Nghiên cứu đề xuất giải pháp chống cháy lan truyền cho các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHỐNG CHÁY LAN TRUYỀN CHO
CÁC MỎ THAN HẦM LÒ VÙNG QUẢNG NINH
TS. Nguyễn Minh Phiên, ThS. Phạm Hữu Hải
ThS. Thiều Đình Thành
Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin
Biên tập: TS. Trần Tú Ba
Tóm tắt:
Cháy nổ khí mêtan được coi là mối nguy hiểm lớn nhất đối với ngành công nghiệp khai thác than.
Khi một vụ cháy nổ khí mêtan xảy ra nếu không có các biện pháp ngăn chặn sự lan truyền vụ nổ sẽ dẫn
tới hậu quả nghiêm trọng hơn đó là nổ dây chuyền liên tiếp và nổ bụi mỏ. Việc nghiên cứu đưa ra các
biện pháp phòng chống hữu hiệu đám cháy lan truyền trong hệ thống đường lò khi xảy ra sự cố cháy nổ
khí được coi như cấp thiết đối với tất cả các mỏ than hầm lò có nguy cơ tiềm ẩn về cháy nổ khí mêtan.
1. Đặt vấn đề
nước... đặt trong các khay trong các đường lò có
Hầu hết các nước có ngành công nghiệp than nguy cơ về nổ bụi. Nếu xảy ra cháy hoặc nổ khí
phát triển trên thế giới như Trung Quốc Nga, Ba tạo ra luồng gió mạnh, lượng bụi đá hoặc nước sẽ
lan, Mỹ… đều đã áp dụng các biện pháp phòng được cuốn lên hòa cùng với bụi than làm mất khả
ngừa cháy nổ lan truyền và đưa vào quy định an năng nổ của đám bụi than.
toàn trong khai thác than với các điều khoản bắt
Các hệ thống chống cháy lan truyền nêu trên
buộc phải lắp đặt các hàng rào nước, bụi trơ để khi áp dụng có mức độ hiệu quả đến đâu trong
ngăn chặn sự lan truyền của vụ cháy nổ khí mêtan việc ngăn chặn các vụ cháy nổ khí mê-tan lan
hoặc nổ bụi than từ những năm 50 của thế kỷ truyền trong các mỏ không có nguy hiểm nổ bụi và
trước. Quy chuẩn Việt Nam QCVN 01, điều 54 có sự nguy hiểm nổ bụi của các mỏ than hầm lò tại
đề cập tới quy định phải có các biện pháp phòng Việt Nam đang ở mức độ nào? Đây là các vấn đề
ngừa và hạn chế nổ bụi trên cơ sở sử dụng bụi cần nghiên cứu xem xét đánh giá. Nếu các nghiên
trơ, nước cũng như tại các gương khấu, lò chuẩn cứu này đưa ra các kết luận cụ thể, tùy theo mức
bị đào trong than, lò băng tải... Các vị trí này phải độ cần thiết, có thể sẽ phải có các bổ sung thêm
được cách ly bằng các dàn bụi trơ đối với các vỉa đối với QCVN 01.
than có nguy hiểm về bụi nổ. Tuy nhiên, không đề
cập đến việc lắp đặt tại các mỏ có nguy hiểm cháy sau đây nhóm tác giả giới thiệu các dạng hệ thống
nổ khí mêtan. chống cháy nổ lan truyền áp dụng trong các mỏ
Để làm tiền đề cho các nghiên cứu nêu trên,
Tại các nước Balan, Nga, Đức..., đa phần các hầm lò có nguy hiểm cháy nổ khí mê-tan và nổ bụi
mỏ than hầm lò đều có nguy hiểm cả về khí mê- đã áp dụng thành công ở các nước có ngành khai
tan và nổ bụi than. Tại các mỏ này trước đây nếu thác hầm lò tiên tiến trên thế giới và nêu sơ bộ khả
xảy ra cháy hoặc nổ khí mê-tan trong đoạn đường năng áp dụng lắp đặt tại các mỏ than hầm lò Việt
lò có lượng bụi than đọng trên nền hoặc thành lò, Nam để thử nghiệm.
lượng bụi này sẽ bị cuốn lên tạo ra hỗn hợp nổ,
Các hệ thống này gần như là biện pháp cuối
đồng thời có ngọn lửa của đám cháy hoặc vụ nổ cùng trong chống cháy nổ mỏ than hầm lò, mặc
trước sẽ tạo ra vụ nổ thứ sịnh. Nếu lân cận lại có dù các hệ thống này không thể loại bỏ các vụ cháy
các đường lò tiếp theo giống như thế sẽ tiếp tục nổ từ ban đầu nhưng có thể ngăn chặn quá trình
nổ lan truyền toàn mỏ. Sau đó tại các nước này đã cháy nổ lan truyền sang khu vực khác làm vụ cháy
nghiên cứu thành công và áp dụng các hệ thống - nổ lớn và gây hậu quả nghiêm trọng hơn. Về cơ
chống các vụ cháy lan truyền như trên. Trong thực bản, các hệ thống phòng chống cháy nổ lan truyền
tế các hệ thống nêu trên đã hoạt động rất hiệu quả bao gồm hai dạng chính: Dạng bị động và dạng
tại các mỏ than hầm lò nêu trên.
chủ động.
2. Các hệ thống chống cháy nổ lan truyền
Nguyên lý hoạt động của các hệ thống này là
sử dụng các loại vật liệu chống nổ như bụi đá, dạng bị động
KHCNM SỐ 2/2021 * AN TOÀN MỎ
38
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
2.1. Hệ thống dạng bị động sử dụng bột đá
Hệ thống chống cháy lan truyền sử dụng bột đá
được sử dụng từ đầu những năm 1920, được áp
dụng để ngăn chặn các vụ nổ bụi than. Có hai hệ
thống sử dụng bột đá chính đặt tên theo quốc gia
đã phát minh và thiết kế là hệ thống kiểu Đức và
kiểu Ba Lan. Hai hệ thống chống cháy lan truyển
sử dụng bột đá này hiện đang được sử dụng trên
toàn thế giới.
Hệ thống chống cháy nổ lan truyền sử dụng bột
đá bao gồm các giá (kệ) chứa bột đá, tùy thuộc
vào lượng bụi đá trên mỗi giá mà chia làm giá loại
nhẹ và giá loại nặng. Các giá loại nhẹ được sử
dụng gần gương (gần khu vực phát sinh nguồn
lửa), giá loại nặng được đặt cách xa nguồn lửa
như các đường lò xuyên vỉa, thượng trung tâm
của ruộng mỏ.
b. Kiểu Đức
Hinh 1. Hệ thống chống cháy nổ lan truyền bị
̀
động sử dụng bụi đá
* Hệ thống kiểu Đức:
* Hệ thống kiểu Balan:
Hệ thống chống cháy nổ lan truyền sử dụng
bột đá kiểu Đức sử dụng các giá gỗ có bản dọc
(xem hình 2). Giá loại nhẹ được thiết kế phù hợp
gần với nơi phát sinh, mỗi giá có thể chứa được
80kg bột đá và tối đa 30kg/m chiều dài giá. Giá
loại nặng được thiết kế lắp đặt để bảo vệ lò băng
tải hoặc lò thông gió lớn phân chia khu vực mỏ
(xuyên vỉa thông gió, thượng thông gió - vận tải),
mỗi giá chứa được 160 kg bụi đá, tối thiểu 30kg,
tối đa 60 kg/m chiều dài giá. Tổng trọng lượng
bụi trên giá được bố trí theo tiết điện đường lò là
400kg/m2.
Hệ thống chống cháy nổ lan truyền sử dụng bột
đá kiểu Ba Lan sử dụng các giá gỗ có bản ngang
(xem hình 1). Trong đó giá loại nhẹ có thể chứa tối
đa lượng bụi đá là 30kg/m chiều dài giá, giá loại
nặng chó thể chứa lượng bụi đá từ 30 ÷ 60 kg/m
chiều dài giá. Trong các thí nghiệm cho thấy, hệ
thống chống cháy nổ lan truyền sử dụng bột đá
kiểu Ba Lan dễ được kích hoạt (lật đổ giá) trong
các vụ nổ yếu hơn so với kiểu Đức, do đó có hiệu
quả bảo vệ tốt hơn.
2.2. Hệ thống dạng bị động sử dụng nước
Tương tự như hệ thống sử dụng bụi đá, hệ
thống chống cháy nổ lan truyền sử dụng nước
được kích hoạt từ sóng chấn động tự vụ cháy -
nổ. Hệ thống sử dụng nước chỉ đơn giản là các vật
dụng chứa nước như máng, chậu hoặc các túi. Về
nguyên tắc, khi vụ cháy - nổ xảy ra:
+ Sóng chấn động làm rối loạn hoặc hư hại các
vật dụng đựng nước và làm đổ nước ra ngoài;
+ Nước đổ ra ngoài được phân tán bởi sóng
chấn động không khí và tạo thành một vùng chứa
nước ngăn ngừa ngọn lửa lan truyền;
+ Ngọn lửa qua vùng chắn nước được dập tắt,
bụi được làm ướt làm dập tắt ngọn lửa;
Các hệ thống chống cháy nổ lan truyền sử
dụng nước gồm các vật dụng chứa nước như
máng, chậu, túi, có thể có kích thước khác nhau
nhưng về hình dạng và thiết kế là tương tự.
* Hệ thống kiểu Đức:
Hệ thống chống cháy lan truyền sử dụng nước
trong mỏ than hầm lò được sử dụng tại Đức từ
a. Kiểu Ba Lan
KHCNM SỐ 2/2021 * AN TOÀN MỎ
39
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
năm 1967, được cải tiến từ loại 1 đến loại 4, trong nổ, về cơ bản không khác nhiều so với nguyên
đó loại 3 và loại 4 được sử dụng đến ngày nay bản. Các hệ thống chống cháy nổ lan truyền sử
(Hình 2a).
dụng cảm biến áp lực tĩnh được USBM thiết kế
- Hệ thống sử dụng nước kiểu Đức loại 3: đề ngăn chặn các vụ nổ có tốc độ lan truyền thấp
Được sử dụng cho các hệ thống chống cháy lan (đến 30,5 m/s), các hệ thống này được kích hoạt
truyền tập trung, bao gồm các máng được làm điều khiển bằng khóa cảm biến tĩnh áp, khi áp lực
bằng nhựa PVC chứa được 80 lít nước được xếp tĩnh gia tăng khi vụ nổ xảy ra, khóa tự động mở và
theo nhóm. Một nhóm máng bao gồm nhiều máng xả nước từ thùng chứa xuống đường lò (hình 2).
được lắp đặt trong khoảng 3m hoặc một phần của
đường lò. Lượng nước chứa trong nhóm máng
* Hệ thống kiểu Nhật:
Hệ thống chống cháy lan truyền sử dụng nước
được quy định là 200 l/m2 theo mặt cắt ngang tại Nhật Bản là các túi nhựa dẻo hình máng, gọi là
hoặc 5 l/m3 theo không gian. máng linh hoạt. Hệ thống được treo trên móc bằng
- Hệ thống sử dụng nước kiểu Đức loại 4: Được các khoen trên cả hai mặt dọc của máng hoặc có
sử dụng cho các hệ thống chống cháy lan truyển một hệ thống treo. Tùy thuộc vào hình dạng và tiết
phân tán. Hệ thống bao gồm các máng nước và diện của đường lò, các túi nước thiết kế có kích
lắp đặt nhóm tương tự như loại 3, tuy nhiên bao thước khác nhau để mỗi túi có thể chứa lượng
gồm nhiều nhóm, khoảng cách các nhóm đến 30m nước từ 25 ÷ 340 lít (Hình 2c).
và trong mỗi nhóm phải chứa lượng nước tối thiểu
1l/m3 không gian đường lò.
* Hệ thống kiểu Nga:
Tại Nga, ngoài các hệ thống sử dụng bột đá
theo kiểu Ba Lan và Đức, các mỏ hầm lò cũng sử
* Hệ thống kiểu Mỹ:
Tại Mỹ, có 4 hệ thống chống cháy lan truyền dụng hệ thống chống cháy lan truyền máng chứa
được áp dụng, các hệ thống này được USBM thiết kiểu Đức, ngoài ra một số mỏ sử dùng các túi
kế và chứng minh là có khả năng ức chế các vụ nước, trong đó nước được chứa trong các túi sản
nổ yếu (tốc độ nổ 68,5 m/s), bao gồm:Hệ thống xuất chuyên dụng được thiết kế đặc biệt để có khả
sử dụng nướccải tiến kiểu Đức (cơ bản giống kiểu năng vỡ ra và giải phóng nước khi gặp các sóng
Đức) và hệ thống sử dụng nước cảm biến áp lực chấn động (Hình 2d).
tĩnh (Hình 2b).
Tại một số quốc gia khác, hệ thống chống cháy
Các hệ thống chống cháy nổ lan truyền sử lan truyền bị động cũng được sử dụng tại một số
dụng nước kiểu Đức cải tiến được điều khiển bởi quốc gia khác với các loại tương tự như trên hoặc
áp lực động (sóng chấn động) được tạo ra từ vụ có sự cải tiến nhỏ:
a. Hệ thống máng nước (Đức)
KHCNM SỐ 2/2021 * AN TOÀN MỎ
40
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
b. Hệ thống sử dụng cảm biến áp lực tĩnh (Mỹ)
c. Hệ thống máng nước dẻo (Nhật)
d. Hệ thống túi nước (Nga)
Hinh 2. Một số hệ thống chống cháy nổ lan truyền bị động sử dụng nước
̀
- Ba Lan: Sử dụng hệ thống máng nước tương Quinsam sử dụng loại túi treo tương tự như Nhật
tự như Đức, lượng nước chứa trong máng là 40l. Bản. Mỏ Prince sử dụng hệ thống máng nước kiểu
- Pháp: Sử dụng hệ thống máng nước kết hợp Đức.
giữa kiểu Ba Lan và kiểu Đức.
3. Các hệ thống chống cháy nổ lan truyền
- Vương quốc Anh: Các thùng chứa nước chủ động
được sử dụng có dung tích 50l và 25l. Khối lượng
Hệ thống chống cháy nổ lan truyền chủ động
nước tối thiểu là 22 lb/ft2 (0,93 kg/m2) theo mặt sẽ sẽ bao gồm ba bộ phận chính: Cảm biến, thiết
cắt ngang và 40 lb/ft (59,5 kg/m) theo chiều dài bị phân phối và vật liệu trơ gây ức chế ngọn lửa.
giá chứa.
Thiết bị cảm biến sẽ phát hiện vụ nổ dựa trên sự
- Canada: Mỏ Sparwood (B.C. Coal) và gia tăng áp lực tĩnh, nhiệt độ, bức xạ và gây ra
KHCNM SỐ 2/2021 * AN TOÀN MỎ
41
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
một cơ chế kích hoạt thiết bị phân phối. Các thiết Tổng lượng nước chứa từ 90 ÷ 100l (Hình 3a).
bị phân phối vật liệu trơ bằng khí nén, lò xo hoặc
vật liệu nổ.
* Hệ thống chủ động của Pháp:
Hệ thống chống chảy lan truyền tại Pháp sử
3.1. Các bộ phận của hệ thống chống cháy dụng một bộ cảm biến tia cực tím và đáy hình tam
nổ lan truyền chủ động
giác có chứa vật liệu gây ức chế ngọn lửa. Các
thiết bị phân phối bao gồm máng kim loại hình tam
- Cảm biến: Gồm các loại cảm biến như sau
+ Cảm biến tia cực tím: Phản ứng với bức xạ giác chứa được 25 lít nước. Vật liệu gây ức chế là
tia cực tím phát ra từ ngọn lửa trần; hốn hợp của kali bicarbonate (10kg) và bụi đá vôi
+ Cảm biến hồng ngoại: Phản ứng với những rất mịn, được xử lý đảm bảo chống thấm nước. Hệ
thay đổi trong cường độ bức xạ hồng ngoại; thống được vận hành bằng cách cảm nhận bức xạ
+ Cảm biến nhiệt ngẫu: Phản ứng với nhiệt tia cực tím từ ngọn lửa nhưng không bị ảnh hưởng
được cung cấp từ vụ nổ; bởi những nguồn sáng khác trong mỏ hầm lò như
+ Cảm biến nhiệt cơ: Phản ứng với áp suất đèn an toàn và đèn sợi đốt. Các cảm biến sẽ gửi
động của vụ nổ; một xung đến ngòi nổ và phân tán vật liệu trơ. Các
+ Cảm biến hoạt nổ: Phản ứng với sự gia tăng ngòi nổ khởi bắn nổ một cầu chì dài 3,6m, chứa 10
các yếu tố của vụ nổ tương tự như hệ thống bị gram chất nổ penthrite trên mỗi mét làm phát tán
động;
- Bộ phận phân phối:hầu hết đều sử dụng
phương pháp dây nổ hoặc khí nén làm năng lượng
chất trơ vào trong môi trường.
* Hệ thống chủ động của Đức:
Tại Đức đã nghiên cứu và phát triển hai loại hệ
phát tán vật liệu trơ. Bộ phận phân phối thường sử thống chống cháy nổ lan truyền chủ động:
dụng một ống thép hoặc nòng súng để nén và đẩy
vật liệu trơ ra môi trường.
- Hệ thống Tremonia: Hệ thống bao gồm một
cảm biến nhiệt điện, dây nổ và máng nước chứa
- Vật liệu trơ:cácloại vật liệu trơ đã được 80 lít nước. Cảm biến nhiệt điện phát hiện vụ cháy
thử nghiệm và sử dụng, bao gồm: Halon1301 nổ và gửi một xung đến các dây nổ làm vỡ máng
(Bromotrifluoromethane), nước, bụi đá (VD: đá chứa nước. Ưu điểm của hệ thống này là khi cảm
vôi), natri bicarbonate, ammonium dihydrogen biến bị lỗi, hệ thống vẫn làm việc tương tự như
phosphate, kali clorua, kali cacbonat và natri một hệ thống chống cháy nổ lan truyền bị động
clorua.
và được kích hoạt nhờ các sóng chấn động của
3.2. Một số hệ thống chống cháy nổ lan vụ nổ.
truyền chủ động
- Hệ thống BVS(BERGBAU Versuchsstrecke):
Hệ thống bao gồm một cảm biến tia cực tím, bộ
* Hệ thống chủ động của Bỉ:
Bỉ đã phát triển một hệ thống chống cháy lan phận phân phối bằng khí ni tơ nén và vật chất gây
truyền chủ động rất nhạy, có thể kích hoạt phát ức chế là amoni phốt phát. Cảm biến xác định vụ
tán vật liệu trơ khắp toàn bộ khu vực mỏ, bất kể nổ thông qua ánh sáng phát ra từ vụ nổ, kích hoạt
hướng bùng nổ và vận tốc. Hệ thống bao gồm một bộ phận phân phối. Một ngòi nổ được kích hoạt,
cảm biến cơ nhiệt, bộ phận phân phối và chất ức thổi mở van của các thùng chứa, chất gây ức chế
chế là nước.Cảm biến của hệ thống chủ động của ngọn lửa được phát tán bằng khí ni tơ cao áp. Bộ
Bỉ bao gồm một cảm biến cơ nhiệt, nó sẽ phản ứng phận phân phối bao gồm một bình xịt có dung tích
với áp lực của vụ nổ, trong trường hợp áp lực quá 12,3 lít chứa amoni phốt phát và khí ni tơ với áp
thấp để kích hoạt hệ thống, các cảm biến sẽ phản suất là 120 bar. Hai cửa van trên bình xịt được mở
ứng với sức nóng của ngọn lửa. Bộ phận cảm ra nhờ ngòi nổ kích hoạt và giải phóng chất gây ức
biến sẽ bao gồm ba bộ phận (2 hoạt động và 1 dự chế. Lượng chất gây ức chế được quy định là 20
phòng) kèm theo vỏ thép bảo vệ (rộng 66,5cm, cao kg/m2 tiết diện ngang của đường lò, có thể dập tắt
30,5cm, sâu 46,5cm). Cả bộ phận cảm biến và hệ một vụ nổ với tốc độ lên đến 500m/s.
thống đều được cách điện.Các thiết bị phân phối
bao gồm một xi lanh của polyurethane bọc trong
* Hệ thống chủ động của Ba Lan:
Hệ thống chủ động của Ba Lan sử dụng hai
một ống PVC và được định vị bằng lưới thép. Bộ loại cảm biến: Cảm biến nhiệt ngẫu và cảm biến
phận phân phối sử dụng một dây nổ làm phương hồng ngoại. Các cảm biến hồng ngoại phản ứng
tiện phát tán. Ống đựng nước (xilanh) có chiều dài với nhiệt bức xạ. Cảm biến nhiệt ngẫu phản ứng
2m, đường kính 22,5cm, trọng lượng khô là 10kg. với cả hai sự thay đổi về quang học (ánh sáng)
KHCNM SỐ 2/2021 * AN TOÀN MỎ
42
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
và nhiệt độ. Bộ phận phân phối bao gồm một xi độ bụi khoảng 10g/m3,thời gian tồn tại (lơ lửng
lanh thép chứa bột khô, phát tán bằng khí ni tơ trong không gian đường lò) tới 370 giây để đón
nén. Các xi lanh có khả năng chứa 4 hoặc 8kg bột đầu, dập lửa trước khi ngọn lửa kịp lan truyền tới
khô, nén với áp lực 120 atm bằng khí ni tơ. Xi lanh các khu vực khác trong hệ thống đường lò (Hình
của bộ phân phân phối được kích hoạt theo hai 3 d,e). Đây là hệ thông hoạt động hoàn toàn độc
cơ chế: nổ dây bằng một kíp nổ điện hoặc ngòi nổ lập không phụ thuộc vào nguồn điện bên ngoài.
điện để mở đầu van teflon (van nấm).
Hệ thống АСВП-ЛВ, 1М được áp dụng rộng rãi tại
Ucraina và từ năm 2007 thiết bị được liên kết sản
* Hệ thống chủ động của Anh:
Các nhà khoa học Anh đã phát triển một hệ xuất tại tỉnh Sơn Đông (Trung Quốc) cung cấp cho
thống chủ động được kích hoạt sử dụng cảm biến các Công ty khai thác than tại đây.
nhiệt ngẫu kết hợp với bộ phân tán nước và khí
4. Ưu, nhươc điểm của các hệ thống chống
ni tơ nén. Hệ thống này bao gồm hai bộ cảm biến cháy lan truyền
và hai bộ phận phân tán. Các cảm biến nhiệt ngẫu
phát hiện vụ cháy – nổ và gửi tín hiệu đến bộ phân
4.1. Hệ thống bị động
+ Nếu vụ nổ quá yếu, sóng nổ không thể lật đổ
tán, nước được phát tán ra môi trường bằng năng các giá và giải phóng vật liệu trơ (bụi đá). Điều này
lượng từ khí ni tơ nén. Bộ phận phân tán bao gồm thường xảy ra khi hệ thống giá gần hơn 60m với
một bình dung tích 81 lít chứa khí ni tơ ở áp xuất nguồn phát sinh vụ nổ.
7 bar, bình khí ni tơ này được nối với bình chứa
227kg nước ở áp suất khí quyển.
+ Tại các đường lò có tốc độ gió lớn, bụi có
thể bị thổi bay ra khỏi giá làm giảm hiệu quả ngăn
ngừa bảo vệ;
* Hệ thống chủ động của Mỹ:
USBM (United States Bureau of Mines) đã phát
+ Hệ thống sử dụng bụi đá có tác dụng tối đa
triển hai hệ thống chống cháy lan truyền chủ động. với ngọn lửa có tốc độ lan truyền từ 100 ÷ 500 m/s.
Trong đó, hệ thống Cardox sử dụng một xi lanh áp Điều này làm hạn chế khả năng ứng dụng trong
suất cao để phân tán vật liệu trơ, hệ thống Fenwal những điều kiện khác nhau của vụ cháy - nổ;
sử dụng xi lanh áp suất thấp chứa khí ni tơ hoặc
+ Với các gương đào lò và khai thác tiến nhanh,
Halon 1301. Cả hai hệ thống đều có hiệu quả cao hệ thống sử dụng bụi đá gặp phải khó khăn trong
trong việc dập tắt các vụ nổ bụi than, tuy nhiên hệ công tác lắp đặt do phải di chuyển liên tục để đảm
thống Cardox có nguy cơ gây nguy hiểm trong quá bảo khoảng cách tối ưu.
trình lắp đặt và sử dụng vì áp suất lớn để đẩy các
vật liệu trơ trong bộ phận phân tán (Hình 3 b).
* Hệ thống chủ động của Ucraina:
+ Càng nhiều thiết bị trên đường lò, khả năng
lắp đặt hệ thống chống cháy lan truyền với các đặc
điểm kỹ thuật cần thiết càng khó khăn.
Hệ thống СЛВА được phát triển bởi Viện Mỏ
+ Khi gương đào lò hoặc khai thác càng tiến
McNeil. Nguyên lý hoạt động của thiết bị tương tự nhanh, hệ thống chống cháy lan truyền càng phải
như hệ thống của Ba Lan và Anh. Thiết bị được di chuyển nhiều để đảm bảo khoảng cách theo
kích hoạt phát tán bụi trơ khi cảm biến nhiệt phát yêu cầu.
hiện nhiệt độ từ vụ nổ (Hình 3c).
+ Hệ thống chống cháy lan truyền bị động có
thể bị giảm hiệu quả làm việc bởi không gian trống
* Hệ thống chủ động của Nga:
Vụ sinh thái, công nghệ và giám sát hạt nhân trong đường lò, ví dụ như đường lò bị rỗng nóc.
LB Nga và Viện mỏ Scochinskyi đã phát triển hệ
thống chống cháy lan truyền chủ động loại АСВП-
4.2. Hệ thống chủ động
So với các hệ thống chống cháy lan truyền bị
ЛВ.1М. Trải qua nhiều thử nghiệm, từ năm 2005 động, hệ thống chủ động có những ưu điểm sau:
hệ thống này được cấp phép sản xuất và áp dụng - Chất gây ức chế dập tắt cháy nổ được phân
trong các mỏ than hầm lò. Hệ thống hoạt động tán bởi một nguồn năng lượng khép kín độc lập;
dựa trên nguyên lý cảm biến áp suất không khí, - Hệ thống phù hợp với những đường lò xuyên
sau khi cảm biến nhận được áp suất của vụ nổ với vỉa chính, nơi mà thường có chiều cao nhỏ hơn
độ nhạy khoảng ≥ 0,02MPa sẽ kích hoạt mở một 80% chiều rộng;
bình khí nén có áp suất khoảng 10 ÷14MPa,trong
vòng 15 ÷20 mili giây, khí nén sẽ phun một lượng gương (đào lò hoặc khai thác) tiến nhanh;
bột đá (khoảng 25kg) tại phía phễu của thiết bị - Hệ thống mang tính tiêu chuẩn an toàn cao
- Hệ thống phù hợp với những khu vực có
tạo ra một đám mây bụi dài khoảng 30 m, nồng do có khả năng dập tắt ngọn lửa trước khi nó phát
KHCNM SỐ 2/2021 * AN TOÀN MỎ
43
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
triển thành một vụ nổ với quy mô đầy đủ.
- Hệ thống có thể phát hiện được giai đoạn đầu các bột đá sẽ bị vón cục. Ngoài ra khả năng giữ ổn
của công tác lan truyền. định các hệ thống sử dụng bột đá cũng gặp nhiều
bột đá sẽ trở nên kém hiệu quả, nguyên nhân do
Hầu hết các hệ thống yêu cầu phải có nguồn khó khăn, đặc biệt tại các đường lò có lưu lượng
điện cung cấp bên ngoài, chỉ có hệ thống của Nga gió lớn.Với mục tiêu chính là nâng cao an toàn,
hoạt động độc lập dựa trên cảm biến áp suất, hiệu quả trong phòng chống cháy nổ, cùng với yếu
không phụ thuộc vào nguồn điện. Tại các mỏ than tố dễ dàng thực hiện gia công, lắp đặt, bảo dưỡng.
hầm lò, việc cung cấp nguồn điện có cơ cấu phòng Trong giai đoạn hiện tại, phương pháp chống cháy
nổ tương đối phức tạp, nhất là đối với các thiết bị lan truyền bằng hệ thống túi nước treo theo kiểu
cần di chuyển liên tục theo tiến độ sản xuất. Tuy Nhật Bản được coi là khả thi, có khả năng sản
nhiên, vấn đề này có thể khắc phục bằng cách sử xuất nội địa cao, phù hợp với điều kiện thực tế của
dụng pin hoặc bình ắc quy.
5. Kết luận
các mỏ hầm lò tại Việt Nam.
Tài liệu tham khảo:
Dựa trên tổng hợp kinh nghiệm cho thấy, các
[1]. Quy chuẩn Kỹ thuật quốc gia QCVN
phương pháp chống cháy lan truyền chủ động có 01:2011/BCT về an toàn trong khai thác than hầm
nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp bị lò. BCT -2011.
động. Tuy nhiên, hệ thống chống cháy lan truyền
[2.]. Инструкция по локализации
и
chủ động phức tạp, khó lắp đặt và gặp khó khăn предупреждению взрывов пылегазовоздушных
trong công tác di chuyển, cụm thiết bị có giá thành смесей в угольных шахтах, Москва 2013.
cao. Các mỏ than hầm lò tại Việt Nam hiện nay có
[3]. Отчет о научно-иследовательской
nhiều diện sản xuất đào lò và khai thác nên khả работе. Алализ действующих в угольных
năng áp dụng rộng rãi hệ thống chống cháy lan шахтах систем локализации взрывов и оценка
truyền chủ động phức tạp, có giá thành cao như и эффективности их применения, Москва
trên tại tất cả các đường lò có nguy cơ cháy nổ là 2014.
chưa thực tế.
[4]. D. H. (Steve)Zou, S. Panawalage, Graduate
Với điều kiện khí hậu nóng ẩm tại Việt Nam, các Student. “Passive and Triggered Explosion
đường lò thường xuyên có rò nước qua các kẽ nứt Barriers in Underground Coal Mines- A literature
từ bề mặt địa hình hoặc vùng đất đá lân cận. Do review of recent research”, Canada- 2001.
đó, các hệ thống chống cháy lan truyền sử dụng
Research on and proposal of the fire spread prevention solutions to the
underground coal mines in Quang Ninh
Dr. Nguyen Minh Phien, MSc. Pham Huu Hai, MSc. Thieu Dinh Thanh
Vinacomin – Instiute of Mining Science and Technology
Abstract:
The Methane explosion is considered to be the biggest danger to the coal mining industry. When a
methane gas explosion occurs, if there are no measures to prevent the explosion spread, it will result in
more serious consequences that are the consecutive chain and mine dust explosion. The research on and
proposal of the effective fire spread prevention measures in the roadway system when a gas explosion
occurs are considered to be essential for all the underground coal mines with potential methane gas fire
and explosion risks.
KHCNM SỐ 2/2021 * AN TOÀN MỎ
44
7 trang
18020
Free
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu đề xuất giải pháp chống cháy lan truyền cho các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_de_xuat_giai_phap_chong_chay_lan_truyen_cho_cac_m.pdf
