Mỏ than Mạo Khê đang sử dụng thiết bị đo khí mêtan cầm tay là máy đo khí quang học CJG-10. Hiện nay, để xác định hàm lƣợng khí CH4 trong luồng gió đi vào và luồng gió thải từ các lò, khu vực khai thác, cánh mỏ và toàn mỏ thì ngƣời đo phải đứng giữa lò đối diện với luồng gió, tiến hành đo từ nóc đến trung tâm và nền lò. Hàm lƣợng khí là giá trị trung bình cộng kết quả đo tại ba điểm.
Tuy nhiên
- Khối lƣợng riêng của khí mêtan là 0,717 kg/m3; - Khối lƣợng riêng của không khí là 1,29 kg/m3.
Mêtan nhẹ hơn không khí nên khi mêtan thoát từ trong vỉa than ra ngoài không gian của đƣờng lò thì sẽ có xu hƣớng bay lên và tích tụ trên nóc lò. Vậy, khoảng không gian trên nóc lò có nồng độ khí mêtan là cao nhất và tại đó có nguy cơ cao về cháy nổ khí mêtan.
Do đó, để đảm bảo tính chính xác và nâng cao mức độ cảnh báo đối với vùng nguy hiểm là trên nóc lò (nơi tích tụ khí mêtan nhiều nhất) thì cần tăng cƣờng số điểm đo trên cao và lấy giá trị trung bình của các lần đo theo nhƣ bảng 13
Bảng 13. Số lần đo tại các vị trí và cách tính nồng độ CH4. Thông số Số lần đo theo cách cũ, lần Nồng độ CH4 đo đƣợc theo cách cũ, % Số lần đo theo cách mới, lần Nồng độ CH4 đo đƣợc theo cách mới, % Đo trên nóc lò 1 n1 3 n11, n12, n13
Đo ở giữa trung tâm lò 1 n2 1 n2
Đo phía dƣới nền lò 1 n3 1 n3
Tổng số lần đo 3 5
Giá trị nồng độ CH4 tính đƣợc, %
77
Vị trí đo khí mêtan trong lò và số lần đo tại các vị trí đƣợc thể hiện trên hình 36
Hình 36. Vị trí đo khí mêtan trong lò và số lần đo tại các vị trí.
Kết luận chƣơng 4
Mỏ than Mạo Khê có độ chứa khí và khả năng thoát khí mêtan ở mức siêu hạng nên công tác an toàn phòng cháy nổ khí mêtan luôn đặt lên hàng đầu. Hệ thống các giải pháp an toàn phòng cháy nổ khí mêtan mà công ty đang áp dụng bao gồm:
- Hợp tác với Ba Lan và Nhật Bản về đổi mới công nghệ và đào tạo đội ngũ chuyên môn về an toàn cháy nổ khí mêtan trong hầm lò;
- Sử dụng hệ thống giám sát khí mỏ tập trung của Nhật Bản;
- Sử dụng thiết bị đo khí mêtan cầm tay là máy đo khí quang học CJG-10; - Sử dụng thiết bị đo cảnh báo khí mêtan độc lập VIELINA-ĐCT.01; - Khoan tiến gƣơng thăm dò;
- Áp dụng hệ thống các giải pháp an toàn phòng chống cháy nổ khí mêtan theo quy chuẩn của Bộ Công thƣơng và quy định của ngành than Việt nam.
Qua nghiên cứu các giải pháp đang áp dụng tại mỏ than Mạo Khê, tác giả luận văn đƣa ra một số phƣơng án nâng cấp hoàn thiện về:
+ Nâng cao hiệu quả của hệ thống giám sát khí mỏ;
+ Nâng cấp và hoàn thiện giải pháp khoan tiến gƣơng thăm dò và khoan tháo khí mêtan đối với lò chuẩn bị và lò chợ.
78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A. Kết luận
1. Hiện nay, ngành than Việt Nam đã áp dụng một số thiết bị nội địa và nhập ngoại, thực hiện nghiêm ngặt các quy định vận hành để hạn chế cháy nổ trong các hầm lò.
2. Trên cơ sở phân tích hiện trạng tại mỏ than Mạo Khê có thể tăng hiệu quả an toàn cháy nổ khí mêtan bằng việc thực hiện một số giải pháp sau:
a, Nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống giám sát khí mỏ bằng cách:
- Đào tạo bổ sung thƣờng kỳ về kỹ năng vận hành các hệ thống giám sát khí mỏ cho các đội giám sát, cán bộ trực tiếp quản lý hệ thống tại các mỏ;
- Hạn chế luân chuyển các cán bộ trực tiếp quản lý hệ thống giám sát khí mỏ; - Tuân thủ nghiêm túc quy trình vận hành hệ thống giám sát khí mỏ;
- Phân cấp rõ trách nhiệm cho từng phòng ban, cá nhân liên quan trong quản lý, vận hành hệ thống giám sát khí mỏ;
- Duy trì tốt chế độ theo dõi, kiểm tra, bảo dƣỡng, hiệu chỉnh các thiết bị của hệ thống giám sát khí mỏ;
- Các khu vực đào lò, khai thác không tập trung, khu vực hệ thống giám sát khí mỏ không thể vƣơn tới, cần lắp đặt bổ sung hệ thống giám sát khí cục bộ.
b, Nâng cấp và tăng cƣờng các lỗ khoan tiến gƣơng thăm dò và khoan tháo khí mêtan đối với lò chuẩn bị và lò chợ, đặc biệt là với những vỉa than có cảnh báo nguy hiểm về khí mêtan.
- Với lò chuẩn bị: tăng số lỗ khoan thành 3 lỗ. Lỗ khoan (2) xiên hông, chếch 300 so với đƣờng lò. Lỗ khoan (1) và (2) song song với mặt nƣớc biển. Lỗ khoan (3) thực hiện sau và hƣớng lên hay xuống 300 tùy thuộc kết quả khoan của lỗ (1) và (2).
- Với lò chợ: khoan thăm dò và tháo khí với 5 lỗ. Lỗ khoan (4) xiên hông, chếch 300 so với đƣờng lò. Lỗ khoan (4) và (5) song song với mặt nƣớc biển. Lỗ khoan (6) thực hiện sau và hƣớng lỗ khoan lên hoặc xuống 300 tùy thuộc kết quả khoan của lỗ khoan (4) và (5).
79
c, Cải thiện phƣơng pháp đo bằng thiết bị đo khí mêtan cầm tay qua việc tăng cƣờng số điểm đo trên cao: đo 3 lần ở phía trên nóc lò; 1 lần ở giữa trung tâm lò và 1 lần ở phía dƣới nền lò. Kết quả nồng độ khí mêtan là giá trị trung bình của các lần đo.
B. Kiến nghị
Trong quá trình thực hiện đề tài, tác giả luận văn có một số kiến nghị sau:
- Để phát huy có hiệu quả hệ thống giám sát khí mỏ và tăng hiệu quả của công tác an toàn cháy nổ khí mêtan, nên thí điểm thực hiện nghiêm túc các đề xuất về:
+ Một số giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống giám sát khí mỏ; + Cải thiện phƣơng pháp đo bằng thiết bị đo khí mêtan cầm tay.
- Nếu có điều kiện, cần củng cố đầu tƣ và thử nghiệm giải pháp nâng cấp, hoàn thiện việc khoan tiến gƣơng thăm dò và khoan tháo khí mêtan.
80
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Tú Ba (2003), Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu dự báo độ thoát khí mêtan và xây dựng hệ thống kiểm soát an toàn CH4 tại các mỏ hầm lò, Viện KHCN Mỏ.
2. Phùng Mạnh Đắc (2002), Hiểm họa mêtan và biện pháp ngăn ngừa, Viện KHCN Mỏ và Báo Lao động số 347.
3. Trần Gia Mỹ (2005), Kỹ thuật cháy, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà nội.
4. Trần Gia Mỹ (2013), Bài giảng cao học Phòng nổ công nghiệp, Đại học Bách khoa Hà nội. 5. Nguyễn Anh Tuấn, Trần Tú Ba (2012), Báo cáo hội thảo nâng cao hiệu quả công tác an toàn và quản lý khí mỏ tại các mỏ than hầm lò thuộc tập đoàn công nghiệp than – khoáng sản Việt Nam, Viện Khoa học Công nghệ mỏ - Vinacomin.
6. Michael G. Zabetakis (1965), Flammability Characteristics of Combustible Gases and Vapors,U.S. department of the Interior, U.S. Government Printing Office Washington, D.C., 20402.
7. Wilfred E. BAKER, Ming Jun Tang (1991), Gas, dust and hybrid explosions,
Elsevier science publishers B.V & Elsevier science publishing company INC.
8. Bộ Công thƣơng (2011), Thông tư số: 03/2011/TT-BCT Ban hành Quy chuẩn Kỹ thuật quốc gia về an toàn trong khai thác than hầm lò, VP Bộ Công thƣơng.
9. Phòng phân tích đầu tƣ (2009) Báo cáo khuyến nghị Ngành than – những điều chưa biết, Công ty cổ phần than Hà Tu – Vinacomin.
10. www. bachagas.com.vn, Khí metan CH4.
11. www. Imsat.vn (2009), Một số quy định về không khí và kiểm soát khí mêtan trong mỏ hầm lò,Thông tin Khoa học công nghệ Mỏ số 2.
12. www. suprememastertv.com, Sự bùng nổ khí mê-tan hâm nóng địa cầu tiền lịch sử, có thể trở lại - Nghiên cứu của NASA.
81
PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Quy trình đo khí CH4 của máy đo khí quang học CJG-10.
Phụ lục 2. Quy định chung khi sử dụng và bảo quản thiết bị đo cảnh báo khí mêtan độc lập VIELINA – ĐCT.01
Phụ lục 3. Trình tự sử dụng thiết bị đo cảnh báo khí mêtan độc lập VIELINA – ĐCT.01 Phụ lục 4. Quy trình sử dụng của bình dập lửa bọt khí kiểu O-5
Phụ lục 5. Quy trình sử dụng của bình dập lửa O-8Y
82
Phụ lục 1. Quy trình đo khí CH4 của máy đo khí quang học CJG-10.
* Chuẩn bị máy trước khi vào đo
- Bước 1: Kiểm tra hóa chất nạp trong bộ phận hóa học căn cứ vào thời gian sử dụng hoặc mức độ biến tính của hóa chất, để thay thế. (xem hình 37)
Hình 37. Các ngăn hóa chất trên máy đo khí quang học CJG-10.
- Bước 2: Kiểm tra độ thông thoát ống dẫn khí (xem hình 38)
+ Dùng tay bịt chặt đầu ống cao su nối với quả búp, búp quả búp và quan sát trong 1 phút nếu quả bóp không đàn hồi trở lại là quả bóp kín.
+ Lắp nút cao su vào đầu dƣới của bộ phận hóa chất (hoặc dùng ngón tay bịt chặt) bóp quả bóp và quan sát 1 phút nếu quả bóp không đàn hồi trở lại là máy kín.
+ Sau đó tháo nút cao su đầu dƣới bộ phận hóa chất ra (hoặc bỏ tay bịt) thấy quả bóp nhanh chóng đàn hồi trở lại thì hệ thống dẫn khí thông thoát.
83
- Bước 3: Rửa đƣờng dẫn khí và buồng chứa khí bẩn bằng khí sạch bằng cách bóp quả bóp 5 - 6 lần đƣa toàn bộ khí sạch vào thay thế toàn bộ khí bẩn trong đƣờng dẫn khí và buồng chứa khí bẩn.
- Bước 4: Kiểm tra và điều chỉnh ống nhòm (xem hình 38). Bấm công tắc đèn dƣới điều chỉnh thị kính để có vạch giao thoa và vạch khắc trên màn hình chia độ có độ nét cao, dễ đọc. Trên hình 39 thể hiện thao tác kiểm tra và điều chỉnh ống nhòm của máy đo khí quang học CJG-10.
Hình 39. Thao tác kiểm tra và điều chỉnh ống nhòm của máy đo khí quang học CJG-10 (bƣớc 4)
- Bước 5: Điều chỉnh vi chỉnh. Bấm công tắc đèn trên, xoay núm vi chỉnh để đƣa về vị trí “0” trên màn hình vi chỉnh vào vạch chuẩn.
- Bước 6: Chọn vạch chuẩn trên thang đo chính. Bấm công tắc đèn dƣới xoay núm thang đo chính để đƣa vạch chuẩn về vị trí “0”.
- Bước 7: Cố định núm điều chỉnh thang đo chính
Lƣu ý: Chọn vạch đen dễ nhớ nhất; Vặn cố định núm điều chỉnh thang đo chính và ghi sổ kiểm tra máy.
* Đo hàm lượng khí mêtan (CH4)
- Đƣa đầu ống phía dƣới ống đựng hóa chất (vôi sôđa) vào vị trí cần đo, búp quả búp 5 đến 6 lần để đƣa khí vào máy.
84
- Bấm công tắc đèn dƣới, quan sát vạch trên thang đo đo chính. Nếu khí mỏ có khí CH4 thì vạch chuẩn sẽ chuyển sang bên phải đọc kết quả đo.
-Trƣờng hợp vạch chuẩn không nằm vào các số chẵn trên thang đo, ta bấm công tắc đèn dƣới dùng vi chỉnh đƣa vạch chuẩn về số nguyên % liền kề trƣớc đó. Sau đó bấm công tắc đèn trên đọc số lẻ trên thang vi chỉnh, kết quả đo bằng số nguyên (chẵn) trên thang đo chính cộng với số lẻ trên thang vi chỉnh.
Ví dụ:
Vạch chuẩn dừng lại ở giữa 2 và 3, ta đọc 2% (trên thang đo chính). Dùng vi chỉnh đƣa vạch chuẩn về “2”.
Sau khi điều chỉnh cho thang đo chính về “2” ta đọc đƣợc số lẻ trên thang vi chỉnh (ví dụ là 0,26).
85
Phụ lục 2. Quy định chung khi sử dụng và bảo quản thiết bị đo cảnh báo khí mêtan độc lập VIELINA – ĐCT.01
Thiết bị đƣợc chế tạo nhằm mục đích sử dụng trong hầm lò có khí bụi nổ, để đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng cần triệt để tuân theo các điều kiện sử dụng sau:
- Các bộ phận bắt chặt cần phải đƣợc bắt chặt trƣớc khi đi vào lò. - Tuyệt đối không đƣợc mở thiết bị trong lò, trong trạng thái có điện.
- Thay đổi pin hoặc nạp điện phải đƣợc thực hiện bên ngoài, ở những nơi an toàn và phải dùng bộ nạp đúng quy cách do nhà chế tạo cung cấp.
86
Phụ lục 3. Trình tự sử dụng thiết bị đo cảnh báo khí mêtan độc lập VIELINA – ĐCT.01
- Bước 1: Khởi động máy (xem hình 40)
Trƣớc tiên mở lắp đậy công tắc điện (Vit M3), sau đó nhấn phím bật/tắt để khởi động máy, phải đóng kín lắp đậy trƣớc khi mang đi hầm lò. Nhấn và giữ phím trong khoảng vài giây để tắt máy (khi đó sẽ có hồi chuông vang lên).
Hình 40. Vị trí bật/tắt để khởi động máy của thiết bị VIELINA – ĐCT.01.
Chú ý: Quá trình khởi động máy đúng diễn ra nhƣ sau, cửa sổ hiển thị ban đầu hiển thị “CH4” cùng với âm thanh hiển thị nghe giống nhƣ tiếng chuông điện thoại, sau khi kết thúc hai hồi âm thanh khởi động là thiết bị đã sẵn sàng. Nếu mức chỉ thị khi không có khí chƣa chỉ thị đúng “0.00” thì cần thực hiện việc chỉnh không ban đầu.
- Bước 2:Hiệu chỉnh giá trị đo (xem hình 41)
Hình 41. Vị trí hiệu chỉnh không (zero), chỉnh span trên thiết bị VIELINA – ĐCT.01
Để hiệu chỉnh giá trị đo cần tháo nắp đậy các chiết áp hiệu chỉnh tại mặt trƣớc của máy, dùng vít dẹt, nhỏ để thực hiện việc hiệu chỉnh. Xoay chiết áp thuận chiều kim đồng hồ để tăng giá trị hiển thị và ngƣợc lại.
87
- Người sử dụng chỉ được chỉnh không “zero”, còn chỉnh “span” thì chỉ nhà sản xuất hoặc cơ quan kiểm định mới được điều chỉnh.
- Bước 3:Sử dụng máy.
Thiết bị VIELINA- ĐCT.01 Có kết cấu gọn nhẹ, chắc chắn và sử dụng rất dễ dàng thuận tiện. Cảm biến đƣợc bố trí vị trí hợp lý nên rất nhạy khí, việc báo động nồng độ khí đang ở mức nguy hiểm tuân theo tiêu chuẩn Việt Nam, nghĩa là ngƣỡng báo động ở mức 1% CH4. Khi phát hiện nồng độ khí CH4 lớn hơn hay bằng 1%, lập tức thiết bị sẽ báo động còi đồng thời nhấp nháy đèn LED báo động và còi báo sẽ dồn dập hơn ở mức 2%, khi nồng độ khí vƣợt dải đo (5%) thì cửa sổ hiển thị trạng thái quá dải có dạng “OVE”.
Chú ý: + Khi thấy báo động cần khẩn cấp rời khỏi khu vực nguy hiểm.
+ Sau mỗi phiên sử dụng máy cần thực hiện việc lau chùi, bảo dƣỡng, nạp đầy pin trƣớc khi sử dụng.
- Bước 4: Nạp pin.
+ Khi pin yếu máy hoạt động không đƣợc chính xác hoặc không hoạt động, vì thế cần thực hiện nạp đầy pin trƣớc mỗi phiên sử dụng.
+ Sử dụng đúng bộ pin thích hợp do nhà sản xuất cung cấp, điện áp nạp cho pin là điện áp một chiều 9V với dòng nạp 1100mA. Thời gian nạp đầy cho một pin hết điện là khoảng 4 tiếng. Sau khi nạp đầy, máy có thể hoạt động liên tục khoảng 10 tiếng.
+ Để nạp pin phải tháo vít M3 ở sƣờn máy để mở nắp đậy phím bật/tắt và giắc nạp ra, sau đó cắm giắc nạp từ bộ nạp vào và thực hiện việc nạp pin.
Chú ý: Trong quá trình nạp vỏ máy có thể nóng lên do các linh kiện trong mạch nạp bị dòng nạp lớn làm nóng nhƣng pin vẫn đảm bảo an toàn. Việc nạp pin phải đƣợc thực hiện tại những nơi an toàn bởi những ngƣời có trách nhiệm.
88
Phụ lục 4. Quy trình sử dụng của bình dập lửa bọt khí kiểu O-5
Kiểm tra trước khi sử dụng:
- Kiểm tra xem cơ cấu khoá (3) có còn nguyên vị trí và hàng lỗ ở cổ bình (8) có bị tắc hay không.
- Kiểm tra bình còn trong thời hạn sử dụng hay không