa nguy hiểm và thƣơng tích cho con ngƣời. Kiểm soát ô nhiễm môi trƣờng do khai thác.
Khai thác hợp lý các nguồn khoáng sản. Trách nhiệm của chủ sở hữu quyền khai thác.
Trách nhiệm của công nhân mỏ và sự tham gia của công nhân vào công tác quản lý an toàn.
Các quy phạm